基于移动感知平台的公交车辆收银系统的设计与实现.doc

1、基于移动感知平台的公交车辆收银系统的设计与实现摘要：针对公交车辆在传统公交停车场收银管理中存在的数据采集非自动化、数据统计差错、数据无法共享等缺点,本文提出采用物联感知技术构建一种结合硬件和软件的应用系统，硬件主要是用于采集系统需要的公交车辆收银行为数据，包括司机，收银员，钱袋和车辆数据、移动手持设备感知车辆在收银环节中运行的状态信息。这些信息通过感知服务端处理后传送到点钞中心，解决了车辆在收银过程中的数据收集，并实现了数据共享。 关键字：智能公交；物联网；收银系统 中图分类号：TN711 文献标识码：A 一、前言 近年来，智慧城市建设的推进也加快了智能交通系统的建设和实施。公交车辆的智能化作

2、为智能交通系统中的重要组成部分，引起了广泛的关注。公交车辆进入停车场内需要经过多个环节，从入场，安检，收银，洗车，加油，泊位，巡更直至出场，这些环节中，最关键的是车辆的收银，它涉及到车辆一天的营收情况。传统的收银是将车辆上的钱箱回收集中到收银中心，进行点钞、复核和统计工作。一个钱箱每天的回收、清点都需要耗费 10 人次以上，回收钱箱和点钞工作均采用人工操作，在清点过程中容易出现金额录入错误和无法确认钱箱的归属的问题。本系统的提出基于移动平台技术实现公交车辆收银过程，以期减少人工操作过程中出现错误，提高点钞的工作效率，降低运营成本。最终使得该过程能被感知。 物联网的快速发展为本系统的实现奠定了基

3、础，系统通过无线射频技术，移动感知技术，移动互联技术感知车辆到达收银点，并通过手持机获取收银钱箱或钱袋的信息为进一步的点钞实现了无缝对接。 二、关键技术 2.1RFID 系统的基本组成 射频识别即 RFID（Radio Frequency IDentification）技术，又称无线射频识别，是一种通信技术，可通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据，而无需识别系统与特定目标之间建立机械或光学接触。常用的有低频（125k134.2K） 、高频（13.56Mhz） 、超高频，微波等技术。从结构讲，RFID 系统是一种简单的无线系统，只有两个基本器件，该系统用于控制、检测和跟踪物体。系统由一个询问

4、器（或阅读器）和很多应答器（或标签）组成，如图 1 所示。 RFID 射频系统组成部分： （1）读写器：可进行电子标签信息的读/写，接触或感应到电子标签时，发出射频信号读取标签信号，读取到标签内容后，对标签所标识信息进行解码，将其标识信息连带标签所记录的其它相关信息统一上传至数据库系统。 （2）电子标签或应答器：包含芯片、内置天线。芯片储存的是具有一定格式的电子数据信息，作为被识别物件的标识性信息并且是唯一的数据载体。内置天线用于读取时射频天线间的通信。 （3）天线：电子标签与读写器之间传输数据的装置。 （4）应用软件系统：是应用层软件，主要将收集的数据进一步处理，并为人们所用。 图 1 RF

5、ID 系统基本模型图 在本系统中，公交车辆的收银袋和钱箱上可以嵌入这样的 RFID 标签，标签采用低频或高频的无源芯片。该芯片可以近距离被带有读写器的手持设备读取。 2.2 移动平台 读取无源 RFID 标签的无线手持设备采用机坚固耐用的防水防尘高工业等级设计，可承受各种环境下的日常使用，坚固耐用的结构；并有多种读取方式、通讯传输方式可选，选读取一维/二维条码，支持低频/高频/超高频多种协议的电子标签读写，可支持 GPRS/WIFI/Blue Tooth 等多种通讯传输模式。 无线手持设备的嵌入式操作系统采用 Windows Mobile（简称：WM） ，它是微软针对移动设备而开发的操作系统，

