基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能交通控制系統(tǒng)研究

尉糧蘋 馬澤正

【摘 ?要】作為物物相連的互聯(lián)網(wǎng)，物聯(lián)網(wǎng)通過信息傳感設(shè)備，把互聯(lián)網(wǎng)與任何物品相連接，為構(gòu)建智能交通信號(hào)控制與采集的體系提供了可能。論文從基于物聯(lián)網(wǎng)的智能交通系統(tǒng)整體框架入手，并著重分析其在交通控制和信號(hào)采集兩個(gè)子系統(tǒng)中的運(yùn)用，指出物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將全面提升交通管理水平。

【Abstract】As the internet connected to things， the internet of things connects the internet to any object through information sensing devices， making it possible to build a system of intelligent traffic signal control and acquisition. This paper starts with the overall framework of the intelligent transportation system based on the internet of things， and emphatically analyzes its application in the two subsystems of traffic control and information acquisition， and points out that internet of things technology will improve the level of traffic management in an all-round way.

【關(guān)鍵詞】物聯(lián)網(wǎng);技術(shù);智能交通系統(tǒng)

【Keywords】internet of things; technology; intelligent transportation system

【中圖分類號(hào)】TP273+.5 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 【文章編號(hào)】1673-1069（2020）01-0164-02

1 引言

從字面簡單理解，物聯(lián)網(wǎng)就是“物物相連的互聯(lián)網(wǎng)”，其英文名稱是“The Internet of Things”。我們可以這樣理解：互聯(lián)網(wǎng)仍然是物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)和核心，物聯(lián)網(wǎng)在一定程度上，其實(shí)是因特網(wǎng)的一種特殊形式，或者說是在其基礎(chǔ)上，又進(jìn)行了不斷擴(kuò)展和持續(xù)延伸的網(wǎng)絡(luò);進(jìn)一步擴(kuò)展和延伸了客戶端，也就是可以理解為只要是兩個(gè)以上的物品之間，甚至更多的物品互相能夠進(jìn)行即時(shí)通信，或者是自由進(jìn)行信息交換。伴隨著激光掃描器、全球定位系統(tǒng)、紅外感應(yīng)器和射頻識(shí)別（RFID）等技術(shù)的快速發(fā)展，按照事前制定的協(xié)議，物聯(lián)網(wǎng)通過一定的傳感設(shè)備，把因特網(wǎng)與不同的物品相互連接，不斷進(jìn)行它們之間的信息交換，從而可以智能化識(shí)別物品，多方位進(jìn)行管理、監(jiān)測(cè)、定位和跟蹤的一種網(wǎng)絡(luò)。FORRESTER是美國的權(quán)威咨詢機(jī)構(gòu)，根據(jù)他們的預(yù)測(cè)分析，預(yù)計(jì)2020年，世界上跟人與人通信的業(yè)務(wù)相比，物物互聯(lián)的業(yè)務(wù)將達(dá)到30∶1，因此，“物聯(lián)網(wǎng)”被稱為是下一個(gè)萬億級(jí)的產(chǎn)業(yè)。

2 基于物聯(lián)網(wǎng)的智能交通框架設(shè)計(jì)

目前常見的交通系統(tǒng)收集數(shù)據(jù)的方式落后，采集信息的手段單一，對(duì)車輛動(dòng)態(tài)誘導(dǎo)和道路擁堵疏通的多種手段還不能達(dá)到更高要求，實(shí)時(shí)有效處置突發(fā)事件，應(yīng)急能力整體上處于較差水平。智能交通系統(tǒng)是基于物聯(lián)網(wǎng)的框架來進(jìn)行設(shè)計(jì)的，采用無線通訊系統(tǒng)的浮動(dòng)車檢測(cè)技術(shù)和搭載車載定位裝置，結(jié)合線圈、地磁檢測(cè)、視頻和微波等采集交通信息的固定式多種手段，從而可以實(shí)時(shí)收集整個(gè)城市內(nèi)的交通和車輛信息，通過超級(jí)計(jì)算中心，對(duì)最優(yōu)的車行路線和交通指揮方案進(jìn)行動(dòng)態(tài)計(jì)算。

3 智能交通的子系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1 交通控制系統(tǒng)

交通信號(hào)控制系統(tǒng)的體系架構(gòu)，具體包括以下幾個(gè)層次：系統(tǒng)的邏輯結(jié)構(gòu)為三級(jí)，從下而上分別是路口級(jí)、區(qū)域級(jí)、中心級(jí)。信號(hào)控制中心設(shè)備主要包括客戶端、通信服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、中央控制服務(wù)器和區(qū)域控制服務(wù)器等。一些通信網(wǎng)絡(luò)和光端機(jī)構(gòu)成通信的主要部分。檢測(cè)、機(jī)器信號(hào)等則構(gòu)成主要的路口部分設(shè)備。具體的功能劃分進(jìn)一步描述如下。

