公交智能软件系统解决方案.docx
《公交智能软件系统解决方案.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《公交智能软件系统解决方案.docx（80页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
公交智能软件系统解决方案
编号：
S_2014-02-19-01
版本号：
1.0
城市智能公交软件系统解决方案
2014年02月
修订历史
版本号
版本日期
作者
审核人
修改描述
V1.0
2014-02-19
何春明/张苏君
王传星
初稿
1.
项目概述
1.1.项目背景
国务院在《国民经济和社会发展第十二个五年规划纲要》中明确：
“实施公共交通优先发展战略，大力发展城市公共交通系统”，并提出将“城市建成公共交通全覆盖”纳入国家基本公共服务体系，首次将公交优先发展战略上升为国家战略。
在该战略中提到了科学设置公交优先通行信号系统的发展思路。
要求通过科学设置公交优先通行信号系统，调整公共交通车辆与其他社会车辆的路权使用分配关系和加强公交优先通行信号系统管理，通过研制公交专用道的信号优先控制技术和运营调度技术，研究集成公交专用道路段和交叉口的车辆运行监测系统、优先放行信号系统、车载设备的选择、车载设备与信号机的信息交换等技术，有效提高公共交通车辆运营速度和道路资源利用率。
近年来，在城市政府的高度重视与大力支持下，城市公交客运公共交通信息化管理得到了较大的发展。
当前，公交企业经营管理运营管理与调度的好与坏，直接影响到实际的社会效益与经济效益。
因此企业必须利用先进的科学技术手段，建立起能应用于公交日常运营管理的信息系统，从而提高公交企业的运营调度管理水平，使公交实施调度优化成为可能。
但是由于城市客运行业的信息化建设起步较晚、基础薄弱，没有统一的行业规划和标准，加之长期形成的企业隶属不同的上级主管部门，条块分割严重，信息化建设思路不清，使用很多城市公交行业信息化应用自成体系，相互独立封闭，各子系统仅仅是简单地通过连接堆叠在一起，没有实现系统集成及数据整合及分享的功能，在软件运行和操作使用过程中存在着无法忽视的瓶颈，导致其管理手段滞后、分析决策能力薄弱，越来越难以满足当前和今后城市客运交通快速发展的需求。
1.2.项目智能化需求
1．提升企业形象需求。
随着市场经济的持续发展，社会的文明程度越来越高，百姓的出行要求也越来越高，政府也更加关注城市基础设施的提供，因此公交企业必须内外兼修，对外在运营管理上，改变目前公交粗放的人工调度方式，利用GPS定位系统、智能报站、智能调度系统等提升运营效率，解决等车难、换乘难的问题；对内在企业管理中也可以充分利用信息技术手段对安全规范、服务行为等进行全方位的监控及管理，提升服务管理水平和一线员工的服务意识。
运用科学技术手段突破传统管理上曾经存在或一直无法解决的盲点、难点问题，最终提升企业自身管理形象及品牌形象，得到市民及政府部门的认可与肯定。
2．优化资源配置、控本降耗。
全国各大城市的公交行业都普遍存在一个问题，即资金问题，公交企业关系民生，是属于社会公益型事业，为全面贯彻公交优先理念，打造城市形象，切实满足“行有所乘”的出行需求，企业需要每年投入大量资金用于更新或增加公交车数量以及进行相应的劳动力配置。
虽然，近年来政府抚持力度不断加强，以及不同程度地提供了相应的补贴及优惠政策，但是对于企业来说，必须充分运用科学技术手段辅助进行相关专业化决策和分析,改变传统运营调度模式，科学依据城市交通路网规划、各条线路配置需求及不同时间段面的客流分析等数据信息，合理规划各条线路运营调度模式，调配企业内部的运力及人力资源配备，最终确保城市公交线网优化布置，劳动力储备、资源配置的最大和最合理，最大程度节约企业资金投入，最终回到一种良性循环发展的经营状态中，为企业资金解困，为政府减负。
