公交车管理系统上位机设计论文

公交车管理系统上位机设计赵明富 1，张先富 2，李瑞奇 1，王国丰 1，张永伟 1(1. 河南科技学院，河南 新乡 453003；E-mail: 2. 永城职业学院，河南 永城 476600)摘 要：本文介绍了公交车管理系统上位机硬件和软件的设计。该系统利用 GSM 收发模块、GSM 通信网络、Visual Basic 语言编程和微控制技术， 通过串口 RS-232C 与上位机通信并建立 GSM通信网络的数据通道，以短消息作为数据传输方式，开发出基于 GSM-SMS 的控制系统。采用上位机较为友好的人机界面，用集成化的管理理念，对信息屏终端通过 GSM 模块进行远程管理，具有费用低廉，不受距离远近和地势起伏的限制，方便可靠，灵活快捷的特点，且用 VB 语言编程具有较友好的用户操作界面，易学易用。 关键词：GSM 模块，RS-232C，SMS中图分类号： TN873.92 文献标识码：A 1 引言公交车已经成为一般工薪族和学生族出门必须的交通工具，目前公交车上采用的公交报站系统具有语音和显示报站的基本功能，但由于报站时采用司机手动切换，一方面增加了司机的劳动强度，另一方面由于司机的误报或漏报，造成乘客误下或漏下，对于公交运营产生了很大负面影响，更会对乘客造成很多不必要的影响。作为一个城市的公交企业，既要代表政府体现当地城市的形象，又要尽一切力量减少政府投资，创造良好的社会效益和经济效益。而传统的公交运营系统的装备和管理模式较难达到这两者的完美结合。随着科学技术的发展，公交应用系统带给公交企业的将不仅是形象的提升，也是效益的增长。为此，研究公交车自动报站系统是非常必要的。公交车自动报站系统是采用全球定位系统(GPS)进行数据采集,实时解算车辆当时的经度、纬度等信息,获得公交车的实时坐标,将其发送到上位机与站牌坐标相比较,公交车驶入站牌一定距离范围内时,不用人工干预,系统自动进行控制下位机站牌，提供站牌温磬提示服务。2 系统框图本系统主要由上位机管理系统和下位机控制终端两部分组成。其系统总体结构图如图所示。上位机管理系统GSMmodemGSMmodem下位机控制终端GSM 网 络LED屏图 1 系统总体结构图Fig.1 The overall structure of the system上位机管理系统主要包括计算机及应用软件、GSM 无线通讯模块和数据库系统组成。下位机控制终端包括单片机控制系统和 GSM 无线通讯模块。上位机管理系统运行在 Windows 操作系统的 PC 机上，采用 Microsoft 公司完全面向对象的开发工具 Visual Basic6.0 进行开发，与 SQL Server 数据库技术相结合，通过工业级 GSM 模块以现有的 GSM 网络为媒介来完成对终端的控制。线路说明：车载终端把 GPS 定位装置检测的位置数据送入单片机模拟量的输入口，单片机通过串收稿日期：2009-06-15基金项目：河南省教育厅科技攻关资助项目（2007480001）作者简介：赵明富（1964-09） ，男，河南新乡人，教授，主要研究方向为信号处理与控制技术。基金项目：河南科技学院创新基金项目作者简介：安国会(1952-),男,河南新乡人,口线与 GSM 收发器相连；在上位机管理系统中，GSM 模块通过串口线与 PC 机直接相连。GPS 定位装置检测的数据经单片机 MCU 单元的处理，编辑成短信息，通过串行口传送给 GSM 模块后以短消息的方式发送到上位机管理系统的 GSM 模块。同样，上位机管理系统中的 PC 机接收到信息后，访问数据库，计算出该车距离某站牌的位置，然后 PC 机通过串行口向 GSM 模块发送命令，通过 GSM 以短消息的形式把设置命令发送到下位机终端系统的 GSM 模块，对单片机进行控制，最后通过 LED 屏把信息显示出来。3 方案论证3.1 无线传输方案选择目前的无线通道的数据传输方案主要分为两种，一种是通过专用网进行数据传输，如RF（Radio Frequency，射频）数据传输电台和无线局域网（WLAN） ；一种是通过公共无线通信网络，如GSM/GPRS网络的成熟度较高、覆盖面较广，因而 GSM/GPRS网络被选为该无线通道总体方案的通信基础。而基于GSM/GPRS网络的数据传输通常有四种方式，一种是基于短消息的数据传输。第二种是基于DATA 方式（注：一种以电路交换为基础的传输方式）的数据传输；第三种是通过语音方式进行数据传输；最后就是通过IP（INTERNET PROTOCOL，因特网协议）方式的数据传输。下面对四种基于GSM/GPRS网络的无线数据传输方式的各自特点作简单的介绍。基于短消息的数据传输是通过短消息作为数据传输的载体，利用AT指令对通信模块控制，然后将数据按照短消息的格式发送给目标机。目标机接收到短消息后，利用AT指令将短消息读出并将信息还原，这样就完成一次数据通信。基于短消息的数据传输方式的特点是资费较低，组网/使用方面，但数据容量较低（0YYNN开 始GSM 模块初始化打 开 串 口与 GSM 通信建立成功？接收提取信息是否有效？访问数据库提 取 车 号提取站牌坐标50=50比较距离？确认提取站牌编号提取其他站牌编号比较编 号？给各站牌发送差值结束 图 3 程序处理流程图Fig.3 Procedures flow process程序主流程图如图3所示。软件的一项重要工作是编码比较处理，GSM模块接收并提取到信息后，访问数据库，与站牌坐标进行比较，如果距离大于50M，返回提取下一个站牌坐标，当差值小于等于50M，则提取该站牌编号，并与其它站牌编号进行比较，如果差值小于0，则说明车辆已驶过该站牌，不需要向其发送信息了；当比较值大于1时，则上位机与GSM无线模块通信，向站牌GSM收发模块发送差值。