基于RFID的公交业务管理系统

0 概述
    城市经济的发展导致城市机动车辆的增加，从而使城市交通流量日益增大，由此而带来的交通事故频发、交通拥挤等问题业已成为城市公交管理的“软肋”，为解决此问题，近年来基于通信技术、自动化技术及计算机技术等高科技的交通系统管理和控制技术的研究开发得到了各国的普遍重视，其中基于射频识别技术(radiofrequency identification，RFID)的公交业务管理系统研究进展迅速。
    RFID是自动识别技术(automatic equipment identification，AEI)在无线电技术方面的具体应用与发展，其基本原理是利用射频方式进行非接触双向通信，以达到识别的目的，并交换数据。它主要包含有识读器和电子标签两个部分，此外还有用于数据发送和接收的天线部分。RFID的一个重要特征是系统的工作频率和作用距离。通常把识读器发送信号时使用的频率称作射频识别系统的工作频率。
    RFID技术应用的层面极广，除了能对商品资料进行读取外，也可应用于食品、药品和钞票等方面，以追踪产地和防伪品的制造。RFID已在门禁保安、汽车防盗、电子物品监视系统、生产线自动化、仓储管理、产品防伪、高速公路自动收费、公交车收费管理、火车和货运集装箱的识别以及军事物流中广泛应用。
    本文设计的基于RFID的公交业务管理系统可以对驾驶员每天劳动业绩的8个指标数据(例保、行车公里、客运量、营收、油耗、修理、行车事故、行车服务)进行实时记录，变“路单”人工记录为“信息卡”电子输入，并将上述8个数据实时传输到车队，这有利于对驾驶员劳动业绩进行量化分析，用各种数据进行精确统计、考核、评比、激励，改变了传统的粗放型的检查、考核和评比；有利于分公司和总公司(营运、机务、计财和人事)多级管理部门根据每个驾驶员每天劳动业绩的8个数据进行统计、分析、修改和制定企业内部各种相应的规章，优胜劣汰，奖勤罚懒，降低企业成本；也有利于驾驶员随时查询本人每天、每月劳动业绩，通过“信息卡”提供的“电脑数据”和公司制定的各种经济激励规定这只“无形的手”经常警示、鞭策、促进每个驾驶员增强工作责任心。与同期或早期的接触式识别技术不同，RFID系统的射频卡和读写器之间不用接触就可完成识别，通过对RFID卡进行读写操作，可实现对各类物体或设备(人员、物品)在不同状态(移动、静止或恶劣环境)下的自动识别和管理。

1 系统结构
    基于RFID的公交业务管理系统由射频识别技术、计算机控制技术、无线通信技术以及服务器和信息终端组成。对于分散的始发站和终点站可采用ADSL(采用VPN技术)或者无线网络技术实现互联。系统主要由出入场记录终端、始发站调度终端、票务管理终端、加油记录终端、维修记录终端、领导查询终端、员工查询终端、网络管理终端和服务器组成。其结构图如图1所示。系统主要包括RFID读卡器、通信网络、数据库、服务器。其基本构成是：在每辆车上安装一张RFID卡，在数据库管理系统中将该卡的ID号与对应的车牌号进行关联，形成电子车牌。该驾驶员车辆管理信息系统需要设置站调度、场调度、票务、加油、维修、领导查询、员工查询几个客户端。需要在场入口和出口各设置一个感应器，感应器与计算机终端相连接。每辆车上安装射频识别卡，当车辆通过感应器时，自动进行车辆识别，计算机终端上运行出入场记录和调度软件。在场调度室设读卡器用于驾驶员报到，读卡器与计算机终端相连接。计算机终端接入局域网，对相应的数据库进行操作。

    系统以驾驶员车辆管理为主，以场调度、始终点站调度为中心，完成公交日常运营业务的管理；以电子路单要素信息为基础，收集公里数、油耗、票收、维修费用等各种信息；通过工作证号、工号、车号将若干个系统(发卡系统、人事系统、票务系统、车辆维修系统)有机连接，形成一个能全面反映公交运营状态并且易于控制的完整公交业务管理系统(如图2所示)。

