論物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在城市智能交通建設(shè)中的應(yīng)用

武治發(fā)

摘要： 人們從物聯(lián)網(wǎng)概念的興起到技術(shù)運(yùn)用落地只用了很短的幾年時(shí)間。如今，人們普遍認(rèn)為物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是繼互聯(lián)網(wǎng)和移動(dòng)通信技術(shù)之后，人類信息產(chǎn)業(yè)中的又一項(xiàng)革命性的技術(shù)。隨著我國(guó)城鎮(zhèn)化進(jìn)程的逐漸深入，城市的人口數(shù)量也越來(lái)越多，隨之而來(lái)的汽車數(shù)量、城市交通擁堵現(xiàn)象為城市居民的生產(chǎn)生活造成了不良的影響。并且，其環(huán)境的污染、能源的大量消耗等問(wèn)題是世界各個(gè)國(guó)家所共同需要應(yīng)對(duì)的嚴(yán)峻問(wèn)題，借助物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)建設(shè)城市智能交通已經(jīng)迫在眉睫。

Abstract： We only use several years to achieve the application of Internet of things technology from the rise of the concept. Now， it is generally believed that the Internet of things technology is another revolutionary technology in the human information industry following the Internet and mobile communication technology. With the gradual deepening of China's urbanization process， the city's population is also increasing， and the number of cars， urban traffic congestion phenomenon have caused a negative impact on the production and living of urban residents. Moreover， the pollution of the environment， the consumption of energy and other issues are the common problems that all countries in the world need to deal with， so by means of the Internet of things technology to build urban intelligent transportation is imminent.

關(guān)鍵詞： 物聯(lián)網(wǎng)；智能交通系統(tǒng)；移動(dòng)通信技術(shù)

Key words： Internet of things；intelligent transportation system；mobile communication technology

中圖分類號(hào)：F274 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2017）15-0065-02

0 引言

城市智能交通系統(tǒng)的建立，極大地扭轉(zhuǎn)了城市交通堵塞、減緩交通擁擠的現(xiàn)象，是一項(xiàng)高效、科學(xué)的技術(shù)措施，當(dāng)前國(guó)內(nèi)外越來(lái)越受重視[1]。不僅如此，利用射頻技術(shù)、傳感器技術(shù)、GPS等信息傳感設(shè)備孕育而生的物聯(lián)網(wǎng)能夠?qū)⑺形锲泛突ヂ?lián)網(wǎng)進(jìn)行智能連接，再利用通訊技術(shù)，完成了對(duì)網(wǎng)絡(luò)的物體進(jìn)行智能化識(shí)別、跟蹤、定位、監(jiān)控和管理。

1 建設(shè)基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的城市智能交通存在的困境

現(xiàn)階段，智能交通的信息數(shù)據(jù)還并沒(méi)有完全實(shí)現(xiàn)全天候的提供現(xiàn)場(chǎng)信息的能力。城市智能交通在建設(shè)的過(guò)程中仍會(huì)面臨的困境：一是智能交通流的集散點(diǎn)布置過(guò)多；二是智能交通流的路線、流量往往時(shí)常發(fā)生變化，其路線與車輛流量并不穩(wěn)定；三是交通運(yùn)輸?shù)墓ぞ哳悇e不盡相同，其速度也有很大差異大；四是交通客流、車流以及車流之間存在很多交叉，彼此干擾大；五是城市智能交通必須要有大量的附屬設(shè)施以及交通管理設(shè)施；六是城市智能交通的車輛管理牽涉到交通路面包括運(yùn)輸、公安、城建等很多單位部門(mén)。但是現(xiàn)階段并沒(méi)有妥善處理城市交通擁堵、疏通以及車輛動(dòng)態(tài)誘導(dǎo)行之有效的手段，故而全面加強(qiáng)突發(fā)交通事件的應(yīng)急處理能力成為建設(shè)城市智能交通的當(dāng)務(wù)之急。

2 建設(shè)基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的城市智能交通架構(gòu)

