云计算之城市智能公交系统.docx

湖南人文科技学院题目：云计算之城市智能公交系统 姓名（学号）: 14436109 周小林14436110 倪锋14436113 张冲班级： 14级软工一班指导教师： 谢东完成日期： 2016.11.11 云计算之城市智能公交系统摘要:通过借鉴现有城市公交行业的信息化建设所取得成果,研究现有城市公交信息化存在的问题,结合物联网、云计算等新技术在交通行业的应用,并根据城市公交发展的实际需要，研究制定了新一代城市公交信息化体系。并对城市公交信息化系统各子系统进行研究，通过现有各子系统的运行情况，分析系统的运行状况及存在的问题，找到解决方案。研究各系统之间存在的联系及各系统间的数据共享，结合新技术，应用新方法。达到对城市公交信息化建设进行指导的目的。关键词:城市公交信息化;智能；公交；公交互联网；云计算平台1 前言 中国正处在经济快速发展的时期，城市化进程加快，城市规模不断扩大,机动车拥有量及道路交通流急剧增加，城市紧缺的土地资源和高密度的土地利用模式,使得交通供给与交通需求之间的矛盾日益突出，交通拥堵、停车困难、环境恶化等交通问题不断加剧,已严重影响了城市的可持续发展及人民生活水平的提高，并严重阻碍了经济的发展。 物联网和云计算等新兴技术的提出，为城市公交信息化带来了新的发展契机,国家将物联网和云计算技术在交通领域的推广应用写入国家“十二五发展规划纲要，为物联网和云计算技术在城市公交信息化方面的发展应用提供政策保障，同时在交通领域应用的物联网及云计算技术取得的部分成果,为城市公交信息化发展提供了强有力的技术支持。 2 新一代城市公交信息化的总体设计 2。1 城市公交信息化数据中心 为保障各项系统的功能实现，也为实现各项系统之间的信息共享，结合公交的实际应用情况,设计城市公交企业的的数据中心，其主要应包括:城市公交数据中心网络系统、城市公交数据中心机房系统及城市公交数据中心非结构化数据系统。 数据中心犹如城市公交信息化系统的大脑,起着海量数据存储，处理的作用。新一代的城市公交数据中心，依托于物联网、云计算等新型技术，数据中心对通信的实时性与高效性有着较高的要求。由于各子系统采用了不同的通信传输形式，需要对各种通信协议进行兼容,在考虑兼容性的同时，还要满足云计算所要求的信息的时效性及反应的快速性。随着信息化的深入发展，城市公交企业的各项生产运营活动都将和信息化建立紧密的联系,通信系统的安全性及稳定性则尤为重要。网络犹如数据中心的神经，把各子系统紧密的连接在一起，肩负着各子系统间的数据交互工作，因此建立一套实时、高效、安全、稳定的网络系统就成为城市公交信息化系统发展的硬件条件之一。 2.2 城市公交信息化总体设计 根据城市智能公交系统的实际应用，结合近些年来城市公交信息化的发展,分析对各项目在城市公交系统中起到的作用，按照其功能可将城市公交信息化系统分成八个子系统,它包括营运调度系统、电子收费系统、内部管理系统、安全保卫系统、运行保障系统、应急处理系统、乘客服务系统、智能车辆系统。每个子系统由不同的功能系统组成，构成一个完整的城市公交信息化系统，如图 1 所示。 运行保 障系统 应急处 理系统 乘客服 务系统 智能车 辆系统 安全保 卫系统 电子收 费系统 营运调 度系统 内部管 理系统 数据中心 图 1 城市公交总体系统设计 3 新一代城市公交信息化系统分系统设计 3.1 营运调度系统设计 营运调度系统是由智能调度系统及日常营运管理系统组成，用于城市公交行业日常营运生产及营运管理。智能调度系统包括监控调度系统、配车排班系统、行车计划系统、智能调度伺服器组成。监控调度系统用主要包括发车调度、数据存储、工作流程管理、调度模式等运营管理.智能调度伺服器为车载终端设备,为调度系统车辆的 GPS 速度，到站时间，车辆坐标等车辆运行状态数据,以及后台向车辆发送的调度指令等信息。如图 2 所示。 图 2 营运调度系统 日常营运管理系统应用于公交行业日常生产数据的统计管理工作，计算营运驾驶人员的劳动生产及生产过程中的消耗,核算生产成本，计算人员工资效益,并且同电子消费系统,运行保障系统,运营调度系统，内部管理系统相连获取其他生产方面的数据进行综合统计. 3。2 运营保障系统设计 运行保障系统用于公交行业中的日常车辆维护，物料管理，油料管理等方面的信息化管理,主要包括物资管理系统、加油(汽）管理系统及维修管理系统。 