第22期2022年11月无线互联科技
Wireless Internet Technology
No.22November,2022
基金项目：吉首大学张家界学院2021年度大学生创新创业训练项目；项目名称：基于RFID 技术对张家界智慧公交系统方案的建设研究；项目编号:S202112662009㊂
作者简介：李良宏(2000 )，男，湖南郴州人，本科生；研究方向：软件工程㊂
以张家界为例
李良宏，向㊀想
(吉首大学张家界学院，湖南㊀张家界㊀427000)
摘㊀要：近年来，我国经济不断发展，大大加快了城市化进程㊂在智能化的今天，传统公交车牌已经不能满足广大人民
众的要求，公交站牌智能化已经成为一种趋势㊂文章首先分析了张家界在建设智慧城市的过程中，公交站牌的现状以及当前存在的问题，引出了智能公交站牌的概念，其次介绍了RFID 技术的工作原理和基本组成部分，再次分析了智能公交站牌的结构和工作方式，最后提出了利用RFID 技术在张家界市设立智能公交站牌的构想㊂关键词：张家界智慧城市；智能公交站牌;RFID 技术
0㊀引言
㊀㊀随着新时代的不断发展，百姓生活水平不断提高，人们的出行需求日益增加，人们对日常生活交通出行的方便性有了更高的要求，但随之而来的是 交通出行难 的问题㊂智能公交站牌的应用能在一定程度上带来便捷㊂
1㊀张家界公交车站站牌概况
㊀㊀不同于传统的公交站牌，智能公交站牌可借助LED 显示器显示公交到站时间㊁车辆精确位置，具有智能照明㊁广告㊁新闻投放等功能，解决了现有公交站牌功能单一㊁运行效率低下等问题㊂1.1㊀张家界市公交车站站牌现状 渣油加氢
㊀㊀张家界市目前仍采用传统的公交站牌，即把信息图直接镶嵌在展示栏内，形式单一，不够新颖㊂张家界作为国内著名旅游城市，旅游业是张家界的支柱产业，每年有大量的外地游客来到张家界旅游， 阀门试压装置
公交车站是人流量密集的地方，传统的公交车站宣传海报无法以动态形式向游客介绍张家界的风景名胜和特产㊂除此之外，现有的公交站牌没有灯光系统，夜间漆黑一片，看不清车辆线路信息，这对于夜间乘坐公交车查询信息的市民来说极不便利㊂1.2㊀智能公交站牌的介绍
㊀㊀智能公交站牌作为安装在公交站台上的标志性站标，其主要功能就是为乘客提供公交车辆线路图和方便乘客候车㊂智能公交站牌与传统站牌不同，传统的公交站牌展示信息多为固态形式，信息固定化，所展示的信息仅限于车辆信息与站次信息，内容十分有限㊂智能公交站牌是一种配备LED 屏幕的电子站牌，夜间
也能看清车辆路线信息㊂不仅如此，智能公交站牌的LED 显示屏还可以丰富商业展示效果，改变站台广告以往只能是固态图样传播的局限，让城市商业信息更加丰富多彩，得到更有效的传播，促进城市商业发展㊂同时，智能电子公交站牌屏幕还可以投放新闻㊁天气㊁公益广告等内容，让乘客可以对车站周边的相关信息进行搜索，准确到目的地，使等车充满乐趣，提高出行体验满意度[1]㊂除此之外，智能公交站牌运用RFID 技术，与车载终端搭载的GPS 定位系统相结合，能够实时显示车辆运行状态，避免市民盲目地等待车辆㊂在公交车辆快要进站时，智能公交站牌会提前进行提醒，以避免乘客错过要乘坐的车辆㊂2㊀RFID 技术介绍及组件
㊀㊀射频识别技术(Radio Frequency Identification,RFID)是一种自动识别技术㊂RFID 技术起源于英国，
是由雷达技术的发展和进步衍生出来的，最早被运用在第二次世界大战中，英国空军用它识别敌机㊂进入21世纪后，人们普遍认识到RFID 标准化问题的重要性,RFID 技术不断更新，产品的种类也更加丰富，应用领域逐渐扩大㊂如今,RFID 的技术得到了进一步的提升，单芯片电子标签㊁多电子标签识读㊁无线可读可写㊁适应高速移动的RFID 技术不断发展，相关产品也走入人们的日常生活,RFID 技术得到了广泛应用㊂2.1㊀RFID 的工作原理
㊀㊀RFID 技术的基本原理为：电子标签进入阅读器后，接收阅读器发出的射频信号，凭借感应电流所获得的能量发送存储在芯片中的产品信息(此类标签为无源标签或被动标签)㊂另外，也可以由标签主动发送信
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号，阅读器读取信息并解码后，送至应用软件解码(此类标签为有源标签或主动标签)[2]㊂
RFID工作时，阅读器天线发射一定频率的射频信号，电子标签进入读写器天线工作区域时产生电子标签，内部产生感应电流，感应电流再将电子标签中的能量激活，并返回一个应答信号，该应答信号为电子标签的ID信息㊂读写器天线接收到RFID电子标签发送来的应答信号后转送到读写器控制处理模块，读写器控制处理模块对传来的信号进行解调和过滤后将RFID 标签的ID信息返回给中间件[3]㊂中间件将不同的信息格式转化成统一格式，存入内存中，同时将读写器事件转化为满足用户请求的信息，发送给应用软件端，最后将RFID标签列表信息展现给使用者㊂
