远程RFID公交智能交通系统设计方案.docx

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远程RFID公交智能交通系统设计方案

远程RFID公交智能交通系统

设计方案

系统版本：

R2.0（CoverTitle2）

文档编号：

CHI-PT-NJBL-A2

南京北路自动化系统有限公司

2010年6月

1系统概述

城市公共客运系统基本上还是采用"定点发车、两头卡点"的手工作业的调度方式，调度人员无法实时了解运营车辆情况，难以及时有效地采取调度措施。

公交车辆调度处于"看不见、听不着"现状，具有较大的盲目性和滞后性。

导致公交车辆的行车速度下降、行车间隔不均衡，且时常出现"串车"、"大间隔"现象，严重影响了公交客运的服务质量。

再就是等车公众不能及时了解所等班车的运行情况，不知道要等多久才能等到所乘班车。

利用将RFID技术、电子地图和无线网络技术建设公交管理系统，可以实现公交车远距离、不停车采集信息；进出站信息自动、准确显示。

使公交调度系统准确掌握公交停车场公交车进出的实时动态信息。

通过实施该系统可有效提高公交车的管理水平，对采集的数据利用计算机进行研究分析，可以掌握车辆运用规律，杜绝车辆管理中存在的漏洞，实现公交车辆的智能化管理，提升城市形象。

从而提高城市公共交通运营调度的管理水平。

RFID公交智能交通系统采用先进的信息通讯技术，收集道路交通的动态、静态信息，并进行实时地分析，并根据分析结果安排车辆的行驶路线，出行时间，以达到充分利用有限的交通资源，提高车辆的使用效率，同时也可以了解车辆运行情况，加强车辆的管理。

RFID技术作为交通调度系统信息采集的有效手段，在交通调度管理系统中将扮演重要角色。

2系统原理与组成

射频识别技术，英文全称为RadioFrequencyIdentification（简称为RFID），是指相关的无线电技术在自动设备识别（AEI）领域中的具体应用。

该技术利用无线射频方式进行非接触的双向通信，以达到识别目的并交换数据，以实现人们对各类物体或设备（人员、车辆、物品）在不同状态（移动、静止或恶劣环境）下的自动识别和管理。

   完整的RFID系统由识别卡（Transponder或Tag）、基站式识别器（Reader）以及后台应用系统构成。

在有关车辆识别的应用中所采用的是远距离RFID技术，其工作原理是在目标车辆上配置RFID识别卡，识别卡发出的含有唯一识别码的射频信号在监测范围内被基站式识别器采集，通过电脑或内嵌系统的分析，即可准确判断车辆的身份、经过的地点和时间

RFID技术的无线识别功能运用到公交车辆的跟踪上，可以采集道路交通中公交车辆位置信息，也可有效的获取交通流量等其他交通数据。

RFID公交智能交通系统是由信息采集网络（识别基站、LED或液晶显示屏、识别卡）以及指挥中心组成。

信息采集网络是由策略性分布在公交交通系统中重要交通监测部位的信息采集点构成的监测网络。

每个信息采集点安装一个识别基站。

这些识别基站安装在现有的交通附属设施上（比如红绿灯、路灯、车站、路牌、交通标志及指示牌等等）以减少施工成本。

各采集点通过有线或无线数据通讯网与指挥中心的计算机系统连接。

其中的数据通讯网可以是有线通讯网、无线专用网，也可以利用移动通信的GSM网或GPRS互联网平台实现。

识别卡作为识别装置安装在入网公交车辆上，每张识别卡具有唯一性的电子识别特征（识别码），以满足识别的要求。

网络结构如下图：

系统的原理是由安装在已知地点的识别基站通过无线读取数据的方式对经过该地点的车辆所配备的识别装置进行识别，由分布在不同地点的识别基站构成数据采集网络，通过计算机的分析处理，实现对运动中的公交车辆进行识别定位。

上图是公交车通过站台时的过程，识别基站的天线覆盖范围在100-300米，基本能覆盖整个站台，公交车在通过站台时，装在公交车顶部的识别卡将公交车的识别卡将公交车的车辆身份信息和到站时间，无线发送到识别基站，识别基站利用移动通信的GSM网或GPRS互联网平台，将车辆信息发送至每条线路的调度室，市级行政机关的交通管理部门通过对各调度室信息的收集来监控市内公交线路的整体运营质量。

通过对公交车辆的识别定位和数据网络的传送，在站台的led屏或液晶屏可以向乘客实时显示该条公交线路的运行情况以及下一趟车离到站的情况，使乘客有更多的“知情权”，等车做到心中有数。

这些识别器及通讯单元除站台外，也可以安装在现有的交通附属设施上（比如红绿灯、路灯、车站、路牌、交通标志及指示牌等等，当采集点的分布达到一定的密度时，采集网络可以有效的覆盖一定区域内的交通道路。