物资管理系统用于规范物资的出入库管理，采用 RFID 技术,将公交企业消耗物资的出库入库实现可视化,精细管理，大大减少了公交企业剩余物资的存货量,降低了企业闲置物资,同时可以根据配件耗材的使用情况，跟踪统计生产消耗，为降低生产成本提高企业效益提供数据基础.如图 3 所示。 图 3 物资系统架构图 加油（汽）管理系统用于运营公交车辆的加油（汽）的管理工作，采用非接触无线射频卡技术，结合已安装的撬装式加油站，驾驶人员可以完成自助加油(汽)，油气消耗量可以通过网络直接传送给后台数据库，通过运营统计系统即可核算该车辆人员实际消耗油汽量，为考核运营生产消耗，统计单车消耗，控制生产成本，车辆的节能技术改造提供数据支持。 维修管理系统用于营运车辆在日常维修过程中，实现对车辆维修的流程控制、质量管理、维修监督、效率监管、生产统计、成本核算等过程管理，达到修理过程的完全可视化管理,提高工作效率,改变了原有的工作流程,使得后期的维修质量追踪有据可查。 3.3 电子收费系统设计 电子收费系统是城市公交系统中应用在电子车票或公交领域中“一卡通”领域的集成系统,主要由电子收费机，电子消费清分系统，点款统计系统，售卡充值系统，卡片管理系统及消费数据查询系统组成。 新一代面向层次化多业务应用公交智能卡服务运营平台，面向公交智能卡运营管理、多业务服务发展的需求,在已有公交服务运营平台的基础上，研究新一代层次化多业务接口智能卡运营平台，新一代公交一卡通系统具备四级平台和多级结算体系,四级平台包括在项目原有城市公交运行的“一级平台”,负责整个系统中软硬件基础平台和网络的正常运行；在城市公交企业以及代理机构运行的“二级平台”和“三级平台”，支持各应用单位开展“一卡通”业务，配合“一级平台”进行资金清分和结算，提供消费数据信息,为应用单位在运营决策提供准确的数字依据；使用“一卡通”系统的市民构成的“用户平台”，完成 IC 卡与各类机具的信息交换.总体路线如图 4 所示。 图 4 总体设计路线 3。4 应急处理系统设计 应急处理系统用于处理突发事件及总体调度工作，其包括公交调度指挥中心系统、公交多功能视频会议系统、突发事件应急预案、决策支持系统、公交集群系统及移动应急信息发布系统。 城市公交车辆的运行环境是一个复杂的、开放的、动态的、大规模的系统，道路状况也是瞬息万变的。由于存在着诸多突发不确定性的因素，往往根据历史数据及经验所制定的运营计划不能真实反映实际运营状态，加之突发事件,公共安全事件，交通事故也时有发生，因此应急处理系统的建立则尤为重要。 决策支持系统是通过建立云计算平台,按照云架构设计系统方案，综合城市公交所有的信息化系统的数据来源,结合当前的实时信息，对现有的运行状况及下一刻的发展做出评价及预测，为营运管理提供科学、有效、准确的理论依据.其设计思路如图 5 所示。 对于突发的应急事件，需要快速高效的反映,突发事件应急响应预案，是根据城市公交企业可能遇到的问题所制定处理事件的流程步骤，根据发生事件的种类不同，分等级制定处理预案,确定每个事件每个等级下的处理流程、联系人员及单位等诸多详细步骤,以实现事件发生时以最快的速度进入工作状态的要求. 有了处理问题的方案，需要有多功能、稳定、便捷的通讯手段确保信息之间的互通。因此公交调度指挥中心系统、公交多功能视频会议系统、公交集群系统和移动应急信息发布系统利用无线、有线网络、多媒体视频、多信息融合技术，实现应急预案的高效快速的执行。 图5 决策支持系统 3.5 乘客服务系统设计 乘客服务系统主要用于城市公交乘车信息发布的信息化应用,为乘客提供完善、及时、有效的出行信息，其主要包括多媒体站牌系统,手机查询系统，公交热线系统、网站查询系统。总体设计如图 6 所示。 图 6 城市公交乘客服务系统总体设计 结合第三方运营数据的公交客流与公众出行策略探索研究,根据对城市公交出行策略及语音热线查询热点的密集性抽样估计,结合基于由浮动车采集的公交客流及实时交通流数据，挖掘公众出行的典型热点线路及站点，研究出行者在各种环境约束下为实现其出行目的，按照其出行期望值,结合自身的条件、交通运输的状况及经验，而采取的公众出行策略。以物联网技术、多媒体技术、无线宽带技术等为手段，通过实时信息采集，海量数据挖掘及时有效的进行公交出行信息发布，为现代城市居民提供优质的出行服务，已达到“绿色出行,低碳环保的目的。 3。6 内部管理系统设计 内部管理系统用于公交公司内部日常办公信息化,用于实现公文流转、报表统计、信息发布、业务查询、人员管理等企业日常管理工作的信息化建设。