基于RFID技术的智能公交优先控制系统
智能公交优先解决方案
一、公 司 简 介
哲云科技由专业的软件、电子和网络工程师组成，致力于RFID应用、智能测量管理、智能公交，动力环境、安防、IT系统资源监控等相关产品的开发、生产和销售，同时，作为NORTEL，AVAYA的合作伙伴，能为广大企事业单位提供完善、高效、先进的通信解决方案。
公司提供个性化的专业解决方案和全面的技术支持，努力发展深入持久的顾客关系；通过持续创新、高效运作和精细管理，竭力为客户提供高品质的产品和服务，不断追求客户、合作伙伴和公司的共同发展。
二、射频识别系统简介
2.1 概述
RFID是Radio Frequency Identification的缩写，即无线射频识别技术。RFID技术是一种非接触式的自动识别技术，它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据，识别工作无须人工干预，可工作于各种恶劣环境。
RFID技术可识别高速运动物体并可同时识别多个标签，操作快捷方便。RFID技术具有无接触、精度高、抗干扰、速度快以及适应环境能力强等显著优点，可广泛应用于生产管理、物流管理、交通运输、医疗卫生、商品防伪、资产管理以及国防军事等领域。
2.2 RFID基本组成原理
RFID是一种先进的功能强大的技术，它基于无线射频技术，可以作为物资的识别手段。RFID除了存储唯一标识号之外，还可以存储大量和物资相关的有用信息，并且通过无线方式安全传输。RFID标签将被封装在物资的表面，其包含各种信息将被存储在标签中央的芯片中。标签中包含的信息可以被与之配合工作的读卡器在可控范围内读取并更新。RFID读卡器可以有多种接口和方式与后台的软件系统进行连接，进行更为复杂的逻辑处理。RFID技术与现在常见的条码技术不同，RFID标签能够携带的信息量更大，能够通讯的举例更长，使用方式灵活。
A.电子标签（Tag）
电子标签的芯片将存储唯一标识以及所代表物品的相关信息；从外观上看，标签可以有各种不同的封装形式；从供电方式上看，标签分为有源和无源两种。具有信号收发的功能，实时读取监控范围内的RFID标签，并通过适当网络将读到的信息传递到后台的软件系统。
C.RFID中间件
RFID系统的“心脏”，在获取有关前端标签的各种实时信息，并根据客户需求进行实时处理。由于RFID标签具有可读写能力，对于需要频繁改变数据内容的场合尤为适用，中间件主要的作用是阅读器管理、数据采集和系统指令传达，广泛用于供应链上的仓库管理、运输管理、生产管理、物料跟踪、运载工具和货架识别、商店、特别是超市中商品防盗等场合。
2.3 RFID的工作原理
读写器通过天线发送出一定频率的射频信号，当标签进入天线辐射场时，产生感应电流从而获得能量，发送出自身编码等信息，被读写器读取并解码后发送至电脑主机进行有关处理。
2.4 RFID系统的应用
射频识别系统可以用来跟踪和管理几乎所有物理对象，因此可广泛应用于各行各业，典型应用包括：物流、零售、交通、车辆、人员、资产等领域。
三、需求分析及系统建设总体目标
3.1 需求分析
近20年来，随着我国城市建设速度的加快，城市交通需求量也日益增大。尽管私家车、出租车比重呈现逐年上升的趋势，但公共交通依旧是市民出行的最主要手段。公交服务设施的落后确实是长期困扰市民日常生活的一个老大难问题。近年来各地政府部门投入了大量人力、物力用以改善城市公共交通，随着基础设施和重大工程的建设，以及公交车辆的淘汰更新和扩容，逐步提高了城市交通设施的服务能力，一定程度上缓解了交通问题。但是，简单的基础设施建设和交通控制管理技术已经不能满足人们日益增长的对公交服务的需求。
为了使交通更加便捷畅通，智能交通系统（ITS）的理念越来越受到人们的关注，该系统将先进的计算机处理技术、信息技术、数据通信传输技术、自动控制技术、人工智能及电子技术等有效地综合运用于交通运输管理体系中，建立一种在大范围内全方位发挥作用的准时、快捷、高效的交通运输管理体系。
因此，哲云科技推出了准确而高效的公交优先控制系统，为管理部门和政府决策机构提供快捷的监督管理工具和详实完整的信息，为快速公交、公交优先政策的落实提供了有利的技术支持和保证。
3.2设计策略及目标
3.2.1设计策略
a. 实时控制
系统依靠获取的不断变化的信息进行决策控制，系统具有车辆位置、路口交通状态等信息的采集手段，在此基础上合理的控制逻辑，有较好的适应性与有效性。
b. 固定配时控制
系统依照给定区域内的常规情况来进行信号控制，不需要经常性地进行信息采集与
更新，系统按照预设的方案进行控制而不是时刻变化的交通信息。系统考虑的条件
通常是分时段的路口交通流量情况以及公交车辆通过路口的需求；
c. 运营计划控制
优先决策是依据公交车辆的运行计划执行的，信号控制与运营计划结合的方式有多种，如参照静态运营计划或动态运营计划，需要信号控制系统与公交运营企业建立可靠的通信手段保证计划的及时传输；与实时控制的主要区别在于系统可以不关心具体的车辆位置，仅靠运营计划制定路口的相位控制方案。
d. 车辆间隔控制
以公交车辆通过路口的时间间隔为控制参考指标，防止串车现象的发生，在客运低峰期可以提高运输效率，比较适合交通状况良好、公交运输需求不高的情况，具有一定的公交运营管理的作用。
3.2.2系统设计目标
a.实现公交车辆识别，进行有针对性车辆的路口优先；
b.制定完整的信号优先方案，可以满足不同情况下的公交优先需求；
c.选择合适的优先策略提高车辆路口通过率；
d.实现车辆运营计划与交通信号的协调控制。
四、解决方案
4.1 方案核心
RFID公交优先控制系统的核心要素在于，保障公交车辆在路口享有的优先通过权，从而减少公交车通过信号灯的时间，提高公交车辆的通行效率。配有RFID识别设备的公交车，通过车载的远距离RFID标识卡发射信号，能让交通信号灯控制系统在车辆驶近路口时精确识别出车辆的身份及公交车的数量，并根据规则确定合理的绿灯开放时间，从而避免产生红、绿灯频繁切换的问题。根据预先设定的规则程序，信号灯控制系统将自动调整绿灯的开放时间及长度。
远距离RFID公交优先信号灯管理系统可以准确判断来车身份，使绿灯在公交到达路口或到达路口后等候不长的时间内开启，从而保证公交车的优先通过，又最小程度减轻对其他车辆的影响。而其他车辆，即使违章行驶在公交专用道上，也无法享受绿灯优先开放的权利，为交管部门提供了很好的自动化交通管理的手段。当有国宾接待等特殊任务时，只要配发了标识卡，相关车辆也可以享受一路绿灯的便利。
4.2 主要结构
五、公交优先控制系统
5.1系统简介
哲云公交优先控制系统是基于超高频RFID技术的城市公交优先控制系统。系统把先进的RFID技术、数据通信技术、电子控制技术及计算机处理技术等有效地融于一体，用于城市交通控制，可确保交叉路口车辆总体运行效率最高的基础上，实现公交车辆的优先通过，提高公交车辆的运行效率，最大程度上发挥其为运载主体的作用。
5.2系统原理
在路口各个方向的红绿灯前50-100米处安装RFID读写器。当公交车接近路口时，安装在车头的射频卡（Tag）被读写器自动识别，读写器将公交车辆的基本信息送至控制系统进行有关数据处理，控制系统触发信号机。当公交车辆接近路口遇绿灯时，判断公交车能否通过，否则适当延长当前的绿灯相位时间，保证公交车辆能够通过路口；当公交车辆接近路口遇红灯时，控制相关相位执行最小相位时间，减少公交车辆等候时间。
5.3系统功能
采用超高频RFID技术，实现远距离车辆信息的识别、采集和控制
简单、灵活地实现公交优先算法设置
独特的车辆运行方向判断，提高路口各种车辆的通行效率
独特的优先控制算法，实现公交优先通行与整体运行效率最高
车辆信息库的建立、修改、增删操作简单、方便
5.4系统特点
非接触、能够识别多个同时进入识别区域的标签
采用无源射频卡，无需电池，使用寿命长，成本造价低
响应速度快，读卡时间短
读卡距离远
抗干扰能力强
5.5技术参数
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RFID读写器