3．强化数据分析功能，为决策提供依据。
（1）公交行业每日运营及内部管理过程中会形成很多基础数据信息，如营运数据信息（如车辆信息、人员信息、站点信息、里程、收入、工作车时、车次及车次执行率、加油情况、安全信息、服务信息等）、车辆维修信息（报修时间、故障类型、实修情况、材料费使用、修理工派工情况、保养类型、发动机管理信息、轮胎信息、总成修理数据）等基础信息数据。
（2）企业需要将这些数据有效的收集、分类、整理、汇总，最终形成相应的明细及汇总性分析结果（如营运生产报表、收入及成本分析报表、车辆维修明细及材料费使用情况报表、单车材料费成本报表、车辆重返修率报表、车辆保养情况统计表、修理工时报表等）。
通过各专业管理部门对信息进行归集、分析所产生的各类分析报表，才能透视企业内部管理动态，不断改进并完善管理，最终提高企业管理效率及水平。
（3）由于公交行业普遍还处于人工化的管理模式，而企业在运作过程中不断产生的大量基础数据需要通过大量的人力去进行分类和计算，因而存在工作效率低下、数据分析准确性不高等状况。
甚至存在一些基础信息数据因人工耗时太长或数据过于零散而无法收集和提取，导致信息缺失、不准确，直接影响到最终形成的报表的参考价值。
（4）基于城市目前的现状，迫切需要建立一个综合立体的智能化体系，并在最大程度上确保系统稳定性和数据的安全性。
通过集成全面解决了传统系统集成带来的杂乱、繁琐和难以管理的问题，最终获得真正资源共享，解决多项数据重复，通过统一接入、统一管理、统一提供功能性优化升级服务，并在保持各子系统相对独立性的同时，实现多系统集中管理，协同工作的集成目标。
1.3.功能目标
通过建设数据中心和企业生产管理体系、出行服务体系和政府指挥决策体系，为企业提供计划排班管理、多种调度模式的生产调度系统，为市民提供信息出行服务，为政府提供“数据说话”方式的政府行业监管及决策支持系统，形成常态化、动态化、高效率的信息化闭环管理业务模式，主要体现如下：
1、实现公交基础数据的统一集中管理与处理；
2、实现企业安全生产运营管理有序；
3、实现市民出行方便、快捷，常态化、动态化、智能化的公共交通服务体系；
4、实现政府对公交行业的管理有度、指挥处理应急突发事件得力；
项目建设共分3个阶段：
1、建立数据中心，为GPS子系统、3G视频监控子系统及IC卡等子系统建立统一的基础数据来源，同时通过数据接口将这些子系统的数据传入数据中心。
2、建设企业生产管理系统，包括企业运营管理系统（公交ERP）及企业智能排班调度系统。
先建立两条示范线，待系统稳定运行后再逐步推广至其余各条线路。
3、完成公众出行服务体系的建设，并进行公交行业监管、应急指挥调度、客流分析分析及公交线网优化等政府指挥决策体系的建设。
2.系统总体设计
2.1系统采用的关键技术
2.1.1B/S架构
所谓B/S结构，即Browser/Server（浏览器/服务器）结构，是随着Internet技术的兴起，对C/S结构的一种变化或者改进的结构。
在这种结构下，用户界面完全通过WWW浏览器实现，一部分事务逻辑在前端实现，但是主要事务逻辑在服务器端实现，形成所谓3-tier结构。
B/S结构利用不断成熟和普及的浏览器技术实现原来需要复杂专用软件才能实现的强大功能，并节约了开发成本。
Internet的出现，为不同地域范围内的联系提供了最理想的网络平台，基于Internet的网络应用软件也开始扮演更重要的角色。
每个单位都希望能和异地的分支机构、上下级部门等保持实时的联系，希望自己身处异地仍能了解和处理单位事务。
B/S架构从根本上满足了这一需求。
本项目的业务子系统中，除了营运调度程序，其他部分全部采用B/S架构设计。
2.1.2嵌入式实时操作系统技术
鉴于大量实时数据采集的需要，系统采用实时操作系统（Vxworks），该系统能够在限定的时间内执行完规定的功能，并能在限定的时间内对外部的异步事件作出响应。