串口通信与AT命令的设置和使用是程序设计的难点。5.1 数据库结构设数据库是开发管理系统的基石，一个设计良好的数据库可以让程序员在写程序时得心应手，灵活运用各种编程技术对数据进行操作；反之一个设计不良的数据库让程序员无从下手，浪费大量时间在弥补数据库设计的过失上，最后极有可能导致项目的开发失败！根据本系统的特点，采用中小型单机数据库系统即可满足需求，故选择应用较为广泛的 Microsoft SQL Server 数据库。该数据库软件具有较好的 Internet 集成性，良好的可伸缩性和可用性，以及企业级的数据库功能，易于安装、部署和使用，且面向个人用户，应用广泛，操作简单极为适合本系统的数据管理。5.2 系统需求分析公交车自动报站管理系统的用户是公交调度室的工作人员，实例包括路线信息管理和站牌信息管理，具体功能如下：（1）路线信息的添加、修改、删除和查询。（2）站牌信息的添加、修改、删除和查询。（3）路线和站牌的编码管理。自动报站系统管理路线信息管理站牌信息管理等功能添加、修改、删除、查询图 4 自动报站系统管理功能模块示意图Fig 4 Automatic stop system management function module diagram 根据系统需求分析总结的用户需求设计系统体系结构。系统功能模块如图 4 所示。在功能模块示意图的结构中，每一个节点都是一个最小的功能模块。每一个功能模块都需要针对不同的表完成相同的数据库操作，即添加记录、修改记录、删除记录、以及查询显示信息等功能。5.3 基本信息管理模块路线编号管理站牌编号管理路线信息管理图 5 基本信息管理模块关系图Fig 5 The basic relationship between information management module包括路线信息管理和站牌信息管理等功能模块。此集合中功能模块的关系如图 5 所示。路线信息管理模块是整个系统的核心，各个模块都针对路线信息的一个方面进行管理都需要提供路线编号的基本信息作为索引。5.4 上位机数据处理部分用 Visual Basic 开发串行通信程序有两种方法：一是利用 Windows 的 API 函数;另一种是采用通信控件 MSCOMM 来实现。利用 API 函数编写串口通信程序较为复杂，其优点是可实现的功能更丰富、应用面更广、更适合于编写较为复杂的低层次通信程序。MSCOMM 用户通信控件提供了通过串口发送和接收数据的串行通信能力，它不但包括了 Windows API 中关于串行通信的 16 个函数所完成的全部功能，而且开拓了更多的对象属性，方便用户进行设计，满足不同用户的业务需求，可以较容易地解决串口通信问题。5.5PC 机与 GSM 通信运行 Visual Basic 6.0，创建标准的工程项目文件，设计程序窗体。（1）添加串口通信控件 MSComm 和两个时钟控件 Timer。（2）添加其他控件。两个 Frame 控件、4 个 Label 控件、5 个 TextBox 控件、3 个 CommandButton控件。5.6 数据管理部分程序设计在 Visual Basic 中，常用的数据访问接口有下列三种：数据库访问对象(DAO，Data Access Object)、远程数据库对象(RDO，Remote Data Object)和 ActiveX 数据对象(ADO，ActiveX Data Object)。数据库访问技术一直在不断进步，而这三种接口的每一种都分别代表了该技术的不同发展阶段。最新的是ADO，它是比 RDO 和 DAO 更加简单然而更加灵活的对象模型。正因如此，越来越多的人在用Microsoft Visual Basic 开发数据库软件时使用 ADO 作为数据访问接口。在开发过程中，我们通常的使用的方法是：先使用数据库管理系统(例如：Microsoft SQL Server)中的可视化数据管理器建立好数据库和数据表结构，然后在程序中通过使用 ADODC 数据库控件或引用 ADO 对象与数据库中的表建立连接，再通过数据库感知控件( 例如：文本框、Data Grid 等)来进行数据库的各种操作。为了增强系统的兼容性，使该系统能方便的扩展为其它的数据传输应用系统，需要在程序运行过程中动态地建立自己所需的数据库和数据表，以提高程序的灵活性。在程序运行过程中建立自己所需的数据库和数据表，其本质就是用代码在程序运行过程中建立数据库和数据表。6 结论由于传统公交车报站系统，由司机手动操作，容易出现报站错误，分散司机的注意力，且不能直观地显示车辆信息。本系统依托覆盖广泛的 GSM 移动通讯公共网络提供的短消息业务传输更新数据，无需自行组网，系统运行费用低廉，数据传输可靠、迅速，是比较理想的通讯方式。尽管系统在实际通讯过程中会产生延时等现象，但是通过避开网络繁忙的时间段进行数据传输，或者通过设定更加完善的通讯协议，或者通过增加多个短信模块，用上位机控制多个模块对信息进行同时发布，就可以将发送速度提高。通过上述措施这种现象是可以减少和弥补的。参考文献1常玉林，胡启洲.城市公交线网优化的线性模型J.中国公路学报， 2005 (18)2陈弋，汪亚东，李培煊等.基于GPS的嵌入式公交自动报站系统的研究J. 电子技术应用，2007.33(11)3张新鸣.公交无线信息广播系统.城市公共交通J， 2003 (4)4李江全，张丽.Visual Basic串口通信预测空M.北京：人民邮电出版社， 2007.65 张 玉生 . Visual Basic 程序设计与上机实验指导M. 上海：华东理工大学出版社， 2006.16侯建华.基于短消息业务的智能温室监控系统M.上海：电子技术，2007.34 (9) 7赵明富，张先富，张松飞等.公交站牌报站屏设计J.电子技术应用，