智能電子站牌終端系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

楊飛雨 王啟坤 馮磊 林柏君 何興 楊興文

摘要：智能電子站牌終端系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)源于“智慧城市”建設(shè)大背景，以“智慧交通”建設(shè)目標(biāo)中的“智慧公交”為載體，著眼于解決傳統(tǒng)電子站牌終端軟件獨(dú)立、分散、系統(tǒng)資源消耗大等不足，使用基于安卓的統(tǒng)一架構(gòu)與一體化接口設(shè)計(jì)方案實(shí)現(xiàn)一種新型的集成式一體化智能電子站牌終端系統(tǒng)軟件。系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)模塊化設(shè)計(jì)，可動(dòng)態(tài)調(diào)整系統(tǒng)軟件功能，實(shí)現(xiàn)一定程度的定制化開(kāi)發(fā)。

關(guān)鍵詞：電子站牌;公交站牌;終端軟件;App;安卓

中圖分類號(hào)：TP311? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-3044（2022）11-0062-03

1 引言

城市公交系統(tǒng)作為一個(gè)城市得以正常運(yùn)行的重要基礎(chǔ)設(shè)施，無(wú)論從智能交通領(lǐng)域來(lái)看還是從智慧城市的公共基礎(chǔ)設(shè)施領(lǐng)域來(lái)看，都占有重要地位。因此，將城市公交系統(tǒng)數(shù)據(jù)化、智慧化就非常重要，而公交站牌在公交系統(tǒng)中又處于非常重要的地位，它直接關(guān)系到市民對(duì)公交線路、公交公司及交通運(yùn)輸機(jī)構(gòu)的滿意度，可以說(shuō)在很大程度上公交系統(tǒng)及其站牌是否數(shù)據(jù)化、智慧化直接關(guān)系到一個(gè)城市“智慧城市”建設(shè)任務(wù)的成敗。目前，智能公交電子站牌已經(jīng)引起了人們的關(guān)注，已經(jīng)投入使用的智能公交電子站牌也在一定程度上改變了人們的普遍印象[1]。

在對(duì)已有電子站牌終端系統(tǒng)軟件相關(guān)技術(shù)與產(chǎn)品進(jìn)行充分調(diào)研的基礎(chǔ)上，發(fā)現(xiàn)當(dāng)前電子站牌終端軟件存在著功能點(diǎn)不全、系統(tǒng)硬件資源消耗大、只有部分頭部企業(yè)有研發(fā)能力、多數(shù)智能電子站牌生產(chǎn)企業(yè)不具備軟件研發(fā)能力、不具備電子站牌終端系統(tǒng)軟件功能定制化開(kāi)發(fā)能力等多種問(wèn)題，如部分電子站牌終端系統(tǒng)軟件只實(shí)現(xiàn)了公交線路、車輛查詢和定位功能[2]。

為了能夠更好地解決調(diào)研過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的電子站牌終端系統(tǒng)軟件存在的這些問(wèn)題，從高質(zhì)量軟件架構(gòu)的角度出發(fā)，采用統(tǒng)一的架構(gòu)設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、接口設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)處理等多種軟件開(kāi)發(fā)技術(shù)，開(kāi)發(fā)了一款智能電子站牌終端系統(tǒng)軟件，該軟件以模塊化開(kāi)發(fā)為切入點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)功能的定制化與動(dòng)態(tài)裝卸，涵蓋了實(shí)時(shí)公交線路播報(bào)、多媒體信息展播、公交線路查詢、地圖導(dǎo)航查詢、天氣預(yù)報(bào)、購(gòu)物導(dǎo)引、室內(nèi)地圖、附近搜索、生活美食、時(shí)政新聞等多種功能，不同功能可按需使用，定制化開(kāi)發(fā)。

2 終端系統(tǒng)軟件的技術(shù)選型

對(duì)于軟件系統(tǒng)而言，技術(shù)選型是所有開(kāi)發(fā)工作的基礎(chǔ)，同時(shí)也是重中之重的一項(xiàng)工作。選用技術(shù)的合適與否某種程度上來(lái)說(shuō)可以決定軟件系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行、市場(chǎng)推廣，甚至是軟件產(chǎn)品的生死。系統(tǒng)在技術(shù)選型時(shí)充分考慮了智能電子站牌終端系統(tǒng)軟件未來(lái)與上下游系統(tǒng)的融合使用、系統(tǒng)自身的穩(wěn)定性運(yùn)行等多種因素，力圖選用最適合電子站牌終端系統(tǒng)軟件的開(kāi)發(fā)語(yǔ)言和開(kāi)發(fā)框架。

