高速公路貨物運輸物聯網體系架構探討

潘斯航

（長安大學 汽車學院，陜西 西安 710064）

高速公路貨物運輸物聯網體系架構探討

潘斯航

Pan Sihang

（長安大學 汽車學院，陜西 西安 710064）

隨著高速公路信息化水平不斷提高，公路運輸行業中通訊信息網絡也正朝著數據化、移動化和多媒體化方向發展，有了全球定位系統、地理信息系統和數據庫的建立，使得物聯網在高速公路貨物運輸方面基本滿足推廣和應用的需要。文中在論述物聯網基本概念及技術架構的基礎上，從3個不同角度對高速公路貨運的物聯網體系結構進行探討，主要包括高速公路貨運感知信息綜合處理體系結構、高速公路貨運應用系統體系結構和高速公路貨運業務運營支持平臺結構，從而為物聯網在高速公路貨運的推廣和應用提供了有效的技術支持。

高速公路貨物運輸；物聯網；體系結構

1 概 述

物聯網是指基于互聯網、傳統電信網等信息承載體，使所有能夠被獨立尋址的普通物理對象實現互聯互通的網絡[1]。概括地說就是物物相連的互聯網，即通過射頻識別（RFID）、紅外感應器、全球定位系統、激光掃描器等信息傳感設備，按約定的協議，把任何物品與互聯網相連接，進行信息交換和通訊，以實現對物品的智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理的一種網絡。

從技術架構上來看，物聯網可分為 3層：感知層、網絡層和應用層[2]。感知層由各種傳感器以及傳感器網關構成，感知層是物聯網發展和應用的基礎，它的作用相當于人的眼、耳、鼻、喉和皮膚等神經末梢，是物聯網識別物體，采集信息的來源，其主要功能是識別物體，采集信息；網絡層立足于感知層，它是由各種私有網絡、互聯網、有線和無線通訊網、網絡管理系統和云計算平臺等組成，相當于人的神經中樞和大腦，負責傳遞和處理感知層獲取的信息；應用層是物聯網和用戶（包括人、組織和其他系統）的接口。物聯網的體系架構如圖1所示。

根據我國物聯網“十二五”規劃，物聯網重點應用領域包括智能交通、智能物流等，每個領域物聯網應用的質量都會給我國整個物聯網產業帶來直接的影響[3]。高速公路 “十二五”發展規劃和高速公路“十二五”信息化規劃為高速公路貨物運輸的物聯網整體規劃提供了一個非常好的支撐，如今 20個省（區、市）實現了高速公路聯網監控，路網監控與信息采集設備布設逐步加密，部分高速公路重要路段實現了全程監控；開發了1:250 000全要素全國公路電子地圖、1:50 000全國農村公路電子地圖等；各地建設了超限運輸車輛監控、治超監測站遠程監控等系統，部分省市實現了省內監測站點治超管理信息聯網，車輛超載超限率控制在 5%以內，在治超工作中發揮了重要作用。隨著高速公路信息化水平不斷提高，公路運輸行業中通訊信息網絡也正朝著數據化、移動化和多媒體化方向發展，有了全球定位系統、地理信息系統和數據庫的建立，使得物聯網在高速公路貨物運輸方面基本滿足推廣和應用的需要。

文中在論述物聯網基本概念及技術架構的基礎上，從 3個不同角度探討高速公路貨運的物聯網體系結構，包括高速公路貨物運輸感知信息綜合處理體系結構、高速公路貨物運輸應用系統體系結構、高速公路貨物運輸業務運營支持平臺結構，從而為物聯網在高速公路貨運的推廣和應用提供了有效的技術支持。

2 物聯網技術應用于高速公路貨物運輸的重要意義

據統計，2013年國民生產總值是47.3萬億元，物流產值占國民生產總值的 18%，約為 8.5萬億元，而高速公路貨運總收入為1.2萬億元，大約占物流產值的 14%。因此，必須對高速公路貨物運輸給予高度重視，而高速公路信息技術的發展在一定程度上提升了高速公路貨物運輸的專業化水平，尤其是物聯網技術在高速公路貨物運輸中的運用更是對公路物流的發展起到了不可忽視的作用。物聯網技術的使用提高了高速公路收費管理效率和服務水平。如今，高速公路收費方式大部分是人工取發IC卡，是以一定間隔在高速公路上或高速公路的入口和出口處設立收費站。但這類收費站通常都存在交通擁擠、現金處理繁瑣、換卡逃費和逃逸交費（駕駛員繞過收費站）等問題。人工收費站會在路中間設置欄桿，只有在付費之后欄桿才會自動升起放車通行。當車流量很大時會排起很長的隊，嚴重影響了車輛的通行效率。隨著物聯網相關產品技術日益成熟，高速公路智能化不斷提高，將來出入高速不只是取發IC卡的過程，而是擁有一套完整的高速公路車載信息服務系統的過程。現有高速公路路段已經對高速公路干線、互通立交、隧道等重點路段進行監視，一些車流量大的高速公路上已經部署全程監控系統，實現對交通流量和交通運行情況的監視。隨著物聯網技術應用，高速公路收費、監控系統將擺脫傳統的單一收費、監控功能，必將與公路沿線行駛車輛測速抓拍系統、卡口車輛識別系統、交通事件檢測和分析系統、車輛多路徑識別系統以及關鍵點氣象信息檢測系統組成智能交通物聯網系統，通過后臺核心服務器進行數據挖掘、采集、分析和處理等過程，把實時交通路況信息與預測路況信息發布到高速公路前端可變情報板和高速公路智能車載信息服務系統單元設備上，通過物聯網智能化技術，最大限度地提高高速公路通行能力和服務能力。