该实时性系统在过程控制、数据采集、通信、多媒体信息处理等对时间敏感的环境中得到大量应用。
该系统区分与分时系统，其性能远远高于分时系统。
该系统具有可靠性、实时性和可裁减性等诸多的特点。
适用于多任务、抢占调度、任务间通讯与同步和任务与终端之间的通信的环境，能够很好的满足本项目的需求。
2.1.3GPRS通讯技术
根据招标要求，采用了GPRS通讯技术。
GPRS（GeneraPacketRadioService，通用无线分组业务）将逐步应用于智能公共交通系统。
GPRS作为第二代移动通信技术GSM向第三代移动通信（3G）的过渡技术，是由英国BTCellnet公司早在1993年提出的，是GSMPhase2+（1997年）规范实现的内容之一，是一种基于GSM的移动分组数据业务，面向用户提供移动分组的IP或者X.25连接。
GPRS是一种新的GSM数据业务，在移动用户和数据网络之间提供一种连接，给移动用户提供高速无线IP和X.25服务。
GPRS采用分组交换技术，每个用户可同时占用多个无线信道，同一无线信道又可以由多个用户共享。
GPRS技术160Kbps的极速传送几乎能让无线上网达到公网ISDN的效果，实现“随身”携带“互联网”。
使用GPRS，数据实现分组发送和接收，用户永远在线且按流量、时间计费，大幅度降低了服务成本。
通过大量的工程实践及国内相关系统的建设分析，GPRS实现数据通讯能够适应本系统的需求。
2.1.43G通讯技术
第三代移动通信技术（3rd-generation，3G），是指支持高速数据传输的蜂窝移动通讯技术。
3G服务能够同时传送声音及数据信息，速率一般在几百kbps以上.
3G与2G的主要区别是在传输声音和数据的速度上的提升，它能够在全球范围内更好地实现无线漫游，并处理图像、音乐、视频流等多种媒体形式，提供包括网页浏览、电话会议、电子商务等多种信息服务，同时也要考虑与已有第二代系统的良好兼容性。
为了提供这种服务，无线网络必须能够支持不同的数据传输速度，也就是说在室内、室外和行车的环境中能够分别支持至少2Mbps（兆比特/每秒）、384kbps（千比特/每秒）以及144kbps的传输速度（此数值根据网络环境会发生变化）。
2.1.5J2EE
J2EE是一套全然不同于传统应用开发的技术架构，包含许多组件，主要可简化且规范应用系统的开发与部署，进而提高可移植性、安全与再用价值。
J2EE平台支持简化的、基于组件的开发模型，由于J2EE基于Java编程语言和J2SE平台，它提供了编写一次，随处运行的可移植性，遵循J2EE标准的所有服务器都支持该模型。
J2EE的应用程序不依赖任何特定操作系统、中间件或硬件，因此，设计合理的基于J2EE的程序只需开发一次就可以部署到各种平台。
基于组件的设计简化了应用程序的维护。
由于组件可以被独立地更新和替代，通过更新应用程序中特定的组件，新的功能可以被很容易地增加。
基于J2EE平台的应用程序可被部署到各种操作系统上，例如，可被部署到高端UNIX或其他的大型机系统上。
J2EE领域的供应商提供了更为广泛的负载平衡策略，能消除系统中的瓶颈，允许多台服务器集成部署，实现可高度伸缩的系统，满足未来应用的需要。
2.1.6智能移动终端技术
移动终端是指可以在移动中使用的计算机设备，广义的讲包括手机、笔记本、平板电脑甚至包括车载电脑。
但是大部分情况下是指手机或者具有多种应用功能的智能手机以及平板电脑。
随着网络和技术朝着越来越宽带化的方向的发展，移动通信产业将走向真正的移动信息时代。
另一方面，随着集成电路技术的飞速发展，移动终端的处理能力已经拥有了强大的处理能力，移动终端正在从简单的通话工具变为一个综合信息处理平台。
2.1.7Android技术
Android是一种基于Linux的自由及开放源代码的操作系统，主要使用于移动设备，如智能手机和平板电脑，由Google公司和开放手机联盟领导及开发。
