1.1用戶需求
隨著各行各業(yè)業(yè)務(wù)水平的不斷發(fā)展，服務(wù)意識(shí)不斷加強(qiáng)，傳統(tǒng)行業(yè)通過(guò)信息化手段來(lái)提升服務(wù)水平，管理效率，無(wú)疑是擺在我們面前的一個(gè)課題。公交行業(yè)也不例外，作為日常出行的主要方式，公交服務(wù)質(zhì)量的高低，直接會(huì)給人們的出行品質(zhì)帶來(lái)極大影響。為了實(shí)現(xiàn)高效管理，實(shí)時(shí)管理，必須要加快加速本行業(yè)的信息化進(jìn)程，實(shí)現(xiàn)智慧公交的總體目標(biāo)。
通過(guò)調(diào)研，目前在公交行業(yè)中可以在如下幾個(gè)方面，采用RFID技術(shù)，同時(shí)結(jié)合其他信息化手段進(jìn)行管理提升，效率提升。
■ 公交首末站管理
為了實(shí)現(xiàn)更準(zhǔn)確的公交車輛的調(diào)度管理，對(duì)首末站的車輛抵達(dá)時(shí)間要求非常高，盡管目前公交車輛均安裝了GPS定位系統(tǒng)，但是鑒于定位精度的影響，車輛在首末站的精確定位難以達(dá)到管理要求。車輛抵達(dá)首末站的時(shí)間點(diǎn)不準(zhǔn)確，往往會(huì)影響整體的線路車輛調(diào)度。因此，在公交首末站管理中，精確采集車輛抵達(dá)首末站的時(shí)間數(shù)據(jù)是要解決的核心問(wèn)題。
■ 公交停車場(chǎng)場(chǎng)站管理
公交場(chǎng)站是公交車的大本營(yíng)，在場(chǎng)站中需要完成公交車輛的安全有序存放，日常維護(hù)保養(yǎng)等一系列車輛運(yùn)行需要的各項(xiàng)保障工作。鑒于這些工作的復(fù)雜性，多樣性，以及車輛數(shù)量較大，需要對(duì)車輛進(jìn)行精細(xì)化管理，也即實(shí)現(xiàn)以單一車輛為核心的車輛進(jìn)出，車輛有序存放和查找，車輛定位分布的數(shù)據(jù)采集及統(tǒng)計(jì)。
■ 公交道路優(yōu)先管理
為了響應(yīng)政府號(hào)召，大力推行公交出行，減少私車出行，緩解城市擁堵，必須要充分利用現(xiàn)有道路資源，公交資源，為大家提供一個(gè)高效快捷的出行環(huán)境和出行體驗(yàn)。公交優(yōu)先就是針對(duì)現(xiàn)有交通資源，為公交運(yùn)行建立一個(gè)通常的道路環(huán)境和信號(hào)環(huán)境，提升公交運(yùn)行效率。
■ 公交電子站牌（到站預(yù)報(bào)）
傳統(tǒng)公交車到站預(yù)報(bào)采用車載GPS對(duì)車輛位置進(jìn)行采集定位，通過(guò)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)將公交車的預(yù)計(jì)到站信息發(fā)布到公交車站的電子站牌上，讓候車乘客能夠選擇適合自己的出行規(guī)劃，然而，由于城市中高層建筑、高架橋、隧道等復(fù)雜的環(huán)境對(duì)GPS的定位準(zhǔn)確性影響非常大，造成定位不準(zhǔn)或誤報(bào)，給候車乘客帶來(lái)不便。通過(guò)采用車載OBU標(biāo)簽，在公交站點(diǎn)安裝固定式閱讀器，通過(guò)站點(diǎn)閱讀器采集車輛進(jìn)/離站信息，并通過(guò)無(wú)線或有線網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)將信息傳至后臺(tái)，并及時(shí)發(fā)布到電子站牌，可有效解決GPS信號(hào)在城市環(huán)境受干擾的問(wèn)題。
1.2設(shè)計(jì)要點(diǎn)
針對(duì)上述應(yīng)用需求，系統(tǒng)采用如下關(guān)鍵技術(shù)。
■ 2.45GHz射頻通訊技術(shù)
■ 精確區(qū)域喚醒技術(shù)
■ 數(shù)據(jù)通訊加密技術(shù)
1.3系統(tǒng)方案
通過(guò)2.45GHz和125KHz兩種技術(shù)結(jié)合實(shí)現(xiàn)車輛身份信息位置信息的準(zhǔn)確采集。根據(jù)不同的應(yīng)用場(chǎng)景和具體需求進(jìn)行優(yōu)化組合。
1.3.1公交始末站管理應(yīng)用
◆ 系統(tǒng)拓?fù)?/strong>
