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城市公共汽车运行调度数据传输系统解决方案
第一部分 概述

       
        城市公交服务系统是衡量一个城市文明的重要指标。随着现有城市规模的逐渐扩大,生活节奏的不断加快,公交系统在城市交通中发挥着越来越重要的作用,人们也对公交车服务质量提出了更高的要求,但现有的公交管理体制不能完全满足需求,公交公司对于各运行班次的运行记录及签到方式还处于人工操作阶段,工作效率比较低,统计信息不能及时处理,人工汇总数据、比对数据工作量大,迟滞周期长,不利于提高管理效率。


        城市公共汽车运行调度无线数据传输系统实现了对城市公交车考勤、公交车运营状态数据传输(如车速,多少油量,公交车视频监控,车到了哪个站点)、自动报站,最终达到实时监测和统一调度的功能。

       本系统利用意大利某公交公司采用四信F4433 WCDMA 
WIFI路由器进行数据传输的应用实例进行阐述,主要是利用F44333路由器的wifi及3G无线技术的功能优势,在每一辆公交车到站或行驶中的时候,监控中心主动读取公交车的数据,然后根据这些数据经过处理分析进行合理的监控及调度。这样就可以掌握每辆公交车的到站情况及其运营情况,提高公交系统的工作效率。


       公交车考勤、公交车运营状态数据传输这些数据量比较大,而且不需要实时监控的数据,为了节约成本,采用wifi方式,在到达公交车总站才读取数据。其他需要实时监控的,可以通过3G来实时传输。3G和wifi技术互相结合,实现资源互补,降低运营成本,同时提高了传输的效率。


采用wifi作为主要的数据传输方式在公交车系统的优势:

      (1)由于公交车存在量大,网络交互频繁,不可能承受高昂的运营费用,例如GPRS、CDMA,3G等付费的通信服务,更多的只能作为远距离小数据量连接服务,若作为全面覆盖的公交网络,目前的3G资费昂贵,带宽有限的现状让人止步。Wi-Fi所承载的无线通信及网络技术正好完美的弥补了这个空缺。

      (2)正在兴起的Wi-Fi网络建设热潮使得Wi-Fi已经成为了无线网络的主流方向。从安全性、技术成熟度、与现有网络连接、还是节点管理、QoS特性、设备互操作性方面,Wi-Fi在短距离无线技术中都有无可比拟的优势,可最大程度地满足公交系统数据采集的需求。 

      (3)Wi-Fi无线数据传输具有设备成本低、数据传输高度安全可靠、使用灵活方便等特点,非常适合近近距离,大数据传输的应用。


Wi-Fi主要特点: 

       1.传输距离远,覆盖范围大。作为主站的单个AP覆盖范围可达到10,000米,而作为从AP的四信的F4433,覆盖范围在200米,可以覆盖整个公交车箱内部。 

       2、传输速率高,速率可达到54M。 

       3、系统传输容量满足要求。Wi-Fi 技术特别适合于到站传输系统这种需要传输大量突发性数据的场合。 

       4、安全性高。提供“安全多模”能力,支持WAPI/WEP/WPA/WPA2 安全标准,安全标准可以通过软件进行配置。 

       5 良好的扩展性。考虑到未来业务的增长和变化,应具备充分的可扩展性,包括多种接入方式的提供和接入的可扩展性,带宽的扩展与速率的平滑升级以及处理能力的可扩展性,依托正在被大规模部署的Wi-Fi网络所带来的成熟的技术、各种层出不穷的Wi-Fi设备、既有的网络设施、架构支持、丰富的网络知识,使用Wi-Fi可最大程度地减少对网络架构和现有设备的调整。


第二部分 项目分析

       本系统由公交车考勤系统,公交车运行状态控制器,四信F4433 wifi+3G路由器,公交车总站的主AP,数据库及中心软件组成。

2.1系统组成

       2.1.1 公交车内部的考勤客户端,车运行状态的控制器:能把每次进站的考勤数据和每一趟车的车的运行状态汇总到中心管理站进行分析处理。

       2.1.2 四信F4433:传输终端采用厦门四信的F4433,适用于WIFI(802.11a/b/g)和WCDMA/HSDPA/HSUPA 公用网络,实现无线局域网和无线广域网的无缝连接。完整实现WIFI AP 功能和WCDMA/HSDPA/HSUPA 联网功能,为用户提供安全,高速,稳定可靠,各种协议路由转发的无线路由网络。

       2.1.3 公交车总站的主AP:主AP采用发射功率比较大的,这样覆盖的面积就大了,同时为了尽可能地消除盲点,可以使用多AP覆盖。 

       2.1.4 数据库及中心软件:基于大型数据库的系统软件,对数据进行实时分析和处理, 最终形成文件、图形和动画等,使管理人员能方便直观及时的知晓公交车的收费和运行状态参数等各种信息,同时方便公交系统的管理与调度。

