一種手持式公交車收費及信息統(tǒng)計裝置

摘要：提出了一種手持式公交車收費及信息統(tǒng)計裝置，根據乘客所乘坐路程來進行收費，而不是傳統(tǒng)的分段式收費，同時可以統(tǒng)計各站上車人數，每站的下車人數以及目前車內人數等；然后通過無線數據傳輸模塊還可以把車上的信息發(fā)送到站臺上供等車的乘客參考，并且這種裝置對于現存的公交卡也能進行讀寫，為市民綠色出行提供便利。此種裝置能將公交車上的客流信息進行儲存、匯總，通過對車流、人流的信息進行分析，還能方便公交車公司進行調度和統(tǒng)計。
關鍵詞：收費；信息統(tǒng)計；公交車；交通；乘客

    目前城市的交通擁堵現象比較嚴重。據有關新聞報道：在我國，交通擁堵現象己經從北京、上海、廣州等特大城市擴展到一些大中城市：由城市內部局部的“點”擁堵，擴展成局部的“面”擁堵。在居民出行的早晚高峰時，擁堵現象更為明顯，城市道路處于明顯的飽和狀態(tài)。據有關部門統(tǒng)計，我國因城市交通的不便，造成的經濟損失每年都能達上千億元。世界各國都非常重視公共交通的發(fā)展在解決城市交通擁擠問題上的作用，公交優(yōu)先的原則也已成為我國各城市管理部門的共識。
    然而在相同服務水平下，公共交通的人均動態(tài)占用路面面積相對較小，能夠極大地節(jié)省道路資源。公交車、自行車，以及非公交機動車的人均動態(tài)占用路面面積比例為1：4：12。目前，在我國城市公共交通系統(tǒng)中，公共汽車和電車承擔了城市80％以上的客運量。對于市區(qū)內出行，乘用公交車的費用要遠低于非公交車。所以說市內較遠距離的出行，公交出行的總成本最低。我國城市人流、物流和機動車輛都在急劇的增加，從而使城市交通存在的問題暴露無遺。
    文中提出的這種公交車收費及信息統(tǒng)計裝置，能夠對乘坐不同路程的乘客進行不同的收費，同時能夠對車輛內部的信息進行統(tǒng)計、存儲、發(fā)送。

1 系統(tǒng)功能說明
    文中主要針對現有技術存在的缺陷提供一種手持式公交車收費及信息統(tǒng)計裝置而設計一種新的收費裝置。該裝置的功能主要有：1)利用Zigbee技術將車內人數信息及位置信息傳送到站臺進行顯示。2)利用語音技術進行報站及液晶界面數字顯示提醒每站的到站人數。3)利用數組對客流統(tǒng)計進行信息存儲，利于分析客流特征，便于公交調度和線路規(guī)劃。4)自動統(tǒng)計售票金額，為公交運營后的賬目管理提供方便。
這種手持式公交車收費及信息統(tǒng)計裝置，主要包括無線收發(fā)模塊、語音播報模塊、液晶顯示模塊、非接觸式IC卡讀寫模塊、微處理器和鍵盤輸入模塊。其結構框圖如圖1所示。

    各結構功能如下：
    1)無線模塊無線模塊主要是將車內的信息，發(fā)送給站臺上的乘客，可以讓乘客提前了解車內信息，較好地選擇出行路線；從而避免某些車過分擁擠而造成出行不便。
    2)語音模塊 主要用來提醒乘客和乘務員到站信息，讓乘客作好下車的準備。
    3)液晶模塊提醒即將到站，顯示乘客和車內信息，提供了良好的人機交換界面。
    4)非接觸式IC卡讀寫模塊集成了原有公交卡的功能，可以對公交卡進行讀寫，方便持卡乘車的乘客。
    5)單片機模塊 裝置的核心模塊，用來處理各種數據，處理各類信息，連接該裝置的各個模塊，使整個的裝置性良好地工作。
    6)輸入模塊 錄入乘客的信息，提供了人機交換的渠道。

2 系統(tǒng)硬件設計
    這種手持式公交車收費及信息統(tǒng)計裝置，主要應用在有人售票的長途公交車上，它包括非接觸式IC卡讀寫模塊、無線收發(fā)模塊、液晶顯示模塊、鍵盤輸入、語音播報和微處理器。本文各裝置模塊采用串口連接通信，此種裝置其硬件模塊連接電路圖如圖2所示。