◆ 基本方案
顧名思義，公交始末站管理應(yīng)用的核心就是準(zhǔn)確采集進(jìn)出始末站的公交車身份，時(shí)間數(shù)據(jù)及司機(jī)的身份數(shù)據(jù)。針對(duì)這一核心需求，我們采用2.45GHz中遠(yuǎn)距離有源RFID識(shí)別技術(shù)，低頻區(qū)域觸發(fā)定位技術(shù)及13.56MHz無(wú)源RFID識(shí)別技術(shù)三者結(jié)合的方案，對(duì)公交車輛的OBU進(jìn)行10-100米范圍可調(diào)的有效識(shí)別，同時(shí)實(shí)現(xiàn)司機(jī)工卡的近距離識(shí)別。具體實(shí)現(xiàn)如下：
1.在公交車上安裝車載OBU設(shè)備，該設(shè)備具有4字節(jié)編碼的2.45GHz射頻ID，此ID和車輛進(jìn)行綁定，代表車輛的身份信息。同時(shí)，OBU具有低頻信號(hào)接收功能，可以接收來(lái)自于低頻地標(biāo)器發(fā)射的地標(biāo)ID編碼，實(shí)現(xiàn)精確區(qū)域的定位。此外，OBU具有13.56MHz無(wú)源電子標(biāo)簽的識(shí)讀功能，可以通過(guò)插槽識(shí)別司機(jī)工卡數(shù)據(jù)。OBU將上述3種數(shù)據(jù)打包通過(guò)2.45GHz發(fā)給車站端的固定式識(shí)別基站，并上傳系統(tǒng)。OBU具有運(yùn)營(yíng)模式和省電模式，通過(guò)是否有司機(jī)工卡的插入并有效識(shí)別來(lái)進(jìn)行切換。在運(yùn)營(yíng)模式下，OBU發(fā)射數(shù)據(jù)的時(shí)間間隔小，保證系統(tǒng)的讀取率。在省電模式下，OBU僅發(fā)射心跳數(shù)據(jù)，用于系統(tǒng)對(duì)設(shè)備的日常。
2.在公交站臺(tái)上安裝固定式識(shí)別基站，根據(jù)具體環(huán)境，基站識(shí)別距離可以進(jìn)行調(diào)節(jié)，范圍在10-100米。識(shí)別區(qū)域通過(guò)高增益定向天線進(jìn)行控制。當(dāng)車輛接近識(shí)別范圍，基站接收到OBU的數(shù)據(jù)，作為車輛進(jìn)站的判斷依據(jù)，同時(shí)記錄此時(shí)時(shí)間信息。當(dāng)車輛離開車站，基站收到OBU的數(shù)據(jù)次數(shù)會(huì)逐步減少，當(dāng)在一定時(shí)間范圍內(nèi)（該參數(shù)經(jīng)驗(yàn)可調(diào)）均沒有收到OBU數(shù)據(jù)，則視為車輛已經(jīng)離站，同時(shí)記錄此時(shí)時(shí)間信息。車站端基站設(shè)備通訊接口比較豐富（RS485/TCP/IP/3G/4G），可以根據(jù)需要進(jìn)行選擇。供電根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件可以采用AC-DC或太陽(yáng)能供電。安裝結(jié)構(gòu)方面可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)需要進(jìn)行隱藏安裝或模塊化嵌入安裝（注意天線部分不被遮擋）。
3.司機(jī)具有ID的工卡編碼，每次運(yùn)營(yíng)需要報(bào)到刷卡，標(biāo)志一次運(yùn)營(yíng)的開始。該工卡為13.56MHz無(wú)源電子標(biāo)簽，車載OBU通過(guò)插槽可以對(duì)其進(jìn)行識(shí)讀，并打包遠(yuǎn)距離發(fā)送給固定式基站。通過(guò)此方式，實(shí)現(xiàn)司機(jī)的簽到考勤。
◆ 系統(tǒng)平臺(tái)
公交始末站管理的軟件核心功能是數(shù)據(jù)采集，數(shù)據(jù)對(duì)接，設(shè)備管理。
數(shù)據(jù)采集：主要完成RFID設(shè)備的底層數(shù)據(jù)接收，過(guò)濾及預(yù)處理。
數(shù)據(jù)對(duì)接：主要完成公交體系其他相關(guān)運(yùn)營(yíng)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換，對(duì)接。