2.2 系统总架构

       采用Wi-Fi无线接入技术,当公交车进入总站后,公交车上安装的四信的F4433的wifiAP会自动关联到架设在总站的AP,该AP可通过Ethernet连接到数据采集中心。关联完成后,车载F4433将本次及本趟公交车机上存储数据自动上传至数据采集中心,并将并在下次入站时把一些相关的信息通过无线下载车子上,此过程不需要数据采集器中转数据,也无须人员参与。多台Wi-Fi车载F4433可通过AP以共享的方式接入公交收费系统及调度管理系统,与数据采集中心进行通讯。公交公司可根据总站实际情况,灵活选择AP架设位置及数量,调整覆盖范围。Wi-Fi无线接入技术的使用,使公交收费系统和公交车运行状态数据采集更加智能化,维护也更加容易。 当车在运行中,有需要传数据给调度管理中心,或者调度管理中心需要临时查询公交车上车子的数据,就可以通过WCDMA 3G 的无线方式来传输数据。
系统拓扑图如下图所示:

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2.3系统功能

       1. 根据计费系统可以统计出各个时段,各个车次,各个路段的车载量,从而方便指定行车几乎和配车排班业务的开展。行车计划与配车排班业务完成公交车辆复杂生产计划的制定和日常配车排班的管理,在行车计划的制定过程中,进行了算法和实现进行了优化,使该功能适应于广泛的公交用户。 

       2. 监控调度指挥业务完成现场的车辆运行状况的监控,并根据现场的复杂多变的情况实时的调整车辆运行指标,提高运行计划的完成率,避免因事后调度而导致的生产效率低下。

       3.决策分析业务就是对这些原始数据进行分类、抽象、整理、统计等发掘工作以报表的形式向公司的决策领导层从多角度,多方位提供公司的营运状态分析数据。

       4.数据交换系统:数据交换系统是在ACE的基础上,结合公交监控实时性数据要求较高的特点,在满足数据接入、数据解析、数据路由的功能基础上,建立了具有良好扩展性的通讯协议平台,对大大减少系统升级带来的工作量。

       5.报警功能:当公交车上在运行过程中,遇到了特殊的或者意外的情况,可以通过3G的方式把报警信息传送回总部。总部对报警信息进行分析,及时有效地采集各种措施。

       6.诊断功能:通过对车的各种运行状态和参数指标的处理分析,再配合管理工程师的诊断,可以及时对车载系统的故障进行诊断,确保车辆安全运行。


第三部分 项目架构实施 

3.1 传输模块与采集终端连接

       四信的F4433无线传输模块提供四个LAN口,还有一个串口接口,可通过RS232与终端通讯。同时可以连接网口设备,把数据传回中心,并从中心下载数据。


用于传输串口数据所配备的RJ45转RS232的线的线序如下:

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3.2 无线数据传输的实现

       传输设备采用厦门四信的F4433
商用路由器,其功能齐全,性能稳定,简单易用,它是一款工业级别的无线传输终端,已经广泛地应用在各种各样的工业,金融场合。

       终端设备和传输设备连接好后,设置好各种通讯参数,各个AP的SSID要一致,频段可以互相漫游,当公交车上进站时client AP 搜索到管理站的 SSID,就会尝试和它桥接上,当桥接上后,就可以和中心管理站的AP组成一个局域网,这样数据就可以通过WIFI传输到管理站了。当公交车在形式过程中,当有数据要传输的话可以直接通过3G网络传到调度管理中心。

       终端设备支持本地定时上下线,电话或短信唤醒3G链路,这样如果要传输数据的时候,才拨上3G网络,不传数据的话,把链路断开;从而达到节约使用3G的时长,降低运营成本。

       F4433具有多重看门狗,和在线保持机制,能够确保设备稳定,长久地运行,从而有效保证数据传输的可靠性。同时提供各种VPN安全机制,这样对于像公交系统这种重要运用场合的通讯数据的安全性得以确保。

 

3.3 数据中心软件平台构建

       在系统构建上,数据中心一般采用大型数据库来进行数据存储和管理,通过对数据进行实时分析和处理, 最终形成文件、图形和动画等,使管理人员能方便直观及时的知晓公交车的收费和运行状态参数等各种信息,同时方便公交系统的管理与调度。

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       在系统安全方面,本公司除了采用大型、多用户的ORACLE数据库、系统对用户实现分级授权管理和提供防火墙功能及完善的数据备份功能外,对网络无线数据监控中心还提供了安全技术解决方案,以确保数据安全可靠。


第四部分 设备的特点和参数

F4433通信模块

         F4433 WCDMA/HSDPA/HSUPA 
商用路由器(本文简称ROUTER) 基本设备适用于于WIFI(802.11a/b/g)和WCDMA/HSDPA/HSUPA 公用网络,实现无线局域网和无线广域网的无缝连接,为用户提供移动宽带服务。路由器采用高性能的工业级ARM9 通信处理器,内嵌WIFI AP 模块和WCDMA/HSDPA/HSUPA 无线模块,以嵌入式实时操作系统为软件支撑平台,完整实现WIFI AP 功能和WCDMA/HSDPA/HSUPA 联网功能,为用户提供安全,高速,稳定可靠,各种协议路由转发的无线路由网络。本产品可广泛应用于家庭及中小型企业的无线联网应用,也可以应用于金融,水利,环保,电力,邮政,气象等行业。

关键字: 共汽车方案 数据传输系统 商用路由器

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