基于Mesh自组网的智慧公交电子站牌系统

技术领域

本发明属于电子站牌技术领域，具体涉及一种基于Mesh自组网的智慧公交电子站牌系统。

背景技术

当前社会随着城镇化进程的不断加快，越来越多的人口开始聚集在一起，形成城镇。由于人口众多，城镇范围不断扩大，为了解决城市交通拥堵的问题，城市公交车的线路和数量会急剧增加。随着人们对基础设施要求的不断提高，传统的电子站牌已经不能满足乘客的要求了。

其中，智能公交电子站牌采用全球卫星定位导航(GPS)、无线网络通讯、地理信息系统(GIS)以及智能传感器有机结合的新一代应用系统，充分利用目前智能调度管理系统，通过技术对接，建立公交到站预报系统。

国内公交电子站牌厂商采用的基本是全球卫星定位导航技术(GPS)、地理信息系统技术(GIS)、智能传感器、3G/4G互联网技术、视频及语音通信技术，需要运营通讯厂家联动对接。

因此，本发明提出一种基于Mesh自组网的智慧公交电子站牌系统。

发明内容

为了克服上述现有技术存在的不足，本发明提供了一种基于Mesh自组网的智慧公交电子站牌系统。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种基于Mesh自组网的智慧公交电子站牌系统，包括设置在公交车上的车载模块和设置在各个公交站台的站台模块和显示模块；

所述车载模块包括车载主控器及与所述车载主控器通信连接的视频图像处理模块；

所述视频图像处理模块与车载视频设备连接，对车载视频设备采集到的视频图像信息进行处理，得到公交车前后门的乘客上下车状况数据，从而得到公交车上座率信息；

所述车载主控器接受收所述乘客上下车状况数据并对其进行处理，得到公交车的上座率信息；通过短距通信模块将所述上座率信息发送给公交车所到站台的所述站台模块；

所述站台模块包括站台主控器及与所述站台主控器通信连接的数据传输电台模块；不同所述站台模块的数据传输电台模块通过长距通信模块互相通信，构成无线Mesh自组网结构；

所述站台主控器接收所述车载主控器发送的上座率信息，并获取公交车位置信息，对公交车位置信息和上座率信息进行处理；通过所述数据传输电台模块按链式自组网络逐站向下一站的所述数据传输电台模块传输处理结果，实现不同所述站台模块之间的远距离数据传输，从而使其他站台获得公交车的出入站位置信息；

所述显示模块用于显示所述站台主控器的处理结果。

优选地，所述显示模块包括LED屏显示部分、LED灯显示部分和数码管显示部分；

所述LED屏显示部分显示当前公交车位置信息；

所述LED灯显示部分由LED灯的不同颜色显示当前上座率信息；

所述数码管显示部分显示最近一班公交车到本站的站数。

优选地，所述视频图像处理模块通过树莓派视频处理采集到的前后门乘客上下车图像信息。

优选地，所述数码管显示部分由ULN2803、74LS373、74LS7447和数码管组成，所述数码管组由共阳极的二极管构成，二极管负极接收到‘0’信号发亮，74LS7447控制数码管显示的数值，STLS373将当前状态进行锁存，ULN2803提供驱动电压。

优选地，所述LED屏显示部分由L所述LED发光二极管显示结果，74LS138控制LED显示，74LS373锁存当前状态，ULN2803提供驱动电压。

优选地，所述长距通信模块为无线数传电台E90DTU，所述无线数传电台E90DTU通过RS232通讯协议进行数据传输实现远距离的通信实现站台与站台之间数据的传输。

优选地，所述短距通信模块为NRF24L01芯片，所述NRF24L01芯片通过SPI通信协议实现所述车载模块与站台模块之间的近距离通信。

优选地，所述车载主控器和站台主控器均为ST89C52单片机，通过串行口完成信号的输入输出。

优选地，还包括电源模块，所述电源模块包括稳压电源模块、单片机电源模块和显示电源模块，为所述系统供电。

优选地，稳压电源模块由变压器电路、桥式整流电路和滤波电路组成。

本发明提供的基于Mesh自组网的智慧公交电子站牌系统具有以下有益效果：

(1)通讯原理创新，自组链式网实现了公交车与站台、站台与站台之间通讯，不需要互联网和网络运营商介入，不需要GPS，没有运行费用。

(2)电子站牌上用数码管和背景灯显示公交车所处对应行车位置直观形象，方便等车乘客。

(3)低功耗，工作状态仅需要LED数码管显示，其他设备在待机状态。

(4)每个站台只需要安装本装置一套，可以共用于所经所有公交路数。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例及其设计方案，下面将对本实施例所需的附图作简单地介绍。下面描述中的附图仅仅是本发明的部分实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例1的基于Mesh自组网的智慧公交电子站牌系统的原理框图；

图2为LED屏显示部分的电路图；

图3为LED屏显示部分的控制图；

图4为图3的局部视图；

图5为本实施例的一个站牌显示情况。

具体实施方式

为了使本领域技术人员更好的理解本发明的技术方案并能予以实施，下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