3 高速公路貨物運輸物聯網體系結構

高速公路貨運物聯網以提高高速公路運輸市場競爭能力、增運增收為目標，向貨主提供優質服務。高速公路物聯網應用目標：一是提高高速公路運輸效率和安全，二是更好地服務貨主、提高服務水平。文中設計的高速公路貨運物聯網體系結構，包括高速公路貨物運輸感知信息綜合處理體系結構、高速公路貨物運輸應用系統體系結構和高速公路貨物運輸業務運營支持平臺結構。

3.1 高速公路貨物運輸感知信息綜合處理體系結構

高速公路貨物運輸物聯網感知信息綜合處理體系結構采用經典的物聯網 3個層次體系結構，底層屬于信息識別層，是用來感知數據的感知層；第 2層網絡層屬于信息傳輸層；頂層則是信息內容應用層。體系結構如圖2所示。

第1層感知層以傳感器、RFID、二維識別碼等技術，實現對“物”的識別。

第2層網絡層通過Internet、專用網、廣電網絡、無線通訊網絡等實現“物與物”之間的通訊和信息的共享。

第 3層應用層是高速公路貨物運輸信息感知中心，實現物聯網下的高速公路貨運的數據服務業務支撐，其中包含多個應用系統。

3.2 高速公路貨物運輸應用系統體系結構

高速公路貨物運輸物聯網應用系統應結合高速公路貨運業務、運營體制，有效集成先進的通訊、自動控制、信息處理、計算機、傳感等技術，提供涵蓋融合通訊、高速公路貨運業務信息化、輔助運營等端到端解決方案，保障高速公路貨運核心業務的安全高效和核心資產的增值[4]。文中設計的高速公路貨運應用系統體系結構如圖3所示。

高速公路貨物運輸物聯網綜合應用系統體系可以為高速公路貨運作業信息化提供核心平臺支撐，在核心平臺上可以根據高速公路貨運業務需求進行快速定制開發，實現高速公路貨運生產建設智能化、客貨營銷社會化、經營管理現代化、安全監控可靠化。

3.3 高速公路貨物運輸業務運營支持平臺結構

高速公路貨物運輸業務運營物聯網體系結構是相對于傳統的物聯網3層結構的一個4層平臺，其中物聯網業務運營支持平臺（Business Operation Support Platform，BOSP）是高速公路貨運業務運營物聯網體系結構的核心，它與其他客戶關系管理系統（Custom Relationship Management，CRM）、業務支撐系統（Business Support System，BSS）、運營支撐系統（Operation Support System，OSS）和管理支撐系統（Management Support System，MSS）屬于同一層，如圖4所示。

4 結 論

在高速公路信息化水平不斷提高的背景下，物聯網在高速公路貨物運輸方面已經基本滿足推廣和需要。文中在論述物聯網基本概念及技術構架的基礎上，從 3個不同的角度探討高速公路貨運的物聯網體系結構，包括高速公路運輸感知信息綜合處理體系結構、高速公路貨物運輸應用系統體系結構和高速公路貨物運輸業務運營支持平臺結構，從而為物聯網在高速公路貨運的推廣和應用提供了有效的技術支持。

[1]Koshizuka N，Sakamura K. Ubiquitous ID：Standards for Ubiquitous Computing and the Internet of Things[J]. Pervasive Computing，IEEE.2010，9 （04）：98-101.

[2]喻嘩. 鐵路物聯網應用需求與前景規劃研究[D]. 北京：北京交通大學，2012.

[3]工業和信息化部.物聯網“十二五”發展規劃，2011.

[4]孫其博，劉杰.物聯網：概念、架構與關鍵技術研究綜述[J]. 北京郵電大學學報，2010，33（3）：1-9.

U495

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10.14175/j.issn.1002-4581.2015.01.005

1002-4581（2015）01-0018-03

2014?10?11