通過(guò)每一種不同方法收集路面交通的信息，充分融入物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，全面交通路面中的公交、出租車以及車輛的日常運(yùn)營(yíng)現(xiàn)實(shí)水平，通過(guò)車載的GPS系統(tǒng)與無(wú)線通訊技術(shù)的移動(dòng)車檢測(cè)手段，完成路網(wǎng)全景式，最終得以呈現(xiàn)交通中的車輛流量、路面占有率、車輛行車的均速，時(shí)間等一系列的交通信息，并且實(shí)施全方位、全天候的監(jiān)測(cè)。

全方位收取路網(wǎng)的交通信息，用諸如數(shù)學(xué)建模、數(shù)據(jù)融合、無(wú)線傳輸、人工智能、警用GIS系統(tǒng)等相關(guān)技術(shù)，盡可能地完成以公交優(yōu)先、公眾車輛以及特殊車輛優(yōu)先的最優(yōu)路徑規(guī)劃[2]，與此同時(shí)，完成對(duì)路面突發(fā)事件的交通管制、動(dòng)態(tài)誘導(dǎo)以及面臨交通堵塞的預(yù)警功能。利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對(duì)交通路網(wǎng)的流量進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析預(yù)測(cè)與對(duì)現(xiàn)實(shí)交通狀況展開(kāi)判斷，給路面交通的控制策略、路網(wǎng)建設(shè)還有有關(guān)城市交通規(guī)劃給予意見(jiàn)與建議。

上述是以物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在城市智能交通架構(gòu)中關(guān)于建設(shè)路網(wǎng)交通信息采集的相關(guān)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，以便能夠更好地整合交通信息，給城市交通信息數(shù)據(jù)平臺(tái)提供一個(gè)全景式、多角度的整體服務(wù)。城市智能交通系統(tǒng)正是通過(guò)路網(wǎng)立體式交通信息完成第一時(shí)間的全天信息分析與獲取，充分結(jié)合車載GPS定位設(shè)備與各個(gè)通訊手段，達(dá)到行車路徑的最優(yōu)處理、車輛動(dòng)態(tài)誘導(dǎo)、信號(hào)控制的物聯(lián)網(wǎng)交通管理控制與智能綠波控制。以下為基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的城市智能交通架構(gòu)：

一是中心性子系統(tǒng)。這個(gè)系統(tǒng)涵蓋了路面交通管理的10個(gè)子系統(tǒng)，分別是：維護(hù)與工程管理子系統(tǒng)、突發(fā)事件管理子系統(tǒng)、收費(fèi)管理子系統(tǒng)、尾氣排放管理子系統(tǒng)、商用車輛管理子系統(tǒng)、提供信息服務(wù)的子系統(tǒng)、管理公共交通的子系統(tǒng)、車輛運(yùn)行和貨運(yùn)調(diào)度管理子系統(tǒng)及數(shù)據(jù)分析管理子系統(tǒng)等。這10個(gè)子系統(tǒng)的一致的特點(diǎn)，便是在空間位置的選擇上不需要受到實(shí)際交通基礎(chǔ)設(shè)施的限制，有著非常強(qiáng)的空間獨(dú)立性。

二是旅行者子系統(tǒng)。這個(gè)系統(tǒng)主要是以從事旅行服務(wù)業(yè)的人員以及旅行人員作為設(shè)計(jì)對(duì)象，通過(guò)城市智能交通系統(tǒng)中的有關(guān)功能完成了對(duì)各種存在的旅行模式進(jìn)行有效服務(wù)。

此外，再充分配合個(gè)人信息訪問(wèn)子系統(tǒng)以及遠(yuǎn)距離旅行支持子系統(tǒng)，利用通訊設(shè)備和別的類型子系統(tǒng)間實(shí)施直接的信息傳遞。

三是區(qū)域型子系統(tǒng)。這個(gè)子系統(tǒng)包括道路運(yùn)行狀況、收費(fèi)、安全監(jiān)控、停車管理及商用車輛核查等子系統(tǒng)。

四是車輛型子系統(tǒng)。這一系統(tǒng)具體裝置于交通行駛的車輛上，按照每一種類型的車輛，可把這一系統(tǒng)劃分為公交車輛、出租車輛子、商用車輛、普通車輛、緊急車輛和維護(hù)與工程車輛子系統(tǒng)。