控制中心級(jí)：這一類主要用在城市和全區(qū)域范圍內(nèi)，順利完成交通控制，積極增強(qiáng)管理功能，主要包括設(shè)定主要的參數(shù)、控制合理的服務(wù)、全面監(jiān)測(cè)整體區(qū)域，等等。

控制區(qū)域級(jí)：主要完成對(duì)交通的區(qū)域信息采集，包括對(duì)信號(hào)處理機(jī)的預(yù)測(cè)優(yōu)化，然后分發(fā)到控制路口去執(zhí)行具體的方案。對(duì)本區(qū)域路口進(jìn)行完善優(yōu)化，同時(shí)區(qū)域控制服務(wù)器還負(fù)責(zé)信號(hào)機(jī)控制和監(jiān)測(cè)信號(hào)。

控制路口級(jí)：采集和上傳完整的數(shù)據(jù)信息，快速履行控制中心的相應(yīng)方案。同時(shí)積極根據(jù)實(shí)際交通路口的需求，科學(xué)智能調(diào)整綠燈時(shí)間，以便有效達(dá)到全局優(yōu)化，使信號(hào)的時(shí)序達(dá)到最大的臨界區(qū)間，路口情況在最大程度上達(dá)到較高的適應(yīng)，從而可以有效保證暢通程度達(dá)到最佳。

3.2 信號(hào)采集系統(tǒng)

采集車輛信息的主要方式比較多，但在目前運(yùn)用廣泛的只有兩種：一種是固定式采集，通過超聲波檢測(cè)儀器、安裝地磁檢查儀器、微波檢測(cè)儀器、環(huán)形線圈、視頻檢測(cè)儀器、電子標(biāo)簽閱讀器等專業(yè)的檢測(cè)設(shè)備，多方位、多角度開展檢測(cè)，有效采集道路斷面的機(jī)動(dòng)車各種信息[1]。因此，為了實(shí)現(xiàn)能夠全天候、實(shí)時(shí)有效采集大量的交通信息，必須使用多種綜合技術(shù)，并實(shí)施多傳感器的信息采集，對(duì)多源信息在后臺(tái)運(yùn)行，進(jìn)行結(jié)構(gòu)化描述、數(shù)據(jù)融合等預(yù)處理工作，從而可以為進(jìn)一步的分析提供標(biāo)準(zhǔn)化格式的數(shù)據(jù)。

4 面對(duì)的安全問題

紅外感應(yīng)器和射頻識(shí)別，英文簡稱為RFID，是物聯(lián)網(wǎng)目前的主要傳感技術(shù)，這個(gè)芯片可以嵌入任何產(chǎn)品，是可以被任何人有效感知到的，對(duì)于相關(guān)產(chǎn)品的擁有者來說，有了這樣的一個(gè)系統(tǒng)，就意味著可以輕松駕馭和方便管理。這就需要在安全技術(shù)環(huán)節(jié)上狠下工夫，整合出一套強(qiáng)大并且有力的安全系統(tǒng)?？墒窃诂F(xiàn)在智能交通的研究階段，哪些安全問題有可能會(huì)出現(xiàn)，這些安全問題如何進(jìn)行有效解答，如何進(jìn)行信息屏蔽等，這些問題其實(shí)都非常復(fù)雜，甚至遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠清晰，因?yàn)樵诓粩喟l(fā)展中可能會(huì)出現(xiàn)更多的新情況。但是并不意味著這些問題就可以不去解決，尤其是對(duì)于管理平臺(tái)的這些供應(yīng)商而言。如果解決安全技術(shù)問題不太理想，那么物聯(lián)網(wǎng)或許將成為提供信息的一個(gè)方便平臺(tái)，但不過是來供競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手使用的，那么它的價(jià)值必然就會(huì)遭遇到非常大的質(zhì)疑，當(dāng)然再也不會(huì)有企業(yè)敢于并且愿意進(jìn)一步去使用。

根據(jù)自身的特點(diǎn)屬性，除了面對(duì)移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)超越了傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)安全問題之外，“物體與物體之間的互聯(lián)網(wǎng)”在安全方面必然還有著一些特殊的要求，并且完全不可能等同于已有移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的安全。這是因?yàn)槲锫?lián)網(wǎng)的構(gòu)成元素都是大量的機(jī)器和設(shè)備，自然缺乏有效的監(jiān)測(cè)裝置，并且設(shè)備的集群往往異常龐大。正是這些相關(guān)設(shè)備的屬性造成了物聯(lián)網(wǎng)在安全問題上的特殊要求。這些問題主要有以下幾個(gè)方面。