2.1 系統(tǒng)開(kāi)發(fā)語(yǔ)言

系統(tǒng)使用Java、XML等作為主要開(kāi)發(fā)語(yǔ)言，基于Android7.1平臺(tái)開(kāi)發(fā)，采用了Android Studio作為開(kāi)發(fā)工具，通過(guò)良好的模塊化、層次化代碼設(shè)計(jì)，提高系統(tǒng)運(yùn)行效率，減少對(duì)硬件資源的消耗。

Android是一種基于Linux內(nèi)核的自由及開(kāi)放源代碼的移動(dòng)端操作系統(tǒng)，其遵循了開(kāi)源規(guī)范并且對(duì)開(kāi)發(fā)者友好，開(kāi)發(fā)者可通過(guò)開(kāi)源許可使用Android系統(tǒng)進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)。正是因?yàn)锳ndroid 的開(kāi)放性，用戶選擇也更具自由度[3]。鑒于Android系統(tǒng)的這些優(yōu)點(diǎn)及其在國(guó)內(nèi)廣泛的市場(chǎng)占有率，智能電子站牌終端系統(tǒng)軟件選用其作為底層支撐系統(tǒng)。

2.2 系統(tǒng)開(kāi)發(fā)框架

終端系統(tǒng)軟件基于Android系統(tǒng)進(jìn)行開(kāi)發(fā)，選用Android系統(tǒng)中的ACTIVITY、SERVICE、VIEW、DATABINDING、REPOSITORY等作為項(xiàng)目框架層面的主要開(kāi)發(fā)技術(shù)，電子站牌終端系統(tǒng)軟件的技術(shù)層面的架構(gòu)使用如圖1所示的方案。

Databinding技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)與UI的雙向綁定，對(duì)Android App的開(kāi)發(fā)提供很大靈活性，通過(guò)在Layout XML中提供數(shù)據(jù)與UI控件的映射關(guān)系，在Activity編程中只需要操作數(shù)據(jù)對(duì)象，UI界面就可以自動(dòng)更新。Remote Data Source和Local Data Source存儲(chǔ)電子站牌終端系統(tǒng)軟件的各項(xiàng)數(shù)據(jù)，同時(shí)以Cache技術(shù)作為中介，提高App數(shù)據(jù)加載的效率，提升用戶軟件使用滿意度。

3 系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)

智能電子站牌終端系統(tǒng)軟件采用模塊化分層理念進(jìn)行設(shè)計(jì)，主要包括用戶系統(tǒng)層、業(yè)務(wù)應(yīng)用層、數(shù)據(jù)層、基礎(chǔ)層[4]。系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)如圖2所示。

終端系統(tǒng)軟件按模塊化分層理念進(jìn)行設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)原則與當(dāng)前業(yè)界通用先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)保持一致，實(shí)現(xiàn)從源頭保證終端系統(tǒng)軟件的先進(jìn)性。用戶系統(tǒng)層主要功能是以可視化形態(tài)呈現(xiàn)系統(tǒng)各業(yè)務(wù)功能，同時(shí)實(shí)現(xiàn)用戶與系統(tǒng)進(jìn)行人機(jī)交互，使得用戶可通過(guò)在電子站牌終端上進(jìn)行相應(yīng)操作獲取想要的結(jié)果。

業(yè)務(wù)應(yīng)用層從終端系統(tǒng)軟件的業(yè)務(wù)層面進(jìn)行功能模塊劃分，采用模塊化設(shè)計(jì)，主要有多媒體信息展播、公交線路查詢、地圖導(dǎo)航查詢、天氣預(yù)報(bào)、購(gòu)物導(dǎo)航、室內(nèi)地圖、附近搜索、生活美食、時(shí)政新聞、實(shí)時(shí)線路播報(bào)等業(yè)務(wù)模塊，業(yè)務(wù)模塊應(yīng)用插件化開(kāi)發(fā)思想，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)裝卸，使得終端系統(tǒng)軟件業(yè)務(wù)功能實(shí)現(xiàn)按需使用，滿足一定的定制化開(kāi)發(fā)需求。

數(shù)據(jù)層主要是為終端系統(tǒng)軟件提供各類業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)來(lái)源主要有內(nèi)部數(shù)據(jù)和遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)兩種。內(nèi)部數(shù)據(jù)為終端系統(tǒng)軟件自身存儲(chǔ)系統(tǒng)存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)，這里采用統(tǒng)一存儲(chǔ)格式設(shè)計(jì)，將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)于Sqlite數(shù)據(jù)庫(kù)和Cache;外部數(shù)據(jù)主要是通過(guò)OkHttp以JSON格式封裝數(shù)據(jù)向第三方服務(wù)器的Restful接口發(fā)送HTTP請(qǐng)求，獲取終端系統(tǒng)軟件所需數(shù)據(jù)，如公交實(shí)時(shí)到站信息等。

