關(guān)于智能乘客信息系統(tǒng)（IPIS）的研究

關(guān)鍵詞：智能乘客信息系統(tǒng)；設(shè)計(jì)方案；系統(tǒng)功能

中圖法分類號(hào)：U239 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

1引言

隨著我國(guó)城市化的發(fā)展及信息化的日新月異，乘坐軌道交通已成為緩解城市通行壓力、解決城市出行高峰期擁堵的最佳解決方案。乘客信息系統(tǒng)主要是借助現(xiàn)代計(jì)算機(jī)科技，以網(wǎng)絡(luò)為傳輸手段，將信號(hào)傳輸、多媒體顯示等多種技術(shù)融為一體，在車站和車載設(shè)備向人們提供信息服務(wù)的系統(tǒng)。由于原有乘客信息系統(tǒng)呈現(xiàn)的信息較為單一，在現(xiàn)有的城市軌道交通運(yùn)營(yíng)模式下，已經(jīng)很難滿足人們對(duì)信息服務(wù)的需求。而目前的方案在功能或者設(shè)計(jì)上還需要改進(jìn)?；诖?，泰弗思科技（安徽）有限公司針對(duì)原有的乘客信息系統(tǒng)的缺陷，研制出系統(tǒng)穩(wěn)定、功能全面、用戶界面全新清晰，且能夠?qū)崿F(xiàn)高分辨率，數(shù)字信號(hào)傳輸以及多界面切換，豐富圖文信息的多功能智能乘客信息系統(tǒng)（IPIS）。

2系統(tǒng)目標(biāo)

IPIS系統(tǒng)針對(duì)當(dāng)前軌道交通乘客信息系統(tǒng)出現(xiàn)的情況和問(wèn)題，對(duì)功能進(jìn)行進(jìn)一步的細(xì)化與提升：IPIS系統(tǒng)在實(shí)現(xiàn)乘客信息系統(tǒng)基本功能的基礎(chǔ)上，充分利用網(wǎng)絡(luò)資源，并與軌道交通運(yùn)營(yíng)信息相結(jié)合，為乘客提供豐富、完備、創(chuàng)新的信息服務(wù)。其全新且清晰的用戶界面，能夠提供豐富的圖文信息，實(shí)現(xiàn)全動(dòng)態(tài)信息播報(bào)效果。

3 IPIS系統(tǒng)研究和設(shè)計(jì)

3.1系統(tǒng)概述

智能乘客信息系統(tǒng)（后簡(jiǎn)稱IPIS）主要是借助現(xiàn)代計(jì)算機(jī)科技，以網(wǎng)絡(luò)為傳輸手段，將信號(hào)傳輸、多媒體顯示等多種技術(shù)融為一體，在車站和車載設(shè)備上向人們提供信息服務(wù)的系統(tǒng)。

3.1.1車站乘客信息系統(tǒng)

該系統(tǒng)的所有信息由控制中心直接發(fā)布播放，車站PIS系統(tǒng)實(shí)時(shí)播放內(nèi)容。如遇到突發(fā)情況導(dǎo)致控制中心出現(xiàn)故障，或者是網(wǎng)絡(luò)中斷，則車站PIS系統(tǒng)會(huì)立即自動(dòng)切換到“降級(jí)模式”，即按事先安排的本地存儲(chǔ)的節(jié)目?jī)?nèi)容播放。當(dāng)某一個(gè)設(shè)備出現(xiàn)故障，該設(shè)備會(huì)按照事先安排的本地存儲(chǔ)的節(jié)目?jī)?nèi)容播放，并且保證該故障設(shè)備不會(huì)影響其余設(shè)備的正常運(yùn)行。

3.1.2車載乘客信息系統(tǒng)