    其中IC卡讀寫模塊采用射頻卡讀寫模塊，型號為wm_17tc，讀寫8 k及32 k mifare卡，使用ARM處理器，讀寫速度快，讀寫穩(wěn)定性好，有卡上傳卡號，不用輪詢，編程簡單，開發(fā)資料全，在線技術支持，使用量大，是單片機開發(fā)的最佳選擇。
    無線收發(fā)模塊采用CC2430芯片來實現需要的功能。CC2430／CC2431芯片采用0．18μm CMOS工藝生產，在接收和發(fā)射模式下，電流損耗分別低于27 mA或25 mA。CC2430／CC2431的休眠模式和轉換到主動模式的超短時間的特性，特別適合那些要求電池壽命非常長的應用。
    液晶顯示模塊采用的型號為HG1286419，此芯片顯示顏色為單色，LCM液晶模塊屏幕尺寸為3英寸，STN黃綠模式對比度可調，分辨率為128x64，點距0．40x0．40(mm)響應時間500 ms，可視角度50°，顯示尺寸為60．0x32．6 mm2點大?。嚎墒褂脝? V／單3．3 V。
    語音播報采用ISD4004芯片；此芯片工作電壓為3 V，單片錄放時間為8～16 min。芯片使用CMOS技術，內含震蕩器、防混淆濾波器、自動靜噪及高密度多電平閃爍存貯陳列。采樣頻率可為4．0，5．3，6．4，8．0 kHz，頻率越低，錄放時間越長，而音質則有所下降，片內信息存于閃爍存貯器中，可在斷電情況下保存100年，反復錄音10萬次。
    微處理器采用ATMEL公司的AT89S52單片機，AT89S52是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器。具有8 k在系統(tǒng)可編程Flash存儲器。使用ATMEL公司非易失性存儲器技術制造，于工業(yè)80C51產品指令和引腳完全兼容。片上Flash允許存儲器在系統(tǒng)可編程，也適用于常規(guī)編程器。  AT89S52具有以下標準功能：8 k字節(jié)Flash，256字節(jié)RAM，32位I／O口線，定時器，2個數據指針，3個16位定時器／計數器，1個6向量2級中斷結構，全雙工串行口，片內晶振及時鐘電路。
    此種裝置的鍵盤設置為4x4矩陣鍵盤，分別為數字鍵0～9、更正、確認、乘號、刷卡、播報以及發(fā)送。各鍵的功能設置如下：數字鍵0～9作為站臺輸入和人數輸入，清除鍵為清除上一次按鍵輸入的記錄。確認鍵是輸入站臺數和人數之后的確認，按確認鍵后在液晶顯示上可以顯示具體金額。乘號鍵是輸入站臺和輸入人數之間的一個識別鍵，在按完站臺數后，再按乘號鍵，然后按人數，則表示有幾人在該上述站臺數的站臺下車。刷卡鍵的作用在于得到金額數之后利用裝置的非接觸式IC卡的讀寫模塊從IC卡上扣除具體的金額，實現對公交卡的讀寫。播報的功能是播報站臺，以及需要下車的人數。按“數字+發(fā)送”則表示在該站臺上車的人數，該人數就是售票員需要收費的人數。同時在按下“發(fā)送”鍵的同時也觸發(fā)了無線數據收發(fā)模塊將數據發(fā)送給站臺。

3 系統(tǒng)軟件設計
    系統(tǒng)的軟件程序主要包括鍵盤輸入軟件系統(tǒng)，單片機處理系統(tǒng)，無線收發(fā)軟件系統(tǒng)。鍵盤輸入系統(tǒng)通過信息的采集，將信息傳送到單片機處理系統(tǒng)，單片機通過對數據的處理，將需要的信息反應在液晶顯示模塊，和語音播報模塊。同時也將鍵盤輸入的信息進行處理，將有用的信息通過無線傳輸發(fā)送給站臺，站臺可通過接收到的信息發(fā)送給下一站臺。這樣可以對整個公交車運行的過程進行信息的統(tǒng)計，以便公交公司對公交車進行合理的調度。
    整個程序采用C語言編寫，主要的程序過程如圖3所示。

    此種裝置還具有長時間統(tǒng)計區(qū)間客流量的功能，根據每次乘客的上車站數以及下車站數信息，每次乘客的乘車區(qū)間信息都將被累加記錄在裝置內。
    這種裝置主要依靠鍵盤模塊輸入信息，鍵盤模塊的軟件程序如下：
   

    以下是對某次公交車出行進行的數據統(tǒng)計如圖4、表1所示。

    通過表1可以清晰地了解公交車行車過程中車內的狀況，公交車人流量最大的是在中間的幾站，而上車和下車人數最多的也在中間的幾站。通過接口將信息輸出到計算機內進行分析，長時間的乘客乘車區(qū)間統(tǒng)計有助于公交調度和公交線路規(guī)劃。同時對公交出行人數，狀況進行數據的采集，可以分析出各個站臺的上車人數，了解到各個站臺的需求。使用這些數據的記錄和統(tǒng)計，通過非線性算法分析，甚至可以分析出某天，某個時段的路況、擁擠程度和是否有交通事故的發(fā)生。

4 結束語
    這種手持式的公交車收費裝置，很大程度上優(yōu)化了現在收費方式一刀切的不合理之處，對各種乘客特別是近距離出行的乘客提供了很大的便利。同時對車內信息的統(tǒng)計和反饋，對在公交站臺上的乘客有很好的提醒和預報作用，公交司也能合理的分析和處理數據。