物聯網在交通運輸管理中的應用

李曉蘭

（太原市道路運輸管理局，山西太原030006）

0 引言

物聯網作為新一代信息通信網絡，已經成為現代互聯網通信的重要組成部分。物聯網的核心和基礎仍然是光纖網絡或移動通信網絡，只是在互聯網基礎上進行了通信覆蓋物的延伸和擴展，可以實現物品與物品之間的信息交換，也即物物相聯[1]。物聯網集成了智能感知、識別和普適計算等多種技術，廣泛應用于互聯網融合中，因此又被稱為是繼互聯網、計算機之后的信息產業第三次革命。物聯網的應用非常廣泛，比如實現智能交通、政府工作、工業監控、廣場照明、空氣監測、物流運輸等，大大提升了社會的信息化水平[2]。

本文重點分析物聯網在交通運輸管理領域的應用，比如數據采集、數據傳輸和數據加工處理，然后設計了一個物聯網拓撲結構，描述了物聯網通信采用的ZigBee協議，為物聯網應用提供參考。

1 物聯網技術

物聯網可以通過各種傳感設備進行信息集成，實現數據信息的采集、監控、連接和互動，形成一個巨大的物聯網。物聯網實現了物與物、物與人的集成連接，主要包括三個層次，分別是感知層、網絡層和應用層，詳細描述如下[3]。

1.1 感知層

感知層是物聯網皮膚，能夠實現數據信息采集，感知層采用的軟硬件設備包括攝像頭、二維碼標簽、RFID標簽和讀寫器等，其可以識別物體采集信息，位于物聯網的前端，具有重要的作用和意義。

1.2 網絡層

網絡層是物聯網的神經中樞，能夠實現信息傳輸和處理。網絡層又可以劃分為支撐層和數據層。支撐層包括網絡管理中心、信息中心、智能處理中心，網絡層可以將感知層獲取的信息傳遞給服務器，也可以實現數據的存儲，定義數據結構。

1.3 應用層

應用層則部署于不同的領域，實現物聯網與行業化應用的結合，以廣泛提高社會智能化水平。應用層可以為用戶提供一個強大的圖像交互界面，通過輸入邏輯業務請求管理信息，比如實現物聯網數據采集和加工，利用柱狀圖展示信息，能夠為用戶提供更加豐富的圖形化操作。

2 物聯網在交通運輸管理中的應用

交通運輸管理作為物聯網應用的重要領域，其可以在交通運輸設施、車輛上部署傳感器和攝像頭等，也可以在交通卡口部署RFID設備，實現自動化收費管理。因此，物聯網在交通運輸管理中的應用主要包括三個方面，分別是數據采集、傳輸和分析，以便掌握交通運輸設備的運行狀態，并將這些數據信息發送給系統進行處理。系統功能詳細描述如下：

（1）數據采集。傳感器可以集成到交通運輸設備系統中，實時采集數據，也可將這些數據傳輸到服務器，接收服務器發送的指令數據，實現交通運輸設備的運行現狀監控。

（2）數據傳輸。傳感器采集完畢數據之后，就可以將數據通過ZigBee物聯網傳輸協議發送到匯聚路由器，匯聚路由器收到數據之后，可以利用TD-LTE網絡或行業網發送到服務器，實現數據信息的存儲轉發。

（3）數據分析。服務器收到數據之后，可以針對交通運輸設備運行狀態進行分析，實現信息加工和處理，比如查看交通運行設備是否可靠運行、是否存在故障等，可以及時更換新的交通運輸設備。

交通運輸管理的設備非常多，比如車輛設備、交通卡口的RFID設備、車輛上的通信設備等，因此可以將這些設備與傳感器集成在一起，構建一個新型的物聯網拓撲結構，將采集的數據傳輸到匯聚路由器，然后傳輸到交通運輸服務器上，實現數據信息加工和處理。物聯網作為一個先進的新型互聯網，其可以實現物物互聯，利用ZigBee協議，實現物與物之間的通信。交通運輸管理的物聯網結構如圖1所示[4]。

圖1 物聯網在交通運輸管理系統中的應用架構

交通運輸管理部署的物聯網包括的節點設備非常多，包括傳感器、匯聚路由器、服務器、顯示器或電視墻等。傳感器部署于交通運輸管理設備上，采用先進的單片機感知周圍數據，將其發送給匯聚路由器。匯聚路由器可以集成多個傳感器的數據，實現數據的存儲轉發[4]。傳感器發送數據到匯聚路由器采用ZigBee協議，該協議能夠在短時間內尋找到匯聚路由器節點，同時發出路由呼叫命令，實時更新互聯網結構。ZigBee協議具有很多應用優勢，比如節約數據傳輸時間、提高傳感器的傳輸精準效率，還可以降低傳感器的耗電量，延長傳感器的使用壽命。ZigBee保持一個可擴展的特性，其可以隨時隨地添加新的傳感器，也可以刪減傳感器。ZigBee物聯網協議工作于數據鏈路層，傳輸時可以照匯聚路由器保存的地址表，準確地對目的MAC地址所在的端口進行關聯，利用內部交換矩陣實現數據存儲轉發；如果MAC地址不存在，則可以發送一個廣播數據包到所有端口，端口可以學習且揭露新的MAC地址，將其添加到內部MAC地址表中。使用ZigBee物聯網協議可以將網絡劃分為多個段，每一個段都可以對照MAC地址表，實現信息過濾和轉發，可以有效減少沖突域。匯聚路由器通過TD-LTE網絡將數據傳輸到服務器，能夠利用高速帶寬等特性，提高數據傳輸效率，同時還可以將處理結果輸出到顯示器或電視墻，以便人們進行可視化的分析和處理，做出準確的決策。

3 結語

物聯網作為當前非常先進的萬物互通網絡，其利用先進的ZigBee傳輸協議，能夠實現傳感器、匯聚路由器、服務器之間的數據傳輸，保持網絡的可擴展性，同時還可以根據網絡拓撲結構添加、刪除或更改傳感器節點，進一步提高了物聯網應用性能。交通運輸管理作為物聯網應用的重要領域，可以實時利用物聯網和傳感器采集交通運輸設備的運行狀態數據，及時對設備進行維護、更新，保證交通運輸設備處在精準監控中，提升交通運輸運行效率，提高采集的交通運輸數據質量，為上層決策提供有力的數據支持。