校園班車一卡通數據自動采集系統設計

文章出處：http://www.katarog.com 作者： 人氣： 發表時間：2011年09月10日

    摘要：本文針對高校班車“一卡通”數據采集難的問題，基于短距離無線通信原理，利用低成本的射頻讀卡模塊和無線通信模塊，設計并實現了一個校園“一卡通”數據的班車自動采集系統，為校園內設備間的遠程數據通信提供了一個新的解決方案。實驗證明，系統的無線數據采集具有高度的穩定性和可靠性。該系統在公交“一卡通”的數據采集中也有著廣闊的應用前景。 
    關鍵字：短距離無線通信；車載終端;；基站；射頻讀卡模塊；無線通信模塊

    0 引言

    近些年來，我國通過高校合并、大學園區和新校區建設等形成了大批高校一校多區的辦學格局，為了讓教職員工能夠在各校區之間更方便地開展教育教學工作，很多高校開設了校區間班車，教職員工可憑校園“一卡通”刷卡乘車，同時車載讀卡器中的數據也作為教職員工上班考勤的依據。目前，為了得到車載讀卡器中記錄的信息，需要專人攜帶手持式數據采集設備，待班車停靠后上車采集，隨后再將數據導入后臺數據庫服務器進行處理。實踐表明，這種數據采集方式既浪費了人力資源，又容易出現因班車調度而出現的數據采集失敗的情況，給信息的及時處理帶來了極大的不便。

    本文設計并實現了一個應用于班車上的校園“一卡通”數據自動采集系統，該系統通過數據的本地存儲、基站的定期采集和短距離無線傳輸來實現“一卡通”數據的自動采集，切實解決了當前人工采集難的問題，通過測試實驗，系統運行的穩定性和無線傳輸的可靠性也得到了驗證。

    1 無線通信原理

    短距離無線通信以其特有的抗干擾能力強、可靠性高、安全性好、受地理條件限制較少、安裝施工簡便靈活等特點，在許多領域都有著廣闊的應用前景。在很多應用領域中，通過實現短距離無線通信可以繞過主要的無線通信運營商，從而節約可觀的成本，因此短距離無線通信擁有廣闊的應用前景[1]。

    校園“一卡通”數據自動采集系統運用短距離無線通信原理，于A、B 兩校區分別構建無線基站端，以便班車能夠在抵達目的地后立即將數據傳至數據中心。無線基站端與數據采集終端的連接采用點對多點星型網絡拓撲結構，另一方面通過校園網接入網絡中心數據服務器及CA 認證服務器等后臺設備。系統網絡拓撲結構圖如圖1 所示。

圖 1 校園“一卡通”無線數據采集系統網絡拓撲結構圖

    該無線通信網絡設置一個基站與多個車載終端，通信方式為點到多點無線通信，因此可采用半雙工通信信道的通信模塊，基站為唯一的主站，車載終端為從站，所有站都編一個唯一的地址。通信的協調完全由主站控制，主站采用帶地址碼的數據幀發送數據或命令，從站全部都接收，并將接收到的地址碼與本地地址碼比較，不同則將數據全部丟掉，不做任何響應；地址碼相同，則證明數據是給本地的，從站根據傳過來的數據或命令進行不同的響應[2]。通信網中只有一個電臺處于發送狀態，以免相互干擾，因此系統采用輪詢方式來進行訪問控制。主站以循環的方式輪詢每個站，如果該站有需要上傳的數據，則雙方開始建立連接并傳輸數據，若該站一段時間內沒有做出響應，則順延詢問下一個站，這樣可以避免各從站間上傳數據的沖突，并且可以有效地利用時間，避免等待[3]。

    2 系統設計

    2.1 硬件設計

    系統分為無線數據采集基站端和無線數據采集車載終端兩部分。無線數據采集基站端由無線通信模塊和PC 服務器組成；無線數據采集車載終端由無線通信模塊、讀卡模塊和ARM芯片組成，如圖2 所示。

圖2 硬件系統框圖[4]

    2.1.1 系統電源

    如圖 3 所示，系統供電電壓為DC5.0V，通過J2 接入，SW1 為系統電源開關。由于系統需要DC5.0V 和DC3.3V 電源，電壓轉換芯片LM1117-3.3 可將DC5V 轉換為DC3.3V 提供DC3.3V 電壓體系電源。

圖 3 系統電源電路圖