設(shè)備管理：主要完成在線RFID設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)控，故障預(yù)判，運(yùn)維決策。
◆ 系統(tǒng)實(shí)施
該系統(tǒng)包括車載OBU，固定式識(shí)別基站，司機(jī)員工卡，通信及供電設(shè)備。根據(jù)各設(shè)備的特性，按照如下原則進(jìn)行實(shí)施布放。
■ 車載OBU
該設(shè)備為車輛前擋玻璃粘貼安裝，產(chǎn)品安裝面具有3M強(qiáng)力雙面膠和杠桿防拆卸裝置，安裝完成，一旦拆下OBU即進(jìn)入非法狀態(tài)。OBU的粘貼位置居前擋玻璃右側(cè)下部，一方面距離車輛電子設(shè)備單元較遠(yuǎn)，二來(lái)便于司機(jī)插拔工卡。鑒于OBU為粘貼安裝，在安裝前需要將玻璃清潔干凈，并涂刷專用底膠后進(jìn)行粘貼。司機(jī)在日常插拔工卡時(shí)需要注意，不要帶角度插拔，防止OBU被誤拆卸。日常運(yùn)營(yíng)避免OBU周圍防止金屬等具有屏蔽及干擾作用的物品。
■ 固定式識(shí)讀基站
該設(shè)備安裝在車站附近，一般為立桿安裝，安裝高度為2.5-4米，設(shè)備安裝角度根據(jù)定向天線角度和需要覆蓋的區(qū)域范圍進(jìn)行調(diào)節(jié)?；窘涌谟卸喾N選擇，有線方式為RS485，TCP/IP，無(wú)線方式為3G/4G?；竟╇姙镈C12V供電，電流不超過(guò)1A。鑒于基站為戶外工作，除了自身主板帶的防靜電及防雷保護(hù)外，外部電源及信號(hào)均需要加裝防雷保護(hù)模塊。通訊線纜為雙絞雙屏蔽4芯專用通信線纜，線徑1.5平方。供電線纜為2芯1.5平方護(hù)套線。
■ 司機(jī)員工卡
員工卡為13.56MHz電子標(biāo)簽，符合ISO 14443協(xié)議，日常攜帶避免彎折，防止天線折斷。
◆ 產(chǎn)品構(gòu)成
| 序號(hào) | 設(shè)備名稱 | 圖片 | 備注 |
| 1 | 固定式識(shí)別基站 | 作用：實(shí)現(xiàn)10-150米的遠(yuǎn)距離讀卡 安裝：在室外抱桿安裝 | |
| 2 | 室外地標(biāo)器 | 作用：實(shí)現(xiàn)1-6米范圍的低頻信號(hào)覆蓋 安裝：地?zé)纛A(yù)埋件安裝 | |
| 3 | 車載OBU | 作用：實(shí)現(xiàn)車輛身份遠(yuǎn)距離識(shí)別及區(qū) 域定位安裝：玻璃粘貼 |
1.3.2公交場(chǎng)站管理應(yīng)用
◆ 系統(tǒng)拓?fù)?/strong>
◆ 方案概述
公交場(chǎng)站管理的對(duì)象是公交車輛，涉及到的核心需求主要是圍繞車輛的身份問(wèn)題和位置問(wèn)題展開，即無(wú)論公交場(chǎng)站內(nèi)進(jìn)行如何的區(qū)域劃分，從管理方面考慮，我們要解決如下幾個(gè)問(wèn)題：
區(qū)域內(nèi)有多少輛車？
什么車？什么時(shí)候？進(jìn)入？還是離開？也即進(jìn)出方向
每輛車在區(qū)域內(nèi)的具體位置？
我們通過(guò)2.45GHz中遠(yuǎn)距離有源RFID技術(shù)和低頻區(qū)域定位技術(shù)相結(jié)合的技術(shù)方案，來(lái)有效解決車輛身份及位置的識(shí)別。其中，2.45GHz主要用于身份的識(shí)別和數(shù)據(jù)的無(wú)線傳輸。低頻定位技術(shù)用于位置的識(shí)別。
◆ 應(yīng)用場(chǎng)景
■ 車輛出入口
公交場(chǎng)站均由出入口，通過(guò)車載OBU及出入口處布放的識(shí)別基站，可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離自動(dòng)識(shí)別開閘，同時(shí)獲取車輛進(jìn)出場(chǎng)站的身份數(shù)據(jù)。采用目前標(biāo)準(zhǔn)的停車場(chǎng)出入口系統(tǒng)，識(shí)別端采用2.45GHz遠(yuǎn)距離識(shí)別基站即可。基站采用標(biāo)準(zhǔn)維根接口，可以和市面各類停車場(chǎng)進(jìn)出控制系統(tǒng)對(duì)接。