3 建設(shè)基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的城市智能交通的運(yùn)用

3.1 無(wú)線射頻識(shí)別技術(shù)

無(wú)線射頻識(shí)別技術(shù)屬于一種便于操控簡(jiǎn)單實(shí)用，在進(jìn)行識(shí)別時(shí)不需要人工干預(yù)，適合用于自動(dòng)化控制管理的一門(mén)應(yīng)用技術(shù)。它的識(shí)別功能既能支持只讀工作模式，同時(shí)也能支持讀寫(xiě)模式，無(wú)需物體間的接觸或瞄準(zhǔn)；其性能不會(huì)受到油漬、霧霾污染等氣候環(huán)境的影響，適應(yīng)環(huán)境變化的能力較強(qiáng)；無(wú)線射頻識(shí)別技術(shù)產(chǎn)品運(yùn)用最廣泛的領(lǐng)域還是在交通運(yùn)行管理上，能識(shí)別距離較長(zhǎng)，例如常用于不停車公路收費(fèi)和自動(dòng)識(shí)別車牌等。

其實(shí)，無(wú)線射頻自動(dòng)識(shí)別技術(shù)獨(dú)特的優(yōu)越性，其他識(shí)別技術(shù)是不可比擬的：

第一， 識(shí)別讀取數(shù)據(jù)能力強(qiáng)。在沒(méi)有光源，甚至物品有外包裝的情況下，也能夠準(zhǔn)確無(wú)誤地讀出相關(guān)數(shù)據(jù)。有效識(shí)別的距離較大，當(dāng)讀取自帶電源的主動(dòng)標(biāo)簽時(shí)，無(wú)線射頻自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)有超過(guò)三十米的有效識(shí)別距離。

第二，識(shí)別讀取數(shù)據(jù)的速度快。識(shí)別解讀器能在第一時(shí)間準(zhǔn)確讀取到進(jìn)入磁場(chǎng)范圍內(nèi)的車輛信息，也可以同時(shí)讀取多個(gè)標(biāo)簽，實(shí)現(xiàn)批量次車輛信息的識(shí)別。

第三，技術(shù)的使用年限更長(zhǎng)，其應(yīng)用區(qū)域更廣。具備無(wú)線電通信方式，能夠使無(wú)線射頻識(shí)別技術(shù)應(yīng)用在放射性環(huán)境或遭受粉塵等污染的環(huán)境，封閉式的技術(shù)路徑使其壽命遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)條形碼識(shí)別技術(shù)。

第四，具有動(dòng)態(tài)更改標(biāo)簽數(shù)據(jù)的功能。其目的是通過(guò)編程器而賦予RFID電子標(biāo)簽實(shí)現(xiàn)交互式便攜數(shù)據(jù)文件，寫(xiě)入標(biāo)簽時(shí)比打印條形碼的速度更快。

第五，正常情況下，標(biāo)簽與解讀器的通信頻率達(dá)到50～100次/秒，所以，只要附著RFC標(biāo)簽的物體在解讀器的有效識(shí)別范圍內(nèi)，就能實(shí)施對(duì)該物體的位置和動(dòng)態(tài)進(jìn)行監(jiān)控及追蹤。

3.2 無(wú)線射頻技術(shù)的模塊分析

根據(jù)智能交通監(jiān)控系統(tǒng)的功能屬性和數(shù)據(jù)對(duì)象需求，可以把智能交通監(jiān)控系統(tǒng)分為四種功能型模塊：一是數(shù)據(jù)顯示模塊。該模塊主要展示智能交通監(jiān)控系統(tǒng)可視化階段的數(shù)據(jù)，其通用性很強(qiáng)，是全面展現(xiàn)系統(tǒng)數(shù)據(jù)信息體現(xiàn)的重要模塊。二是信息管理模塊。這是具有較好通用性的職能模塊，是實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)功能必不可少的模塊。三是數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊。是實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)顯示模塊功能的一個(gè)輔助型模塊，當(dāng)數(shù)據(jù)處理對(duì)象不斷增加，接近飽和狀態(tài)時(shí)，使用數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊可以有效提升數(shù)據(jù)檢索效率；四是數(shù)據(jù)設(shè)置模塊。該業(yè)務(wù)模塊屬于物聯(lián)網(wǎng)中計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)中的核心模塊，根據(jù)系統(tǒng)功能設(shè)置的相關(guān)參數(shù)及監(jiān)控的對(duì)象數(shù)據(jù)都能主要呈現(xiàn)在這個(gè)模塊中。