基礎(chǔ)層是為整個(gè)終端系統(tǒng)軟件提供基礎(chǔ)服務(wù)的通用層次，主要包括提供封裝好的系統(tǒng)所需通用工具組件、統(tǒng)一的數(shù)據(jù)接口格式、平臺(tái)適配組件等，這些均為終端系統(tǒng)軟件各功能模塊所通用，通過(guò)基礎(chǔ)層實(shí)現(xiàn)較高的軟件代碼復(fù)用率。

4 系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

4.1 系統(tǒng)功能點(diǎn)設(shè)計(jì)

電子站牌終端系統(tǒng)軟件主要實(shí)現(xiàn)了多媒體信息播放、公交線路查詢、地圖導(dǎo)航查詢、天氣預(yù)報(bào)、購(gòu)物導(dǎo)引、室內(nèi)地圖、附近搜索、生活美食、時(shí)政新聞、實(shí)時(shí)線路播報(bào)等功能。終端系統(tǒng)軟件涵蓋的功能點(diǎn)如圖3所示。

智能電子站牌終端系統(tǒng)軟件各功能點(diǎn)說(shuō)明：

1） 多媒體信息播放

多媒體信息播放實(shí)現(xiàn)多種類型格式的視頻播放，主要用于電子站牌運(yùn)營(yíng)企業(yè)投放廣告信息，實(shí)現(xiàn)增值營(yíng)收。此功能可實(shí)現(xiàn)從公交多媒體信息發(fā)布系統(tǒng)接收多媒體信息，方便電子站牌系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)人員及時(shí)更新多媒體信息。

2） 實(shí)時(shí)線路播報(bào)

實(shí)時(shí)線路播報(bào)主要實(shí)現(xiàn)公交線路到站信息的自動(dòng)播報(bào)功能，能夠以可視化形式展示當(dāng)前電子站牌所處站點(diǎn)，當(dāng)前線路行駛公交車輛數(shù)量及所處位置變化。

3） 公交線路查詢

公交線路查詢實(shí)現(xiàn)以公交線路編號(hào)為查詢條件的線路查詢，查詢結(jié)果列出往返兩個(gè)方向的線路信息，主要包括起始站名稱、結(jié)束站名稱和線路名稱等，點(diǎn)擊某一個(gè)方向的線路，可以查詢線路詳細(xì)信息。

4） 地圖導(dǎo)航查詢

地圖導(dǎo)航查詢支持以步行、騎行、駕車和公交四種出行方式進(jìn)行查詢，查詢結(jié)果以先后順序依次在屏幕中從上到下列出。

5） 天氣預(yù)報(bào)

天氣預(yù)報(bào)可以預(yù)測(cè)一地短時(shí)間內(nèi)天氣變化，和人們生產(chǎn)生活具有密切關(guān)系[5]。此功能可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)天氣預(yù)報(bào)和未來(lái)3天的天氣預(yù)報(bào)，主要預(yù)報(bào)信息有天氣、溫度、濕度、風(fēng)級(jí)等。

6） 購(gòu)物導(dǎo)引

購(gòu)物導(dǎo)引主要列出站點(diǎn)周邊的商家主營(yíng)業(yè)務(wù)信息及商家地址，此功能可以為智能電子站牌運(yùn)營(yíng)企業(yè)提供增值業(yè)務(wù)收入。

7） 室內(nèi)地圖

室內(nèi)地圖主要是提供站點(diǎn)周邊的一些大型商場(chǎng)等樓宇的內(nèi)部商家分布，為公交乘客前去消費(fèi)提供明確的位置指引信息。

8） 附近搜索

附近搜索主要是提供站點(diǎn)周邊的互聯(lián)網(wǎng)搜索功能，為公交乘客下車后搜索周邊感興趣的場(chǎng)所提供便利。

9） 生活美食

生活美食提供了站點(diǎn)周邊及所在城市主要美食，以圖文并茂的形式進(jìn)行呈現(xiàn)，在宣傳城市的同時(shí)也為智能電子站牌運(yùn)營(yíng)企業(yè)提供一定增值業(yè)務(wù)收入渠道。

10） 時(shí)政新聞

時(shí)政新聞欄目主要是提供一些新聞信息，為公交乘客候車期間提供一定的娛樂(lè)方式，使候車不再枯燥。

4.2 系統(tǒng)界面設(shè)計(jì)

對(duì)于軟件界面的設(shè)計(jì)，使用Activity，設(shè)計(jì)20余個(gè)界面，分別為主界面、公交線路查詢相關(guān)頁(yè)面、地圖導(dǎo)航相關(guān)頁(yè)面、天氣預(yù)報(bào)頁(yè)面、購(gòu)物導(dǎo)引頁(yè)面、室內(nèi)地圖頁(yè)面、附近搜索頁(yè)面、生活美食頁(yè)面、時(shí)政新聞頁(yè)面等[6-7]。