車載PIS系統(tǒng)實(shí)時(shí)播放內(nèi)容，當(dāng)車載PIS系統(tǒng)因故障與地面控制中心無(wú)法實(shí)時(shí)通信，車載PIS系統(tǒng)會(huì)在車輛進(jìn)入下一站時(shí)，通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)與控制中心同步所有相關(guān)信息，供車載PIS系統(tǒng)設(shè)備終端播放，以確保列車在運(yùn)行時(shí)，車內(nèi)播放的內(nèi)容正確且連續(xù)。當(dāng)不在運(yùn)營(yíng)時(shí)間時(shí)，在車輛段的集中控制中心下載后續(xù)需要的播放列表和節(jié)目。

乘客信息系統(tǒng)主要由廣播系統(tǒng)、多媒體信息播放系統(tǒng)及視頻監(jiān)視系統(tǒng)等組成，其具有系統(tǒng)穩(wěn)定、功能全面、用戶界面清晰友好，實(shí)現(xiàn)了高分辨率，全數(shù)字信號(hào)傳輸以及多界面切換，多媒體信息豐富的特點(diǎn)。

3.2系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

IPIS系統(tǒng)主要由以下部分組成：廣播系統(tǒng)：多媒體信息播放系統(tǒng)；視頻監(jiān)視系統(tǒng)。采用數(shù)字信號(hào)傳輸方式的各個(gè)子系統(tǒng)均處于同一局域網(wǎng)內(nèi)。

廣播系統(tǒng)以骨干以太網(wǎng)為主傳輸通道，音頻總線技術(shù)為冗余通道，實(shí)現(xiàn)了車輛報(bào)站、出行信息提示等內(nèi)容的全自動(dòng)、半自動(dòng)以及人工3種模式的語(yǔ)音播報(bào)。

多媒體信息播放系統(tǒng)的主控單元是播放控制器，主要用于乘客信息顯示系統(tǒng)的場(chǎng)景生成、數(shù)據(jù)處理和相關(guān)控制信息的管理。系統(tǒng)的性能、穩(wěn)定性和兼容性決定了1個(gè)單元設(shè)備的功能有效性。該模塊采用ARM主板，基于Linux操作平臺(tái)開(kāi)發(fā)，開(kāi)發(fā)工具為最先進(jìn)的動(dòng)畫(huà)制作工具QT。

視頻監(jiān)控系統(tǒng)包括攝像頭單元、NVR模塊以及視頻監(jiān)控顯示終端等設(shè)備，具有視頻播放、下載存儲(chǔ)、回看等功能。主控系統(tǒng)對(duì)整個(gè)地鐵PIS進(jìn)行控制處理。

如圖1所示，列車當(dāng)前的運(yùn)行狀態(tài)信息由TCMS（列車管理控制系統(tǒng)）通過(guò)MVB（多功能車輛總線）發(fā)送給乘客信息系統(tǒng)的主控模塊，主控模塊再經(jīng)由客室交換機(jī)將控制指令發(fā)送至各個(gè)子系統(tǒng)，后由子系統(tǒng)播放控制器進(jìn)行相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理和場(chǎng)景切換。

主控系統(tǒng)模塊包括供電接口、以太網(wǎng)接口、LVDS接口、MicroUSB調(diào)試口等接口以及電源控制芯片組、音視頻放大芯片組等配套芯片組。控制模塊的設(shè)計(jì)圖如圖2所示。

控制模塊的視頻輸出采用LVDS接口，因?yàn)長(zhǎng)VDS線分辨率較高，畫(huà)面清晰，應(yīng)用于動(dòng)態(tài)地圖能夠顯示界面的圖像信號(hào)并輸出到視頻編碼器，該界面可

以根據(jù)不同的控制信號(hào)顯示不同的信息。

控制模塊的通信方式采用以太網(wǎng)連接到交換機(jī)的組網(wǎng)方式。動(dòng)態(tài)地圖系統(tǒng)中的各個(gè)子模塊均屬于同一個(gè)局域網(wǎng)，因此每個(gè)模塊需要有自己的獨(dú)立lP地址：又由于同類設(shè)備出廠時(shí)均為默認(rèn)lP地址，因此系統(tǒng)調(diào)試時(shí)，需要設(shè)定每個(gè)設(shè)備的lP地址。