其中包括人力资源系统、OA 办公系统、营运查询系统、投诉处理系统、职工培训报名考勤系统,统计查询系统，财务管理系统. 如图 7 所示。 图 7 内部管理系统设计 此系统的设计紧密的围绕现代公交企业日常的办公需求，结合现代企业管理学中的部分理论，从公交企业的实际情况出发,为城市公交企业的现代化管理提供了信息保障,提高了工作效率，规范了办事流程。 3.7 智能车辆系统设计 以原有的车辆信息化为基础，通过物联网技术，将现有的独立的，分散的，离线的，各个功能单元进行整合，成为一个联网的、整体的、实时的系统.此系统通过现有的车辆 CAN 总线技术，辅助以 M232/M485 通讯协议,将先于车辆安装的调度终端，视频监控终端,车辆行车记录仪，客流计数器,电子收费机等多种终端有效的连接在一起，实现各终端间的信息传输,实现车联网.混合采用 GPRS/3G 无线网络，实现车辆与后台系统的实时信息传送，实现公交物联网。其系统结构图，如图 8 所示。 3.8 安全保卫系统设计 安全保卫系统是应用于城市公交行业安防，监控，报警等安全领域中，解决营运过程中的生产安全，乘车安全，车辆安全,票款安全等诸多安全问题,主要包括 3G 车载视频监控系统,安防监控系统，电子巡更系统，票箱安全管理系统。 3G 视频监控系统用于对运行当中车厢内状态的实时监控，利用 3G 技术实现移动车辆的实时监控， 达到特殊的公众场合高安全性监控和警方联动要求，构建城市公交车、站、网间实时化、多维度、多角度、全过程动态视频无线监控,结合电子地图的应用开发、优化分析的公交车载动态安全流媒体监视与实时 110 警方报警联动系统，监控信息转接到互联网,实现用户专用中心软件和便捷网络终端授权访问，实时网络监控和在线现场查看.网络结构设计如 9 所示. 图9监控网络结构设计 电子巡更系统用于夜间值班人员的巡逻检查工作，提高夜间安防的管理水平，采用分布式、多终端、集中管理，集中下发巡逻计划等功能，根据不同的场站，不同车辆，不同人员设置巡逻计划,根据巡逻的实际情况及时地改变巡逻计划，实现夜间车辆的无缝监管.对巡逻数据进行图形式显示，直观的反映巡逻情况，对未巡、漏巡车辆站点进行报警提醒，以保证夜间巡逻的有效。 安防监控系统包括场站监控系统，收贷监控系统,发售网点监控系统组成,采用数字监控技术,利用网络直接传送数字视频信号，舍弃以往的硬盘录像机，减少故障点,保证监控系统的有效运行，同时降低安装成本,便于故障排查. 票箱安全管理系统的应用，从根本上解决了票款的流失安全问题，对每一次开箱进行记录,实现对投币箱的有效监管，实现票箱定点，定时开启。提升公交企业的票款安全,在一定程度上避免票款流失。 4 总结 城市公共交通作为一个系统，影响因素比较复杂，特别是运营调度、人员管理、技术管理之间存在着相互的影响，伴随着公共交通系统的日渐复杂,单纯依靠人工经验理顺它们之间的关系，用手工计算的方法编制行车时刻表已经难以满足时代的要求。 国内外的多年的实践表明，解决城市交通问题的重要途径就是优先发展公共交通，确立城市公共交通的主体地位,实现有限道路交通资源的高效利用。在优先发展交通过程中，如何保证公交系统的正常和高效运营，不仅取决于道路和车辆等设施条件，更有赖于城市公交的信息化与智能化的发展水平. 参考文献 1 高洪振，韩印,臧丽丽 。智能公交事件应急响应系统设计 。交通与运输，2008(12):8183。 2 叶茂，梁松，张丽华。智能公交应急响应系统设计方案。广东通信技术，2007（12）:76-79. 3 杨兆升智能运输系统概论M北京：人民交通出版社，20071：18890,105106，26。 4 杨兆升城市智能公共交通系统理论与方法M北京：中国铁道出版社,2004：1-4. 5 杨兆升，胡坚明中国智能公共交通系统框架与实施方案研究J交通运输系统工程与信息2001,（2）:41。 6 孔昭坤一种公交线网优化和评价的快速方法D大连理工大学硕士 学位论文，2008:8-12。 7 王可平城市公共交通信息系统的构成与实践J城市公共交通2000,（5）：27-31。 6 王旭ITS 在城市公交中的应用D东南大学硕士学位论文，2004。 7 刘晓霞基于 GPRS、GPS、GIS 的智能公交系统设计D华东师范学硕士学位论文，2009：13。 8 李华，李学云，等现代移动通信新技术 GPRS 系统M广州：华南理工大学出版社，20015：31-38。