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控制系统
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工作频段
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902～928MHz
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控制方式
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继电器触点
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符合标准
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ISO18000－6B
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工作电压
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DC9V
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读取距离
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0～10m
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通信接口
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USB
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天线接口
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SMA
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显示方式
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LCD
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通信接口
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RS232、10/100M Ethernet
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安装位置
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信号机内部
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RF 功率
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1W
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工作电压
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DC9V
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5.6应用效果
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项 目
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RFID
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GPS
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定位比较
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RFID的智能公交优先解决方案，不依靠卫星信号，完全不会信号源问题的困扰，从而保障了系统运行的长期稳定和可靠性。
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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。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，一旦因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。
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信号触发
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不需复杂的GIS系统配合，可胜任任何定点触发的工作
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必须结合GIS地理信息系，不适合当车辆到达出口时自动触发的应用
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成 本
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车载标签+定点信号接收器，成本低，并可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。
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车载设备+基站，非常昂贵
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灵活性
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RFID技术在灵活性方面不及GPS
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GPS信号较灵活
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扩展性
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从横向来看，基于RFID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。
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GPS必须结合GIS地理信息系统，开发不但增加了应用的成本，如果更新不及时，也会大大影响系统的准确性。
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综 述
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RFID智能公交优先系统解决方案及其设计理念，将人们的日常生活与电子化、智能化、信息化相结合，以实现社会的高科技人性化发展，同时也与国际上的ITS（智能交通）、BRT（快速公交系统）、E-bus（电子公交）等先进理念不谋而合。而且由于已经具备了比较成熟的技术和市场条件，在如今的市场接受能力和经济发展势头下，即刻付诸实施是具有很强可行性的。自主设计的RFID公交智能交通系统解决方案无论从它的管理实用性和其中所展示出的人性化服务，都将能很好地向世人展示中国社会、经济和谐发展的积极风貌。
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