本系統(tǒng)的軟件框架由上而下由3大部分組成：初始化、系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)和結(jié)束。系統(tǒng)的初始化過(guò)程包括串口通信初始化、網(wǎng)絡(luò)通信初始化、顯示界面初始化和數(shù)據(jù)管理鏈表的初始化。系統(tǒng)的結(jié)束過(guò)程包括以上4部分的內(nèi)存空間釋放和各線程的退出。系統(tǒng)功能的具體實(shí)現(xiàn)如圖3所示。

3.3系統(tǒng)功能說(shuō)明

3.3.1廣播系統(tǒng)

廣播系統(tǒng)顧名思義是對(duì)乘客進(jìn)行可控制的廣播。具體分為如下幾種方式。

（1）全自動(dòng)廣播：系統(tǒng)接收列車管理系統(tǒng)（TMS）的“列車運(yùn)行”signal、開(kāi)／關(guān)signal，觸發(fā)預(yù)存儲(chǔ)語(yǔ)音進(jìn)行報(bào)站。多媒體信息播放系統(tǒng)的伴音信號(hào)也可自動(dòng)地通過(guò)車載廣播系統(tǒng)進(jìn)行廣播，具體在設(shè)計(jì)聯(lián)絡(luò)確定。

（2）半自動(dòng)廣播：在自動(dòng)報(bào)站基礎(chǔ)上，司機(jī)可以在司機(jī)室的顯示屏上進(jìn)行播報(bào)信息的選擇，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)報(bào)站的廣播方式。必要時(shí)，司機(jī)也可以選擇播放優(yōu)先級(jí)更高的緊急信息廣播。

（3）人工廣播：司機(jī)通過(guò)司機(jī)控制臺(tái)的麥克風(fēng)可以對(duì)客室乘客進(jìn)行人工廣播，預(yù)告前方到站及有關(guān)信息[3]。

廣播系統(tǒng)應(yīng)具備冗余功能。即兩頭司機(jī)室內(nèi)的主機(jī)互為熱備冗余，當(dāng)主控制器不能正常工作時(shí)，主／從廣播控制器將進(jìn)行自動(dòng)轉(zhuǎn)換，從控制器將接手列車廣播系統(tǒng)的控制。

3.3.2多媒體播放系統(tǒng)

列車多媒體信息播放系統(tǒng)的設(shè)備主要包括：多媒體LCD播放控制系統(tǒng)、列車LCD信息顯示系統(tǒng)、LCD門(mén)區(qū)動(dòng)態(tài)地圖、LED目的地顯示器。具體如圖4、圖5所示。

（1）多媒體LCD信息播放系統(tǒng)：每節(jié)車廂都會(huì)配置獨(dú)立的車載視頻播放系統(tǒng)，為乘客提供服務(wù)。多媒體信息播放系統(tǒng)包括LCD播放控制器（帶有錄播和存儲(chǔ)功能）、LCD顯示屏、列車多媒體信息播放網(wǎng)絡(luò)和網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)等設(shè)備。

（2） LED/LCD信息顯示系統(tǒng)：列車信息顯示系統(tǒng)由客室貫通道上方LED顯示屏、客室內(nèi)車門(mén)上方的LED/LCD動(dòng)態(tài)電子地圖、列車司機(jī)室外部前端上方LED顯示屏組成。司機(jī)室各配1套動(dòng)態(tài)地圖播放控制器（控制播放器畫(huà)面播放與廣播系統(tǒng)同步），并冗余設(shè)計(jì)。

3.3.3視頻監(jiān)控系統(tǒng)

CCTV系統(tǒng)由車輛視頻監(jiān)控服務(wù)器、監(jiān)控PIS觸摸屏、視頻存儲(chǔ)裝置（數(shù)字視頻硬盤(pán)）、車輛以太網(wǎng)和交換機(jī)、攝像頭及配線和電源等組成。與多媒體系統(tǒng)一樣，放置在司機(jī)室的視頻監(jiān)控服務(wù)器也要冗余設(shè)計(jì)。該系統(tǒng)需具備以下功能。