在進(jìn)口及出口布放停車場(chǎng)出入系統(tǒng)，識(shí)別端可以采用2.45GHz識(shí)別方案或2.45GHz 結(jié)合低頻觸發(fā)識(shí)別方案，具體根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件和預(yù)算確定。
■ 車輛區(qū)域定位
根據(jù)不同的功能區(qū)域進(jìn)行規(guī)劃，比如在車輛停放區(qū)，車輛維修保養(yǎng)區(qū)，車輛加油區(qū)，實(shí)現(xiàn)的功能基本一致，僅是區(qū)域功能劃分不同而已。在這些區(qū)域均要實(shí)現(xiàn)車輛進(jìn)出的識(shí)別判斷，以及在該區(qū)域的位置識(shí)別。
◆ 產(chǎn)品構(gòu)成
| 序號(hào) | 設(shè)備名稱 | 圖片 | 備注 |
| 1 | 室外固定式識(shí)別基站 |  | 作用：室外大范圍識(shí)別 安裝：立桿或壁掛 |
| 2 | 室外固定式一體化識(shí)別基站 | 作用：室外大范圍識(shí)別，低頻地標(biāo)精確定位 安裝：立桿或壁掛 | |
| 3 | 室內(nèi)吸頂型地標(biāo)器 | 作用：室內(nèi)低頻地標(biāo)精確定位 安裝：吸頂 | |
| 4 | 室內(nèi)型吸頂式一體化識(shí)別基站 | 作用：室內(nèi)識(shí)別及低頻地標(biāo)精確定位 安裝：吸頂 | |
| 5 | 室外地標(biāo)器 | 作用：室外低頻地標(biāo)精確定位 安裝：地?zé)纛A(yù)埋件安裝 | |
| 6 | 車載OBU | 作用：實(shí)現(xiàn)車輛身份遠(yuǎn)距離識(shí)別及區(qū)域定位 安裝：玻璃粘貼 |
1.3.3公交優(yōu)先管理應(yīng)用
◆ 系統(tǒng)拓?fù)?/strong>
◆ 基本方案
公交優(yōu)先的關(guān)鍵是在路口附近準(zhǔn)確識(shí)別，配合信號(hào)機(jī)完成對(duì)信號(hào)燈的控制，從而為公交車輛的道路暢行提供信號(hào)保證。為此，一般在距離路口60-100米左右布放識(shí)別基站，并提前完成識(shí)別和處理，當(dāng)公交車快到路口時(shí)，信號(hào)燈進(jìn)行變化。系統(tǒng)中有兩個(gè)重要環(huán)節(jié)，一個(gè)環(huán)節(jié)是遠(yuǎn)距離可靠準(zhǔn)確識(shí)別，一個(gè)環(huán)節(jié)是配合信號(hào)機(jī)對(duì)信號(hào)燈的控制。在此重點(diǎn)說(shuō)明識(shí)別環(huán)節(jié)的實(shí)現(xiàn)方案。此方案采用2.45GHz遠(yuǎn)距離識(shí)別技術(shù)對(duì)車輛進(jìn)行識(shí)別，同時(shí)配合低頻定位技術(shù)，對(duì)車輛的路口位置進(jìn)行精確化補(bǔ)償，從而避免臨車道誤讀產(chǎn)生問(wèn)題。
◆ 產(chǎn)品構(gòu)成
| 序號(hào) | 設(shè)備名稱 | 圖片 | 備注 |
| 1 | 室外固定式識(shí)別基站 | 作用：室外大范圍識(shí)別 安裝：立桿或壁掛 | |
| 2 | 室外型壁掛式地標(biāo)器 | 作用：低頻地標(biāo)精確定位 安裝：立桿或壁掛 | |
| 3 | 車載OBU | 作用：實(shí)現(xiàn)車輛身份遠(yuǎn)距離識(shí)別及區(qū)域定位 安裝：玻璃粘貼 |
1.3.4 公交電子站牌應(yīng)用
將電子標(biāo)簽通過(guò)吸盤固定于公交車右側(cè)前檔玻璃（站臺(tái)側(cè)），讀卡器內(nèi)置于站牌燈箱內(nèi)部，網(wǎng)口或RS485輸出，識(shí)別距離為6m~8m。
公交車進(jìn)站后讀卡器將標(biāo)簽ID上傳至后臺(tái)。
后臺(tái)通過(guò)電子屏進(jìn)行站點(diǎn)預(yù)報(bào)信息發(fā)布。
可對(duì)現(xiàn)有GPS報(bào)站系統(tǒng)進(jìn)行有效修復(fù)，彌補(bǔ)GPS信號(hào)在城市內(nèi)易受干擾及信號(hào)漂移等弱點(diǎn)
公交車車載標(biāo)簽還可用于BRT信號(hào)優(yōu)先、車流量統(tǒng)計(jì)等應(yīng)用，擴(kuò)展性強(qiáng)
可與監(jiān)控?cái)z像頭聯(lián)動(dòng)拍攝，通過(guò)ID號(hào)進(jìn)行視頻/圖片檢索與追溯