感知節(jié)點(diǎn)和物聯(lián)網(wǎng)機(jī)器的本地安全問題。由于“物體與物體之間的互聯(lián)網(wǎng)”在一定意義上可以取代人類，經(jīng)常完成一些相對(duì)機(jī)械、極度危險(xiǎn)和十分復(fù)雜的工作。所以感知節(jié)點(diǎn)和物聯(lián)網(wǎng)機(jī)器在多數(shù)情況下，肯定是不需要人去監(jiān)控的，那么在“缺乏人類”的場(chǎng)景部署中，黑客攻擊者接觸這些設(shè)備非常容易，從而輕松對(duì)他們進(jìn)行控制，造成極大的損害，甚至取代本地計(jì)算機(jī)的硬件和軟件。

感知網(wǎng)絡(luò)信息傳輸和安全問題。在通常情況下，一般設(shè)計(jì)對(duì)傳感節(jié)點(diǎn)功能設(shè)計(jì)將比較簡單，并且其自身能量通常使用電池，這樣就不可能擁有相對(duì)復(fù)雜的安全保護(hù)能力[2]。從水文監(jiān)測(cè)到溫度的測(cè)量，從自動(dòng)控制到道路的導(dǎo)航，物聯(lián)網(wǎng)在數(shù)據(jù)傳輸和消息方面并不具有同樣的標(biāo)準(zhǔn)，所以特定的安全保護(hù)體系只能是“不幸的家庭各有各自不幸”。

網(wǎng)絡(luò)信息傳輸?shù)暮诵陌踩珕栴}。核心網(wǎng)絡(luò)的安全保護(hù)通常是相對(duì)完善的、嚴(yán)密的，但是由于物聯(lián)網(wǎng)存在海量的節(jié)點(diǎn)，如果有人故意造成大宗機(jī)器同時(shí)發(fā)送信息，將可能造成網(wǎng)絡(luò)閉塞不堪，嚴(yán)重的情況甚至可能造成整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的崩潰，從而使得整個(gè)網(wǎng)絡(luò)處于被攻狀態(tài)，所有的各項(xiàng)服務(wù)都遭受拒絕，其所造成的損失非常大。智能交通的通信網(wǎng)絡(luò)從安全結(jié)構(gòu)的宏觀層面來看，都是仿照人類傳播的方式而進(jìn)行事先設(shè)計(jì)的，當(dāng)然在一定程度上，并不一定就完全適用于機(jī)器語言。在邏輯上，會(huì)對(duì)現(xiàn)有的安全機(jī)制帶來巨大的影響，將會(huì)造成整個(gè)網(wǎng)絡(luò)機(jī)器和機(jī)器之間的聯(lián)系被強(qiáng)制分割和斷裂，這是網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)者在以后所不得不慎重考慮的一個(gè)重要問題。

5結(jié)語

經(jīng)過上文的分析，在智能交通控制領(lǐng)域大量應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)的各種技術(shù)，將加強(qiáng)智能交通控制標(biāo)準(zhǔn)，并提升相應(yīng)的信息服務(wù)，從而帶來現(xiàn)場(chǎng)的物理實(shí)體控制情報(bào)分析和交通管理的巨大變化。從基于物聯(lián)網(wǎng)的智能交通系統(tǒng)整體框架來看，在交通控制和信號(hào)采集兩個(gè)子系統(tǒng)中，盡管存在網(wǎng)絡(luò)信息傳輸?shù)暮诵陌踩?、感知網(wǎng)絡(luò)信息傳輸、感知節(jié)點(diǎn)和物聯(lián)網(wǎng)機(jī)器的本地安全等問題，但是我們可以欣喜地看到，物聯(lián)網(wǎng)將為構(gòu)建智能化的交通管理系統(tǒng)帶來革命性的變革，對(duì)于人類社會(huì)發(fā)展而言，也能夠使綠色GDP概念進(jìn)一步被廣泛接受，環(huán)境污染將得到更好的治理，這場(chǎng)變革所帶來的巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益值得我們進(jìn)一步關(guān)注。

【參考文獻(xiàn)】

【1】曠利平，黃藝娜.基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能交通信號(hào)燈控制系統(tǒng)[J].南方農(nóng)機(jī)，2019，50（18）：152.

【2】胡哲源，宛巖.物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能交通中的應(yīng)用探索[J].信息記錄材料，2019，20（03）：102-103.