由于Android的开源特性，得到了众多的厂商的支持，大部分手机厂商都支持Android系统，Android的界面非常丰富，可选择性很强。
Android是除了iOS之外最受好评的系统，而且Android对于系统的要求并不苛刻，所以很多机型可以流畅运行。
2.1.8IOS技术
苹果iOS是由苹果公司开发的手持设备操作系统，iOS与苹果的MacOSX操作系统一样，它也是以Darwin为基础的，因此同样属于类Unix的商业操作系统。
iOS具有简单易用的界面、令人惊叹的功能，以及超强的稳定性，已经成为iPhone、iPad和iPodtouch的强大基础。
2.2系统设计原则
（1）统一管理、统一标准、统一制度：
本系统是对公交企业营运车辆统一监控和管理的应用系统，应采用统一的标准进行数据通讯和功能实现，并制定一套统一的可操作性强的规章制度保障系统正常运行。
（2）网络安全、信息保密、稳定可靠、高效运行：
把网络安全、信息保密放在首位，确保网络和系统具有稳定性、可靠性、高效性和信息的安全保密性。
（3）整体性、实用性、先进性、经济性：
从应用的整体出发，选择先进并且成熟的技术，确保系统的实用性，并适应未来的技术发展，充分挖掘和利用现有资源，避免重复建设和浪费。
2.3设计遵循的细则
2.1.1准确、完整、实时地采集数据，是重中之重
数据是一个信息系统的灵魂，如果仅仅是使用了大量的设备以及各种软件系统，如果数据不能准确、完整、实时地采集，会直接影响系统使用效果，因此准确、完整、实时地采集数据尤为重要。
2.1.2安全、可靠、稳定的原则，是系统设计的第一准则
建设公交信息系统可以提高公交企业管理水平，如果系统的稳定性和可靠性不好，经常出现宕机等现象，对正常管理工作的冲击是十分巨大的；信息系统中运转的是整个企业的业务，系统内存储了大量的数据信息与业务信息，这些信息都是十分宝贵的，安全性设计原则十分重要。
通过多级安全机制，利用管理、硬件和软件相结合的各种手段，保证网络办公的安全，通过严格的授权管理，保证数据的安全，确保没有权限的操作人员不能看到有关的数据。
操作人员在操作过程中出现错误是在所难免的，管理信息系统应具有很好的容错性，不会因错误资料等原因而导致系统崩溃。
2.1.3实用性、可操作性原则，是系统顺利实施的关键准则
为满足公交运营管理使用需求，需要进行一体化设计，将公交车载机数据采集与公交业务流程融合，提高系统的实用性。
将公交车载机的数据采集、传输、处理自动化程度提高，避免人员误操作或作弊，提高系统的实用性、可靠性。
设置了站场机进行数据自动采集并为司乘人员提供信息查询、考勤签点，提高了司乘人员的使用积极性，促进系统更加有效的运转，提高系统的实用性。
提供简洁、友好的业务软件界面，提高系统的实用性。
为满足行业监管、公交管理等不同组织、不同区域、不同用户的管理需要，系统提供多组织的业务框架，提高系统的实用性。
2.1.4针对公交业务特点进行设计的原则
满足公交调度集中指挥、调度指令顺畅传输的要求，保障公交调度的顺利执行。
满足公交站场发车信息展示的需要，为驾驶员的发车提供便捷的信息服务。
满足驾驶员行车过程中方便查看调度信息的要求，提供了大屏幕、公交业务专用按键的LCD显示操作屏。
提供支持集群、单边调度的业务软件系统，满足公交调度的需要。
提供支持基于B/S公交信息查询，通过权限和访问口令管理，方便公交各层管理人员进行信息查询。
提供了站场机查询系统，方便驾乘人员及时准确地了解行车计划和配车，并可以查询个人的工作记录。
提供了模拟车辆运行图，简洁明了地展示了公交车辆的运行状况。
提供了多用户并发通讯方案，满足了不同客户对同一线路数据监控需要。
2.1.5系统可扩展性设计
公交车载机提供RS232/485接口、USB接口、I/O接口，为公交车载机接入相关外设提供支持。
数据通讯协议具有动态扩展的能力，可以在原有系统基础上直接进行升级。