6、由 Windows 桌面操作系统上变化而来的，WM 从可视化角度完全继承了桌面操作系统的所有优点。系统开发需要使用目标设备的平台软件开发套件（SDK） ，Windows Mobile SDK 提供了必要的模拟器、帮助文件、头文件和库。 三 系统分析 在传统收银流程中，车辆到达收银室时，收银人员采用登记簿登记车辆上的收银袋或钱箱，车辆信息，司机信息等，然后取下收银袋或钱箱再次登记，等待点钞结束后，收银人员将收银袋或钱箱信息，车辆信息，司机信息及点钞信息合并生成车辆本次的营收记录。 这样的传统流程可以被采用物联网感知技术的新流程替代：当车辆到达收银室后，收银人员刷自身的 IC 卡进入 POS 机上

7、的收银系统，收录车辆收银信息，手持无线 POS 机完成待换的钱袋编号收录、司机员工卡的信息收录；再将新的钱袋编号录入 POS 机；最后无线手持设备会将钱箱或钱袋编号合并车辆信息等感知数据通过公司内部的无线局域网传输到感知数据中间件服务器完成收银过程。上传后，POS 机数据归零。同时在 PC 端实时更新收银收录信息。 在新收银流程中，系统需要感知车辆，司机，钱袋，收银员四个实体的信息，也即在车辆，司机，收银员和钱袋上需要装备 RFID 标签，通过手持无线设备获取四个实体的信息，设备构架图如图 2 所示，车辆信息可以预先绑定在司机卡中。 图 2 新收银流程中系统硬件构架图 四 系统实现 系统实现可

8、以分为移动客户端和感知服务端，其中移动客户端负责接收车辆，司机，收银员和钱袋的 RFID 标签信息。感知服务端负责将采集到的数据加工处理传输到点钞中心。 4.1 移动客户端的实现 移动客户端主要包括 RFID 标签和移动手持设备，其中 RFID 标签嵌入到两种介质中，一种是卡式介质，卡式 RFID 电子标签的芯片内可存储：公交车车辆自编号、公交线路、司机工号、点钞员工号等基本资料。另一种是袋式标签，该标签标识每个钱袋的编号，是钱袋的唯一标志。选择使用的无源标签，其具有可靠性高、使用寿命长、维护成本低、操作方便并在恶劣环境下也能被轻易识别等优点；是通过标签内置天线发出的频率再在标签内部产生信号传

9、输，有效识别距离比有源标签短。 移动手持设备的开发平台基于 Windows Mobile 系统，采用 C#编程实现。设备加载了可以读取高频无源信号的读写器，可以读取接触式的无源 RFID 标签。系统首先需要确认读卡器工作状态和无线网络的接入是否正常，然后获取刷卡信息， 并将刷卡信息上传到中间件服务器。完成收银过程。 4.2 感知服务端的实现 感知服务器端处于物联网框架的业务代理层，它将移动手持设备获取的传送的数据包解包，过滤和整合后存储到数据库中。感知服务器端主要由感知代理器，代理注册器和数据融合功能模块组成。感知代理器是服务器端中间件的核心组件，感知代理器对应移动客户端系统，它在代理注册器的

10、代理队列中注册，由代理注册器维护，这样松散耦合的设计便于添加新的子系统而不需要重构整个感知服务端。感知代理器采用过滤器（DECORATOR）的设计模式，把适配器发送来的数据包传递给不同的过滤器，每个过滤器将数据包处理后输出传递给下一个过滤器，作为下一个过滤器的输入，重复这个过程直到处理结束。数据融合功能模块根据业务规则将感知代理器处理完成的数据包整合成为点钞中心需要的业务数据。 五 结束语 本系统采用了物联网的 RFID，移动互联，无线传感网络等关键技术，采集公交车辆在停车场内收银部门的运行状态信息，传输到感知服务端，经过数据梳理后汇总入点钞中心，为管理数据分析，车辆收银状态监控和资源调度提供了数据查询平台，同时为点钞管理信息系统提供了数据共享。本系统的技术研究可以为国内其它城市的公交停车场收银管理的信息化及物联网技术的深入应用提供有益的参考。