（1）監(jiān)控功能：實(shí)現(xiàn)司機(jī)監(jiān)控，每節(jié)車廂都會(huì)配置獨(dú)立的視頻監(jiān)視系統(tǒng)，讓司機(jī)可以實(shí)時(shí)監(jiān)視車上的異常情況，也能在控制中心和車輛段監(jiān)視。

（2）錄像功能：列車上的所有監(jiān)視視頻應(yīng)能存儲(chǔ)在視頻監(jiān)視存儲(chǔ)設(shè)備，列車上的所有監(jiān)視視頻應(yīng)能存儲(chǔ)在視頻監(jiān)視存儲(chǔ)設(shè)備，每列車至少配置2個(gè)視頻記錄儀（存儲(chǔ)服務(wù)器），實(shí)現(xiàn)2個(gè)司機(jī)室備份功能。

（3）數(shù)字水?。篊CTV圖像存儲(chǔ)需具備水印技術(shù)，以辨別圖像真?zhèn)?，方便取證。當(dāng)擅自修改一段錄像時(shí)（刪除／添加／編輯其中圖像），此段錄像的水印消失。

（4）上傳功能：列車上傳的監(jiān)視視頻應(yīng)能通過(guò)車地?zé)o線通信單元傳到控制中心和車輛段，供值班員人員查看和記錄。

綜上可知，IPIS系統(tǒng)在實(shí)現(xiàn)乘客信息系統(tǒng)基本功能的基礎(chǔ)上，充分利用網(wǎng)絡(luò)資源，并與軌道交通運(yùn)營(yíng)信息相結(jié)合，為乘客提供豐富、完備、創(chuàng)新的信息服務(wù)，同時(shí)提供多種格式的視頻播放功能，是向乘客提供準(zhǔn)確運(yùn)營(yíng)信息和媒體信息的綜合信息系統(tǒng)。其性能穩(wěn)定、功能全面，還有全新且清晰的用戶界面，能夠?qū)崿F(xiàn)高分辨率，數(shù)字信號(hào)傳輸以及多界面切換，豐富的圖文信息。在火災(zāi)、恐怖襲擊等各種非常狀況下，通過(guò)廣播和屏幕提供實(shí)時(shí)的緊急疏散信息，有助于提高服務(wù)及各種信息傳遞效率。

4結(jié)束語(yǔ)

根據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)調(diào)查研究，有的PIS方案采用模塊化設(shè)計(jì)（可插拔板卡設(shè)計(jì)）；有的PIS方案提出了軌道交通線網(wǎng)播控中心（PCC）的集成播控平臺(tái)設(shè)計(jì)方案；有的PIS方案設(shè)計(jì)了基于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的服務(wù)框架。但是上述研究的局限性較強(qiáng)，并沒(méi)有達(dá)到批量投產(chǎn)的條件，無(wú)法滿足實(shí)際應(yīng)用需求。泰弗思研發(fā)的IPIS的優(yōu)勢(shì)和特點(diǎn)：在基本功能的基礎(chǔ)上將網(wǎng)絡(luò)資源與軌道交通運(yùn)營(yíng)信息相結(jié)合，提供豐富、完備、創(chuàng)新的信息服務(wù)；利用跨平臺(tái)的QT開(kāi)發(fā)框架開(kāi)發(fā)圖形界面，實(shí)現(xiàn)全動(dòng)態(tài)信息播報(bào)效果，同時(shí)提供多種供運(yùn)營(yíng)方選擇視頻格式的播放功能：且該系統(tǒng)的使用能夠最大限度地提升運(yùn)營(yíng)服務(wù)水平、降低人工成本，同時(shí)可以在運(yùn)營(yíng)期間進(jìn)行不間斷地工作，能夠播放海量的資訊，進(jìn)而提高應(yīng)急處理能力，提高城市地鐵的科技形象。

作者簡(jiǎn)介：

許亮（1985—），本科，工程師，研究方向：機(jī)電工程。