通过对持卡车辆在不同时刻通过不同采集点的数据的分析，就可以掌握车辆的运动轨迹、运动速度和最近位置。

指挥中心的计算机系统接受信息采集网络采集的数据并进行分析处理。

同时也管理有关的数据库并运行应用软件，担负相应的指挥、通讯的任务。

对采集到的数据进行进一步的分析，还可以获得车辆平均速度、交通流速等其他有关交通信息，为智能化交通管理提供支持。

同时也为政府交通管理部门对道路交通的规划提供参考。

公交车的特点是站点和行驶线路基本固定，远距离RFID识别技术恰好可以利用公交的这一特性布设监测网络。

而目前城市中一个公交站点往往同时为几条线路共用，因此，安装在一个站点的识别基站可以为几条线路服务，这就大大降低了设备成本。

3系统功能与特点

3.1系统功能

RFID应用在公交管理系统中实现的功能和特性有以下几个方面:

通过不停车远距离自动识别，实时定点采集公交车辆进出站的时间，站台LED显示牌及时显示到站信息,同时对车辆的调度、流量统计、车辆考勤、任务考核、以及维修保养期提示、车辆维修记录、审验记录等方面的自动化管理。

Ø站点信息显示

   通过对公交车辆的识别定位和数据网络的传送，可以通过站台的LED屏或液晶电视向乘客实时显示该条公交线路的运行情况以及下一趟车离到站的情况，使乘客有更多的“知情权”，等车做到心中有数，也可以及时发布通知和广告信息。

Ø 公交调度管理

可实现实时监控掌握整条线路所有在途车辆的运营情况，并及时迅速地针对不同的突发状况作出反应，从而保证了公交服务的稳定性。

当公交车辆遇到堵车情况时，调度管理中心可通过联网电脑及时得知情况，并通过网络定位迅速判断出车辆所在的路段，在尽可能短的反应时间内，将相关路况信息提供给之后会经过该路段的其他车次，还可及时采取相应的调度措施。

体现这一优势的基本点在于，通过远程跟踪保证调度方及时得知公交线路的运营情况，获得比较充足的反应时间来应对突发状况，从而更好地解决危机，实现公交车辆的跟踪监控管理，并塑造良好的城市公交服务形象。

   经过一个较长时期的数据积累，线路调度管理部门可获得一组可靠的参考数据，通过数据了解不同季节、不同时间段以及工作日、双休日、节假日的客流基本情况，从而实现合理化配置发车数量与间隔等各种因素，保障市民的出行方便，同时减少了公交公司的运营成本及员工的劳动成本两方面的支出，带来尽可能大的整体收益。

Ø公交车辆养护　　

    通过对每辆车在一阶段内行驶的路程长度和平均速度的统计，管理者能够合理安排行驶路程过长的车辆进行维修保养，使交通工具资源得到最大效益的利用。

Ø车辆考勤管理　　

    在目前的车队考勤管理中，常见的实施办法是让车辆驾驶员或者票务人员在某中途站下车到中途考勤点打卡以记录车辆到达该站点的时间。

这样的办法不但因为手工采集数据汇总、分析效率低，而且因为是在途中考勤，一定程度上耽误了车辆正常行驶，也产生一些安全隐患。

   当携带车载标签的车辆经过设有RFID识别设备的站点，车辆上车载标签发送每一辆车辆对应的唯一的识别码。

车站上的识别设备将自动记录下此表示车辆唯一号码的识别码和此刻的具体时间，通过数据网络发送到相应的计算机，有此计算机将这些保存至相应的数据库中。

   系统将按照上述原理自动对每辆公交车辆进行经过相应站点的时间考勤，并且能够统计出车辆每天的运行情况。

这样，当天的考勤情况可以帮助车队管理者及时了解整条线路的运营情况，调度车辆来提供高质量整条线路乘运服务。

而一段时间的历史数据积累有可以帮助管理者方便地对驾驶员进行绩效考评。

通过都识数据此套系统来进行考勤管理，避免了人为的误差，大大减轻了劳动强度，增加了准确率。

   值得注意的另外一点是，此例应用中，车队仅在需要考勤的站点上才设置RFID识别设备，例如起始站、终点站和途中个别特定的站点，相对起前述应用一提到的需要在所有站点都架设识别设备的跟踪系统，本方案的成本有较大幅度的降低。

因此本方案与应用一所述方案原理类似，但所需投入资源不同，应用单位可根据实际需要选择合适的方案。

Ø公共交通规划分析　　

    通过对各个线路的数据收集，城市政府的交通管理部门工作人员便拥有了真正的可视化监督管理工具，并且直观、真实、可靠，能够比较全面而客观地反映出当前城市公共交通存在的各种问题，从而促使其加大力度进行维护和改善。

无论是当天实时的交通信息，还是一个阶段积累后所获得的历史数据，都可成为城市各条线路运营质量评估的参考依据与评价标准，对于运营状况不佳的，可及时加以整改，调整线路或停止运行；对交通不方便的路段增加基础设施建设或整修道路。