2.1.6充分利用已有投资设计原则，是保护投资的有效补充
充分利用公司内现有计算机和信息资源，使现有资源得以保护和利用，充分的考虑到保护已有的投资。
2.4系统整体功能规划图
（图：
系统整体功能规划图）
2.5系统部署与网络拓扑图
（图：
系统部署与网络拓扑图）
2.6软件系统框架设计
软件系统平台采用B/S+C/S的混合架构，B/S部分采用J2EE技术，具有非常突出的三大特点：
集成性、扩展性、易操作性，同时具有可视化开发功能；C/S部分采用Android及IOS技术，通过手机客户端，随时随地接入系统平台，实现智能化移动办公。
通过合理部署各种系统软件，可形成可适应需求变化的软件框架，保证各应用系统之间的协同合作，信息共享。
本系统软件体系结构分为四个层次。
2.6.1基础技术设施层
公交信息化系统基础技术设施层包括服务器、PC机、网络设备及设施，它们是系统的最终信息承载者，位于整个分层体系结构的最底层。
其次，GPS车载设备、IC卡及卡据、条形码及扫描仪等设备，构成了公交信息化专业的硬件设备需求。
网络设施主要包括有线网络、无线网络以及其它基础设施。
基础技术设施层提供了系统的计算、通信、信息服务的硬件环境。
在硬件和操作系统之上，是应用系统的中间件平台，是各个应用系统的粘合剂。
中间件屏蔽各个系统硬件、软件的差异，提供应用系统之间互联、互通、互操作与数据共享的实现机制。
它提供一组公共的服务和工具，使应用系统可采用平台化、组件化的方式开发，实现应用系统集成、数据信息的共享，方便应用系统的管理、维护、升级，增强应用系统体系结构的稳定和安全。
2.6.2业务平台层
业务平台层基于基础设施，为所有业务应用提供平台化服务，包括统一的用户管理、组织结构管理、基础信息管理、统一登录验证。
业务平台层也通过提供智能单据、应用集成、流程管理、消息管理等不同的平台机制，为上层业务服务。
业务平台层和基础技术设施层构成了本系统的统一应用支撑平台。
2.6.3业务应用层
业务应用层包含大量的业务应用系统，它们是信息系统的主体，为公交公司、车队提供综合办公管理、财务管理、人力资源管理、发展规划、物资管理、营运生产管理、技术设备管理、企业一卡通等方面的业务支撑。
2.6.4信息门户层
信息门户是公交信息化系统的唯一入口，各类用户通过信息门户进入公交信息化系统，获得与其身份相应的服务。
信息门户提供统一授权、统一用户管理、统一目录管理、统一登录管理。
并具有个性化信息呈现、应用访问集成、信息授权访问，以及负载均衡等功能。
3.设备选型与性能指标
3
3.1智能车载终端
3.1.1概述
智能终端是专门为智能交通（ITS）领域设计的一款集调度、管理、监控等功能为一体的高科技产品。
它采用了嵌入式处理器和嵌入式操作系统，结合了IT领域中最新的音视频压缩/解压缩技术、网络技术、USB通信技术、GPS定位技术，3G通信技术。
结合服务终端可实现远程可视化调度、数据采集及中心数据库的回放分析。
本车载机显示键盘采用TFT真彩显示屏及时显示车辆运行信息，并采用抽屉式设计单个模块可以进行独立工作，外观简洁、抗高温、抗震，安装灵活、维护方便简单，功能强大，系统运行稳定。
可广泛应用于城市公交、运输行业。
3.1.2系统构成
公交车载机系统构成包括GPS车载主机、3G视频、自动报站器、人机界面、配套线缆、与其他车载设备的连接通讯线缆等，适应公交车辆的高温、强震、强电磁环境。
公交车载机系统功能模块包括：
控制单元模块、GPS模块、2G/3G通讯模块、存储单元、功放单元、车载语音通话单元以及与车辆内部其他设备（自动报站器、LED、视频监控、开关门、车牌（头、腰、尾牌）、IC卡刷机等车载设备）的接口。
3.1.3设备清单
公交车载机系统主要设备清单
序号
货物名称
主要规格
数量
交货周期
1
GPS车载主机
支持GPSRS及3G通讯，支持GPS或北斗双模