4.3 功能實(shí)現(xiàn)

智能電子站牌終端系統(tǒng)軟件使用Android中的Activity做頁(yè)面布局，實(shí)現(xiàn)了在同一個(gè)App中呈現(xiàn)出多媒體信息、業(yè)務(wù)功能導(dǎo)航、公交實(shí)時(shí)線路信息等多種信息，其中多媒體信息在首頁(yè)最上方呈現(xiàn)，首頁(yè)中間部位為業(yè)務(wù)功能導(dǎo)航，首頁(yè)底部為公交線路實(shí)時(shí)信息。多媒體信息和公交線路實(shí)時(shí)信息是通過(guò)在終端系統(tǒng)軟件中以統(tǒng)一數(shù)據(jù)接口方式向公交調(diào)度中心后臺(tái)業(yè)務(wù)系統(tǒng)的Restful接口發(fā)送Http請(qǐng)求，獲取到實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)并解析后展示在首頁(yè)，所以乘客在屏幕中看到的信息都是動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)變化的。業(yè)務(wù)功能導(dǎo)航部分為終端系統(tǒng)各業(yè)務(wù)功能點(diǎn)提供入口導(dǎo)航，此處的業(yè)務(wù)功能可根據(jù)站點(diǎn)實(shí)際需要?jiǎng)討B(tài)調(diào)整，并且實(shí)現(xiàn)了模塊化動(dòng)態(tài)裝卸，按需使用。當(dāng)站點(diǎn)所需業(yè)務(wù)功能發(fā)生變化時(shí)只需簡(jiǎn)單按需部署即可。智能電子站牌終端系統(tǒng)軟件首頁(yè)及部分頁(yè)面呈現(xiàn)效果如圖4、圖5、圖6、圖7所示。

其中首頁(yè)頁(yè)面使用LinearLayout、ScrollView、ImageButton、ImageView、TextView等布局技術(shù)編程實(shí)現(xiàn)。

5 結(jié)論

智能電子站牌終端系統(tǒng)軟件基于Android底層系統(tǒng)，采用Java語(yǔ)言，使用分層設(shè)計(jì)理念，通過(guò)業(yè)務(wù)模塊化設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了一個(gè)集成式一體化App，可廣泛應(yīng)用于各類智能電子站牌終端設(shè)備。通過(guò)模塊化設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了功能按需使用，與此同時(shí)模塊化設(shè)計(jì)使得系統(tǒng)功能內(nèi)聚性高，模塊代碼規(guī)模小，提高了終端系統(tǒng)整體的定制化開(kāi)發(fā)可行性，分層設(shè)計(jì)思想的應(yīng)用使得終端軟件系統(tǒng)相較于傳統(tǒng)電子站牌系統(tǒng)在兼容性、可維護(hù)性和可擴(kuò)展性方面表現(xiàn)更好，這些都為中小企業(yè)在智能公交系統(tǒng)建設(shè)競(jìng)爭(zhēng)力提升方面提供了有力支撐。下一階段將以此次成果為依據(jù)開(kāi)展在鴻蒙系統(tǒng)上的App研發(fā)工作，為智能公交系統(tǒng)國(guó)產(chǎn)化做技術(shù)儲(chǔ)備。

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收稿日期：2022-01-25

基金項(xiàng)目：2021 年江蘇省高等學(xué)校大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃創(chuàng)新訓(xùn)練項(xiàng)目（202112805021Y）

作者簡(jiǎn)介：楊飛雨（2000—） ，男，江蘇淮安人，在讀學(xué)生，主要研究方向?yàn)橐苿?dòng)應(yīng)用軟件開(kāi)發(fā)等;王啟坤（1988—） ，男，黑龍江依安人，工程師，碩士，主要研究方向?yàn)槿斯ぶ悄?、網(wǎng)絡(luò)信息安全、軟件開(kāi)發(fā)等;馮磊（2000—） ，男，江蘇南京人，在讀學(xué)生，主要研究方向?yàn)檐浖_(kāi)發(fā)等;林柏君（2001—） ，女，吉林東豐人，在讀學(xué)生，主要研究方向?yàn)橐苿?dòng)應(yīng)用軟件開(kāi)發(fā)等;何興（2001—） ，男，甘肅文縣人，在讀學(xué)生，主要研究方向?yàn)橛?jì)算機(jī)應(yīng)用等;楊興文（2002—） ，男，云南昭通人，在讀學(xué)生，主要研究方向?yàn)橛?jì)算機(jī)應(yīng)用等。