此外，综合各条线路的运营状况，交通管理部门可以整体评估城市公共交通的现状，为公共交通问题的进一步发展与改善提供思路。

3.2系统的特点

与现有的其它公交智能交通技术实施方案相比，远距离RFID技术的方案具有其独到之处：

Ø与地埋线圈相比：

感应式地埋线圈最主要的缺点在于只能采集交通流量信息而不能对具体车辆进行识别跟踪，因此应用范围有限。

而RFID技术恰恰弥补了地埋线圈的这一缺点。

Ø与卫星定位相比：

GPS卫星定位虽然可以识别车辆，各地也进行了一些试点运行，但存在着GPS车载设备价格较贵，信号不稳定等问题。

另外，交通是经济的动脉，如果交通系统过度依赖GPS技术，一旦瘫痪则难以恢复到传统的管理方式，这必将给国民经济造成巨大的损失和负面影响。

GPS最主要的问题是目前国内商用GPS系统的卫星信号源为国外控制，我国自主的高性能的GPS系统实现尚待时日。

一旦因为政治或经济冲突的原因失去信号来源，国内的GPS应用系统将面临瘫痪的危险。

远程RPID公交智能交通解决方案，不依靠卫星信号，采用RFID技术，完全不会受到上述问题的困扰，从而保障了系统运行的长期稳定可靠。

当然，RFID技术在灵活性方面不及GPS,但足以满足公交在固定线路、固定站点特点之下的行业需求。

Ø低成本：

与GPS需要昂贵的车载设备相比，基于RFID技术的系统可以将主要的识别及通讯设备由车载移至固定的地面数据采集点。

因为采集点的数量远少于需要定位服务的车辆数量，所以所需的交通信息采集网络的投资要远小于为众多车辆安装GPS设备的投资。

在实现同等功能的情况下，RFID电子标识卡安装在每辆公交车辆，成本明显低于GPS车载设备。

而且车辆跟踪平台建成时，由于经过同一站点的多条线路可以复用一个站台设备，那么整体实施RFID系统（车载标签+站点信号接收器）的成本也将低于GPS系统（车载设备+基站）。

此外，RFID系统实施后，也可以为其他社会车辆提供增值服务，具有可观的潜在附加经济效益。

Ø扩展性好：

从横向来看，基于RFID公交智能交通系统能和其它ITS（智能交通系统）系统有机整合，为其它系统提供有价值的信息，并实现不停车收费、闯红灯拍照、车速监控等功能。

从纵向来看，作为标准的ITS系统，能为架构在RFID基础上的其它软件提供完备的接口。

进一步的深度信息挖掘，将给整体的ITS提供更多的信息服务。

Ø识别卡功耗低，使用寿命长

识别卡2.4GHZ芯片，一体化的电路设计，功耗仅1mw，识别卡采用可更换电池，单个电池可持续工作三年以上，电池用完后，自动告警，更换电池即可。

Ø抗干扰能力强、响应速度快

抗干扰能力强，系统运作基本不受外界自然环境干，读卡时间仅为0.01ms/32bits，用独特的数据处理技术，准确快速的识别卡，有效的解决了同频干扰问题，解决了同一时间卡量太多，读卡器数据冲突造成错读、漏读识别卡而导致的考勤定位不精确和人员统计不准确的问题。

Ø安装方便：

识别基站通过无线网连接，基站体积小，只需提供外接电源即可工作，识别卡一颗干电池可工作3年，只需安装在公交车顶部即可，无需取电。

4系统技术指标

4.1系统指标及主要设备参数

4.1.1系统指标

∙最大系统容量：

2000台识别分站

∙最多识别卡数量：

20000个以上

∙漏读率：

百万分之一

∙识别分站有效接收距离：

不小于200m（最大300m）

∙被测目标最大移动速度不大于80km/hr

∙无线工作频率：

2.4GHz

∙传输误码率：

≤10-6

4.1.2识别分站

∙电源功率小于10w

∙无线工作频率2.4GHz

∙调制方式GFSK

∙工作温度-40℃-85℃

∙环境湿度≤95%

∙数据上传GPRS、CDMA、3G等无线移动网

4.1.3识别卡

∙发射功率小于1mw

∙工作频率2.4GHz

∙调制方式GFSK

∙防爆型式本安

∙工作温度-40℃-85℃

∙环境湿度≤95%

∙电池工作时间3.6伏锂离子干电池工作3年以上

5结束语

南京北路自动化有限公司设计的远程RFID公交智能交通系统设计方案为公交公司的调度智能化管理提供了自动化管理，对于车辆进出的数据采集提供了全自动化方案，对车辆进出与监控发挥了重要作用。

一方面大大提高了树立全新的城市的公交车辆管理的形象，预防了人工操作的漏洞，，资料存档，保证公交车辆进出的安全与可靠，也大大地促进了城市自动化建设步伐，为行业树立了一个成功应用新技术的范例。