120
20工作日
2
3G视频
4路复合视频输入，CIF/HD1/D1格式可选，支持3G传输
120
20工作日
3
自动报站器
可存储20条线路和配置信息，可根据时间调整有无外音，声音大小可调节
120
20工作日
4
人机界面
采用TFT液晶彩屏，友好的UI界面
120
20工作日
5
配套线缆
定制配套线缆，可靠性连接
120
15工作日
6
连接其它设备通讯线缆
定制配套线缆，可靠性连接
120
15工作日
3.1.4车载设备功能设计
公交车载机系统主要功能模块一览表
序号
功能模块
主要规格参数
1
GPS模块
支持GPS或北斗双模定位选择
2
2G/3G通讯模块
支持2G/3G无缝转换，
3
存储单元
支持SATA、SD等存储方式
4
功放单元
支持内音、外音、TTS语音分路播报
5
车载语音通话单元
支持中心与终端的3G通话
6
与车辆内部其他设备接口
提供GPS主机接口，能车内显示屏对接同步显示
7
其他
能够读取三级CAN总线的车辆的数据
1.S终端定位功能。
以GPS为主要定位方式。
定位误差小于10米（无遮挡物），准确率为95%以上。
可扩展北斗定位功能。
以北斗为主要定位方式。
定位误差小于15米（无遮挡物），准确率为95%以上。
2.补偿功能。
定位补偿辅助技术，实现在高架桥下或密集楼群下，GPS定位失效情况下的利用3G技术辅助定位，实现站点自动播报无盲点；
3.双向通讯功能
采用GPRS通讯平台在主体设备不变的情况下具备替换成GPRS/3G双模块进行通讯的能力，系统入网故障率小于3%。
公交车载机需要支持GPRS与公交总公司数据中心的通信，在3G网络正常的情况下，需要优先使3G通道与监控中心进行通信。
公交车载机通过3G通道与监控中心进行通信时，采用基于TCP长连接通信方式。
4.良好的断线重连功能。
公交车载机具有数据暂存及补发功能,保持数据的一致性和数据完整性，能够保存连续运行5天的数据不会因为网络问题造成失真或丢失。
5.将采集到数据实时传送到中心服务器；将运行、安全等信息实时传回到系统平台；
6.在应急情况下，驾驶员可以通过公交车载机上的车载电话实现与调度人员的通话；车载语音通话单元完成驾驶员与调度员的通话功能，且功能实现简单易操作，不影响驾驶员的驾驶安全；公交车载机上的通话功能实现受限管理，驾驶员只能拨打配置文件配置好的电话本内的电话。
支持调度后台向指定的公交车载机通话。
7.具有连接多后台的功能，可以支持多种通讯协议。
8.司机身份识别功能
公交车载机具有司机身份识别功能，通过IC卡或键盘录入，实现驾驶员工号传递。
9.数据采集功能
采集车辆定位数据，包含时间，经度，纬度，速度，方向等；
采集车辆营运数据，包含：
行使轨迹、车次、车辆状态等；
数据采集、统计的正确率一般要求准确率达到98%及以上；
10.与调度平台协同工作功能
具备车辆加入运营、退出运营、请求上下行等调度功能，具备调度指令下发和语音播报，具备车载异常情况通报功能，各种调度指令历史记录可查；
11.远程设置切换功能
接收和显示来自系统平台的各种信息和指令；公交车载机收到信息或指令后具有声或光等的提醒功能，并具有信息确认功能，要求驾驶员进行确认操作；同时具有语音提醒功能，提醒驾驶员阅读信息。
12.根据调度指令自动进行相应的行车参数设置；
13.具有车辆中途校时功能，从而可调整营运车辆运速均衡和安全因素；
14.具有单边调度和集群调度功能；
15.具备操作键盘和显示屏，能够进行文字显示，并进行部分参数设置、信息查询、设备状态查询、设备操作（如短信查看）；具有背光功能，以适应在任何时候司机均可看清楚。
具有运营计划实时下发功能。
上班后和下班前第一时间下发本班驾驶员和下一班驾驶员的运营时间段和运营班次，以备驾驶员做好接班工作。
16.报警功能
具有超速预提醒功能，预提醒后仍然超速，进行超速报警，同时上
升级会员 