3.3 瞬時(shí)值監(jiān)測(cè)與歷史值監(jiān)測(cè)

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能交通監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用，對(duì)瞬時(shí)值監(jiān)測(cè)其主要目的是實(shí)現(xiàn)對(duì)監(jiān)測(cè)對(duì)象的實(shí)時(shí)監(jiān)控，重點(diǎn)關(guān)注可視化數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)變化特性。對(duì)收集的數(shù)據(jù)信息量并非要進(jìn)行固定值的靜態(tài)比較，而是要根據(jù)對(duì)各個(gè)監(jiān)測(cè)對(duì)象采集到實(shí)時(shí)的靜態(tài)信息，通過(guò)肉眼視覺(jué)延遲的感受實(shí)現(xiàn)對(duì)實(shí)時(shí)信息進(jìn)行的對(duì)比。

對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)歷史值監(jiān)測(cè)的意義在于觀測(cè)數(shù)據(jù)的變化趨勢(shì)，通過(guò)數(shù)據(jù)的變化過(guò)程，來(lái)分析判斷道路交通流的運(yùn)行狀況。

因此，如何才能把數(shù)據(jù)本身與比較信息解釋得更為客觀全面，是智能交通監(jiān)控系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵。

3.4 監(jiān)控系統(tǒng)可視化分析

根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)組成元素分析，通過(guò)傳感層一般是采集到道路路面受力狀態(tài)的數(shù)據(jù)，傳輸層是把預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)所采集來(lái)的電信號(hào)通過(guò)無(wú)線手段傳輸?shù)接?jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)，服務(wù)器再把貯存在數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)處理，從而來(lái)應(yīng)用層監(jiān)控客戶端發(fā)輸送的請(qǐng)求，并且把最終的數(shù)據(jù)情況呈現(xiàn)到屏幕上來(lái)。在這過(guò)程中，監(jiān)控系統(tǒng)中的可視化技術(shù)重點(diǎn)應(yīng)用在自后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器到前臺(tái)客戶端的環(huán)節(jié)。

所以，監(jiān)控重點(diǎn)是客戶端的實(shí)際呈現(xiàn)的狀態(tài)，其所見(jiàn)內(nèi)容一方面涵括了傳感器所得到的數(shù)據(jù)信息，另一方面也涵括了計(jì)算機(jī)監(jiān)控計(jì)算即時(shí)監(jiān)控到的參數(shù)信息，也只有完善的應(yīng)用配合方可實(shí)現(xiàn)在客觀角度實(shí)現(xiàn)智能的要求。

綜上所述，物聯(lián)網(wǎng)如今被視為繼計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)后，信息產(chǎn)業(yè)的第三次浪潮，物聯(lián)網(wǎng)也是信息產(chǎn)業(yè)的全新領(lǐng)域，其發(fā)展對(duì)普通人群的生產(chǎn)生活和社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展都會(huì)產(chǎn)生巨大影響。隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的推廣應(yīng)用，必然推動(dòng)著交通運(yùn)輸業(yè)朝著智能化、標(biāo)準(zhǔn)化的方向發(fā)展，智能交通必將是交通事業(yè)朝著健康可持續(xù)發(fā)展的必然路徑，是交通事業(yè)的一場(chǎng)革命。

本文以物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在城市智能交通建設(shè)的系統(tǒng)領(lǐng)域中出現(xiàn)的數(shù)據(jù)類別多、信息量大、數(shù)據(jù)之間關(guān)系龐雜等現(xiàn)實(shí)的問(wèn)題為分析論點(diǎn)，提出了對(duì)于解決上述問(wèn)題所有的積極影響，并展開(kāi)了相應(yīng)地驗(yàn)證與實(shí)踐。

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