    此系统的基本功能主要包括：早晚进出场场调度、始终点站调度的日常工作流程管理；与其他系统的数据接口：发卡系统、人事系统、车辆维修系统、票务系统；领导查询：各类统计报表、按车、按人、按路单查询；员工查询：个人信息、车辆信息、电子路单、按日期查询。
1．1 场调度
    场调度系统根据行车时刻表白动生成每日行车计划表，驾驶员上班后在读卡器上刷卡，场调度软件自动记录其上班时间；提示信息包括工号、当日路牌、车牌号、存油数等。驾驶员出车前，对车辆进行各类制动、方向机、气压报警器、发动机清洁、化油器及油路、各类灯光、仪表，各类皮带等项目进行例保包修工作，若没有问题，出场时，感应线圈测到此车出场，填写默认例保完成记录，并记录车辆出场时间。
    驾驶员上班报到后，由场调度端软件生成新的电子路单，并显示当日路牌、车牌号、存油、驾驶员工号等基本信息。若发现车辆有问题不能出场或者驾驶员发现存油与实际不符，可以由场调度在软件中修改相应记录；出现异常情况时，允许恢复正常后由人工输入将数据补录，以保证系统数据的完整性。并及时对信息进行分类汇总统计，形成报表，供管理人员参考。
1．2 始发站终点站调度
    考虑始发站和终点站所处的环境差异较大，可以使用ADSL或者无线网络与服务器相连接。该部分负责车队的日常运营调度，始发站调度按照车辆发车时刻表进行调度。车辆进入和离开始发站调度时，感应线圈自动感应识别车辆，对车辆进出站时间、运营圈数等基本数据进行记录，将相应的信息填入电子路单，并计算每个驾驶员的行车里程、油耗。当车辆行驶过程中发生事故，由始发站调度人员将相应的记录输入计算机，事故责任认定后系统内安全公里数清零。系统有异常情况时，恢复正常后将数据补录，保证数据的完整性。根据调度端的需要，可分别计算统计计划营运公里数、计划空驶公里数、实际营运公里数、实际空驶公里数、损失公里数、安全公里数、实际运行与计划的异常情况对比表。
1．3 票务和加油
    每天车辆下班进场后，对驾驶员的票箱进行清点，操作员将清点结果输入计算机。公交卡票收数据可以直接从公交卡读卡器中读取，最后按照车辆和驾驶员对一定时间段内的票收情况进行统计分析，形成报表。加油时，根据IC卡自动进行加油权限认证。加油数量录入由驾驶员输入，加油机按照数量进行自动加油，并将加油数据自动录入数据库，用于计算油耗等数据。出现异常情况时，可由人工输入将数据补录，保证系统数据的完整性。
1．4 查询
1．4．1 领导查询
    按照不同的权限，对整个车队、公司的运营状况、驾驶员信息进行实时统计查询。可以按照工号、姓名、电子路单号、日期、驾驶员、车辆等信息对相应的内容进行查询。对某一时间段内的车辆的油耗、行驶里程、维修、事故等情况进行分类汇总分析。
1．4．2 员工查询
    驾驶员可以使用执勤卡刷卡查询个人的基本信息。驾驶员登录后，能查询自己驾驶车辆的相关信息，包括油耗、维修、行驶里程等；可以对自己所驾驶的车辆的电子路单进行查询；也可以对历史电子路单进行查询，真正做到管理的透明化。驾驶员还能按照日期对某一时间段内自己的工作情况进行分类汇总，包括行驶里程、油耗、维修、事故等记录。

2 总结
    与基于GPS的公交智能管理系统相比，RFID技术在方向定位、成本、扩展性方面都有比较大的优势。GPS卫星定位虽然可以识别车辆，但是车载设备价格较贵，信号不稳定。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。一旦因为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。而RFID的智能交通解决方案，不依靠卫星信号，保障了系统运行长期稳定的可靠性。GPS在应用上必须结合GIS地理信息系统，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。另外GPS技术并不适合当车辆到达出口时自动触发的应用。而RFID技术不需复杂的GIS系统配合，可胜任任何定点触发的工作。与GPS需要昂贵的车载设备相比，基于RFID技术的系统可以将主要的识别及通讯设备由车载移至固定的地面数据采集点。在实现同等功能的情况下，RFID电子标识卡安装在每辆公交车辆，成本明显低于GPS车载设备。
    RFID系统实施后，也可以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。从横向来看，基于RFID的智能交通系统能和其它ITS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。利用RFID技术的红绿灯控制系统，让一些车辆优先通行，普通优先对象为公交车辆，能在最大限度上保证城市运载主体运行通畅、快速与高效。同时RFID的特点还有：多目标识别；耐环境、不易受污染；穿透能力强；可重复使用。RFID与条形码、磁卡相比较有非常明显的有点。
    这种基于RFID的公交业务管理系统由各调度站、场调度收集基础信息，通过系统与公共交通公司现有人事系统、车辆维修系统、发卡系统、票务系统的数据接口，能使各级管理人员方便地按车、按人进行查询统计，并可按照需要利用所采集到的基本信息进行分析统计工作，作为决策的依据。此系统可以统计驾驶员的劳动业绩，改变了传统的检查、考核和评比方式；有利于修改和制定企业内部各种相应的规章；促进每个驾驶员增强工作责任心，也增加了公司经济上各种规章的透明度，做到公平、公正、合情、合理，为构建和谐企业提供技术支持和依据。