2.2㊀电子标签
㊀㊀电子标签又称为射频标签㊁应答器，是射频识别系统中存储可识别数据的电子装置，通常附着在物体上，用来标识物体㊂每个标签都具有电子编码，且标签的电子编码是唯一的㊂电子编码类似身份证号，存储着物体的相关信息㊂电子标签与读写器之间通过耦合元器件实现射频信号的空间耦合㊂在耦合通道内可以实现能量的传递和数据交换㊂标签存储器中的信息可由读写器进行非接触式读写㊂
2.3㊀读写器
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㊀㊀读写器又称阅读器，是读取和写入电子标签内存信息的设备㊂读写器基本由射频模块㊁控制处理模块和天线组成㊂读写器的射频模块用于基带信号与射频信号的相互转换，并与天线相连㊂射频模块既可以将频率很低的基带信号转换为射频信号，传输至天线；又可以将天线接收的射频信号转换为频率很低的基带信号㊂读写器的控制模块是读写器的核心㊂控制模块的主要作用包括对发射信号进行编码㊁调制等，对接收信号进行解调㊁解码等各种处理以及实现与后端应用程序的规范接口㊂
2.4㊀天线
㊀㊀天线是RFID电子标签和读写器之间实现射频信号空间传播和建立无线通信连接的设备㊂RFID系统包括两类天线，一类是RFID标签上的天线，与RFID电子标签集成为一体，另一类是读写器天线，
既可以与读写器集成为一体，又可以与读写器的射频端输出端口相连㊂在RFID系统中，天线的参数与RFID系统识别的范围相关，设计天线时需要根据应用环境的特点㊁作用范围来设计天线[5]㊂
2.5㊀中间件
㊀㊀复杂的RFID系统有多个读写器，每个读写器要同时对多个电子标签进行操作，实时处理传送过来的信息，这就需要中间件进行处理㊂中间件是读写器硬件模块和RFID电子标签之间信息传递的重要环节，是RFID系统运的中枢，也是RFID产业链的高端领域㊂2.6㊀应用软件
㊀㊀应用软件通常指安装在计算机上的软件，包括标签和读写器上运行的软件㊁后台系统软件㊂应用软件根据逻辑运算判断电子标签的合法性，其主要任务就是对读写器读取的电子标签数据进行过滤㊁计算㊁汇集，协调使用者完成对读写器的指令操作以及对中间件的逻辑设置，逐级将RFID原始数据转化为使用者可以理解的业务事件，并使用可视化界面进行展示㊂
3㊀RFID技术在智能公交站牌中的应用
㊀㊀智慧公交就是利用现代信息手段，向市民提供及时㊁准确㊁全面的公共交通信息，有利于提高城市公共交通服务质量，缓解城市交通拥堵压力，促进市民便利绿出行㊂基于RFID技术设计的智能公交站牌可以向市民提供车辆预报站㊁车辆到站提醒㊁实时线路查询等服务㊂
3.1㊀智能公交站牌系统的结构
㊀㊀智能公交站牌系统的结构大致分为3个部分，分别为车载终端㊁智能公交站牌㊁后台服务端㊂
车载终端的硬件主要包括：单片机㊁GPRS通信模块㊁GPS模块㊁RFID模块㊂车载终端的GPS模块负责实时读取GPS数据进行定位，并将数据发送到服务端㊂GPRS模块主要负责车载终端与服务器之间的信息传递㊂RFID模块负责车载终端与智能站牌之间的信息传递㊂车载终端的被动RFID读写模块相当于电子标签，可将后台服务端发送的天气预报㊁广告信息等公共信息写入RFID卡㊂在公交车进入站点时，智能公交站牌中的主动RFID读写模块会读写车载终端上的被动RFID模块信息，并将这些信息显示在LED屏幕上㊂电子站牌由RFID模块㊁单片机㊁LED模块组成㊂RFID模块主要负责读取车载终端的RFID卡中的信息，并将读取的信息存入智能公交站牌的存储器中㊂单片机负责处理存储器中的信息，并将这些信息显示在LED显示屏上㊂
服务端相当于智能公交站牌系统的 大脑 ，通过车载终端间接与智能公交站牌进行信息传递㊂负责计算㊁分析和存储车载终端传回的数据，以保证智能公交站牌的正常运行㊂
3.2㊀智能公交站牌的工作方式
㊀㊀智能公交站牌的主要工作方式为：车载终端上的GPS模块实时采集车辆的位置坐标信息，这些信
息经单片机处理后，借助GPRS网络以TCP/IP方式向后台的服务端发送GPS数据，后台的服务端经过数据分析和处理，计算到站时间和到站距离，再将这些数据通过无线网络发送给车载终端，车载终端收到信息后由单片机将该信息存储在RFID读写器上[6]㊂在车载终端到达电子站牌的一定范围时，车载终端与智能公交站
牌通过RFID模块进行信息交流，车载终端接收站点的信息进行数据优化，同时把服务器发送的数据信息传递给智能公交站牌，智能公交站牌显示车辆的到站时间和到站距离㊂
4㊀张家界市智能公交站牌的设计
㊀㊀2020年8月，张家界市委市政府决定改革现有公交运营体制㊂购入新能源公交车260台，公交线路里程由146km增加到208km，设立公交线路21条㊂智能公交站牌的投入使用，未来将为上百万张家界市民提供便利㊂