实施例1

本发明提供了一种基于Mesh自组网的智慧公交电子站牌系统，具体如图1所示，包括设置在公交车上的车载模块和设置在各个公交站台的站台模块和显示模块；

车载模块包括车载主控器及与车载主控器通信连接的视频图像处理模块；

视频图像处理模块与车载视频设备连接，对车载视频设备采集到的视频图像信息进行处理，得到公交车前后门的乘客上下车状况数据，从而得到公交车上座率信息；

车载主控器接受收乘客上下车状况数据并对其进行处理，得到公交车的上座率信息；通过短距通信模块将上座率信息发送给公交车所到站台的站台模块；

站台模块包括站台主控器及与站台主控器通信连接的数据传输电台模块；不同站台模块的数据传输电台模块通过长距通信模块互相通信，构成无线Mesh自组网结构；

站台主控器接收车载主控器发送的上座率信息，并获取公交车位置信息，对公交车位置信息和上座率信息进行处理；通过数据传输电台模块按链式自组网络逐站向下一站的数据传输电台模块传输处理结果，实现不同站台模块之间的远距离数据传输，从而使其他站台获得公交车的出入站位置信息；

显示模块用于显示站台主控器的处理结果。

本实施例中，本实施例中，车载主控器和站台主控器均为ST89C52单片机主要功能是对信息进行处理，通过串行口完成信号的输入输出。

进一步地，本实施例中，显示模块包括LED屏显示部分、LED灯显示部分和数码管显示部分；

LED屏显示部分显示当前公交车位置信息，即直观显示公交车目前在哪一站；

LED灯显示部分由LED灯的不同颜色显示当前上座率信息；

数码管显示部分显示最近一班公交车到本站的站数。

进一步地，本实施例中，视频图像处理模块通过树莓派视频处理采集到的前后门乘客上下车图像信息。

进一步地，本实施例中，数码管显示部分由ULN2803、74LS373、74LS7447和数码管组成，数码管组由共阳极的二极管构成，二极管负极接收到‘0’信号发亮，74LS7447控制数码管显示的数值，STLS373将当前状态进行锁存，ULN2803提供驱动电压。

进一步地，本实施例中，如图2至图4所示，LED屏显示部分由LED发光二极管显示结果，74LS138控制LED显示，74LS373锁存当前状态，ULN2803提供驱动电压。

进一步地，本实施例中，长距通信模块为无线数传电台E90DTU，无线数传电台E90DTU通过RS232通讯协议进行数据传输实现远距离的通信实现站台与站台之间数据的传输。最远通讯距离5.1Km，信号传输稳定，工作状态正常。测试时一端输出OXFF另一端接收到的信号也是0XFF。

进一步地，本实施例中，短距通信模块为NRF24L01芯片，NRF24L01芯片通过SPI通信协议实现车载模块与站台模块之间的近距离通信。通过NRF24l01射频芯片，利用单片机与其相连接，实现射频芯片之间数据信号传输与接收，信号传输稳定，工作状态正常。

进一步地，本实施例中，还包括电源模块，电源模块包括稳压电源模块、单片机电源模块和显示电源模块，为系统供电。

进一步地，本实施例中，稳压电源模块由变压器电路、桥式整流电路和滤波电路组成，变压器电路将输入的220V交流电降为合适的交流电，桥式整流电路将交流电转化为合适的直流电，滤波电路则使电压输出的更稳定。并可以增加太阳能板辅助供电，形成独立供电系统

本实施例提供的公交电子站牌系统中，公交车到本站后自动给出本车到站信息，公交车到站信息按线路按链式自组网络逐站向下一站无线通讯传输，并在每一站电子站牌上由LED直观显示公交车到哪一站站位置。

本实施例提供的站牌用数码管直观显示目前所等公交车的最近一班车距离此站的站数信息，LED灯显示路线上公交车信息，首末班次时间、线路途经站点等信息。方便乘客掌握公交车的行车位置信息，等待公交车时不再盲从。

电子站牌上用数码管和背景灯显示公交车所处位置信息，显示形象直观，画面简洁，本显示方法不受公交总路数限制，只要在公交站牌面积的允许范围内。以宿迁市某路线的公交车为例，站牌示例如图5所示，本实施例所在的站名为宿迁学院，本站站名宿迁学院可以用红色表示，大号数码管示意来车还有几站到本站，如最近的游5路距离本站还有5站，点亮黄色背景灯为下几班公交车所处位置，图5中用长方形框起来的位置表示下几班公交车所处位置，最后的圆点型LED为末班车指示，灯亮表示还有车发出，灯灭班车不再发车了。

本实施例提供的公交电子站牌系统，“没有运营商介入，不需要GPS”的补充内容；针对公交路线设置公交站台链式排布，公交站台与站台距离2～3公里左右，公交车本身单向沿链线站点行驶规律。公交车和公交车将到的站台之间采用近距离射频识别(RFID)无线电通讯；沿线站台之间采用低功率无线Mesh自组网，信息包从公交车到站台，再站台逐级链式沿线传输到终点站。链式逐级传输对无线发射功率要求很低，又因为是自组网，无需和移动通讯运营商对接，没有网络运营费用，无需GPS、GID信息，设备成本大大降低；公交车进出公交站点的RFID识别和数据传输，低功率无线Mesh自组网实现相邻公交站点间的数据传输同步，公交车上座率信息处理和传输，公交电子站牌上公交车位置信息和上座率信息的直观显示。

该系统已经在户外进行了长达7公里距离的通讯试验，并在在实际公交线路完成了2站的试验，验证了功能效果，达到设计要求。

以上所述实施例仅为本发明较佳的具体实施方式，本发明的保护范围不限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可显而易见地得到的技术方案的简单变化或等效替换，均属于本发明的保护范围。