校园班车一卡通数据自动采集系统设计

文章出处：http://www.singbon.com 作者： 人气： 发表时间：2011年09月10日

    摘要：本文针对高校班车“一卡通”数据采集难的问题，基于短距离无线通信原理，利用低成本的射频读卡模块和无线通信模块，设计并实现了一个校园“一卡通”数据的班车自动采集系统，为校园内设备间的远程数据通信提供了一个新的解决方案。实验证明，系统的无线数据采集具有高度的稳定性和可靠性。该系统在公交“一卡通”的数据采集中也有着广阔的应用前景。 
    关键字：短距离无线通信；车载终端;；基站；射频读卡模块；无线通信模块

    0 引言

    近些年来，我国通过高校合并、大学园区和新校区建设等形成了大批高校一校多区的办学格局，为了让教职员工能够在各校区之间更方便地开展教育教学工作，很多高校开设了校区间班车，教职员工可凭校园“一卡通”刷卡乘车，同时车载读卡器中的数据也作为教职员工上班考勤的依据。目前，为了得到车载读卡器中记录的信息，需要专人携带手持式数据采集设备，待班车停靠后上车采集，随后再将数据导入后台数据库服务器进行处理。实践表明，这种数据采集方式既浪费了人力资源，又容易出现因班车调度而出现的数据采集失败的情况，给信息的及时处理带来了极大的不便。

    本文设计并实现了一个应用于班车上的校园“一卡通”数据自动采集系统，该系统通过数据的本地存储、基站的定期采集和短距离无线传输来实现“一卡通”数据的自动采集，切实解决了当前人工采集难的问题，通过测试实验，系统运行的稳定性和无线传输的可靠性也得到了验证。

    1 无线通信原理

    短距离无线通信以其特有的抗干扰能力强、可靠性高、安全性好、受地理条件限制较少、安装施工简便灵活等特点，在许多领域都有着广阔的应用前景。在很多应用领域中，通过实现短距离无线通信可以绕过主要的无线通信运营商，从而节约可观的成本，因此短距离无线通信拥有广阔的应用前景[1]。

    校园“一卡通”数据自动采集系统运用短距离无线通信原理，于A、B 两校区分别构建无线基站端，以便班车能够在抵达目的地后立即将数据传至数据中心。无线基站端与数据采集终端的连接采用点对多点星型网络拓扑结构，另一方面通过校园网接入网络中心数据服务器及CA 认证服务器等后台设备。系统网络拓扑结构图如图1 所示。

图 1 校园“一卡通”无线数据采集系统网络拓扑结构图

    该无线通信网络设置一个基站与多个车载终端，通信方式为点到多点无线通信，因此可采用半双工通信信道的通信模块，基站为唯一的主站，车载终端为从站，所有站都编一个唯一的地址。通信的协调完全由主站控制，主站采用带地址码的数据帧发送数据或命令，从站全部都接收，并将接收到的地址码与本地地址码比较，不同则将数据全部丢掉，不做任何响应；地址码相同，则证明数据是给本地的，从站根据传过来的数据或命令进行不同的响应[2]。通信网中只有一个电台处于发送状态，以免相互干扰，因此系统采用轮询方式来进行访问控制。主站以循环的方式轮询每个站，如果该站有需要上传的数据，则双方开始建立连接并传输数据，若该站一段时间内没有做出响应，则顺延询问下一个站，这样可以避免各从站间上传数据的冲突，并且可以有效地利用时间，避免等待[3]。

    2 系统设计

    2.1 硬件设计

    系统分为无线数据采集基站端和无线数据采集车载终端两部分。无线数据采集基站端由无线通信模块和PC 服务器组成；无线数据采集车载终端由无线通信模块、读卡模块和ARM芯片组成，如图2 所示。

图2 硬件系统框图[4]

    2.1.1 系统电源

    如图 3 所示，系统供电电压为DC5.0V，通过J2 接入，SW1 为系统电源开关。由于系统需要DC5.0V 和DC3.3V 电源，电压转换芯片LM1117-3.3 可将DC5V 转换为DC3.3V 提供DC3.3V 电压体系电源。

图 3 系统电源电路图