经对比研究确定张家界市智能公交站牌主要由GPRS模块㊁单片机㊁RFID模块㊁LED显示模块组成㊂GPRS模块主要是负责智能公交站牌与后台服务系统的信息交流㊂GPRS可将智能站牌收集到的公交车辆信息发送给后台服务系统，方便监控车辆位置信息和计算车辆到站时间㊂GPRS接收到后端服务系统发送的车辆位置信息㊁通知通告㊁公益广告㊁天气预报等信息后，发送到LED显示屏进行显示㊂
单片机是一种集成电路芯片，其在该系统中的应用主要是将RFID模块接收的车辆位置信息进行加工㊁处理，通过GPRS模块发送至服务后台，同时将信息显示到LED显示屏上㊂除此之外，单片机可将GPRS接收到的视频㊁图片㊁文字等信息存放在存储器中，并提取相关数据处理发送至LED屏幕进行显示㊂RFID模块主要是接收公交车辆射频卡发出的高频无线电波，该电波搭载了公交车辆行驶的数据，经过单片机的处理后，可以准确获得车辆的车牌号㊁路线号等信息，并显示到LED屏幕上，让乘客及时了解公交车辆到站信息㊂RFID模块还可以将车辆到站信息通过GPRS模块发送给后台服务系统，后台服务系统再根据这些信息合理安排车辆运行㊂
LED显示模块采用的显示板运用1/16扫描方式，可以减少驱动电路，降低成本，该模块采用16ˑ80点阵，可以显示5个16ˑ16点阵的汉字㊂广告信息屏幕主要采用LCD显示屏幕对视频信息进行循环播放[7]㊂张家界作为著名的旅游城市，通过公交站台LED显示屏幕以动态的形式能够更好地展示张家界市城市历史文化㊁景区介绍㊁城市特等㊂
5㊀结语
㊀㊀公交站牌作为站台的明显标志，是一个公交车站必不可缺的重要设施㊂目前，由于智慧城市建设的需求，张家界公交站牌的样式也需要从最初的老式公交车站杆变为时下流行的智能公交站牌㊂智能站牌的出现将为市民带来更好的视觉感官体验，也会给市民的出行带来便利㊂张家界市一定会打造属于这座城市特有的智能公交站牌，它也必将成为一道亮丽的风景线㊂
[参考文献]
网眼通[1]许建峰.智能化电子公交站牌的设计与研究[J].宿州教育学院学报,2014(17):54-55.
[2]胡小敏.基于RFID技术的智能公交站牌设计[J].自动化技术与应用,2021(40):79-82.
[3]李浩东.基于RFID的智能公交调度与优先控制技术研究[D].长春：吉林大学,2011.
[4]黄玉兰.物联网-射频识别(RFID)核心技术教程[M].北京：人民邮电出版社有限公司,2016.
[5]毛长明，张利宏.基于GPRS的智能公交站牌设计[J].内蒙古农业大学学报,2010(12):92-94.
[6]李煜.智能公交电子站牌的设计与实现[D].呼和浩特：内蒙古大学,2015.
螺杆钻具(编辑㊀何琳) Design of intelligent bus stop sign based on RFID technology:
taking Zhangjiajie as an example
Li Lianghong,Xiang Xiang
(Jishou University Zhangjiajie College,Zhangjiajie427000,China)
Abstract:In recent years,the continuous development of China s economy has greatly accelerated the process of urbanization.In the era of intelligence,the traditional bus plate can no longer meet the requirements of the masses,and the intelligent bus stop plate has become a trend.The paper analyzes the current situation and problems of bus stop signs in the process of building a smart city in Zhangjiajie,and leads to the concept of intelligent bus stop signs,it introduces the working principle and basic components of RFID technology,analyzes the structure and working mode of intelligent bus stop signs again,and finally proposes the idea of using RFID technology to set up intelligent bus stop signs in Zhangjiajie.
Key words:smart city of Zhangjiajie;intelligent bus station board;RFID
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