基于物聯網的智慧城市交通安全監控

賈國強 鐘金龍 刁云馨 劉春宏 李湘文

摘 要 智慧城市是一個系統，這個系統通過收集城市里的各種數據，為城市未來的工作進行數據分析。而我們則是基于物聯網（IOT）收集數據，將收集的數據存儲在中央數據庫中用于數據分析，同時通過接入點將這些數據發送到中央控制中心，當數據超過閾值，模型將觸發警報系統。智慧城市模型包括網絡、雷達和速度監控系統。通過雷達系統來實時測量車輛速度，當車輛超速時，網絡和攝像機就將會被激活，隨即捕獲收集超速車輛的視頻、圖像、顏色、車牌等信息，將捕獲收集的數據發送到中央控制中心，由中央控制中心將收到的信息發送給管理層。

關鍵詞 物聯網;智慧城市;智能安全;無線傳感網

引言

物聯網（The Internet of? Things，IOT）是一個將物和物相連接的互聯網。物聯網的用戶端已經延展到了任意物品之間， 并使用虛擬的網絡來進行連接， 使人能夠超越時空的局限性有效地控制物理實體， 之后再進行信息流的交換[1]。它通過實時收集數據與訪問互聯網，從而進行計算機化管理。對于智慧城市而言，物聯網的模型框架必須以綠色、互聯、開放、集成和數字為核心[2]。智慧城市將采用一種以綠色和城市經濟為特點的智能模型，以此用來解決全球可持續性問題，并通過使用其模型來為智慧城市的布局，構建綠色和創新的城市生態系統。因此，在構建智慧城市時，會利用物聯網對資源、基礎設施、公用事業、服務和綠色生態系統等方面進行數據分析與統計，并通過利用可替代能源來避免不可持續的投資，從而建立起社會技術互補性智慧城市。智慧城市的核心是以一種更智慧的方法通過利用以物聯網、云計算等為核心的城市生活[3]。

關于基于物聯網的智慧城市交通安全監控，我們將會利用先進的監控系統[4]，用來探索實現智能網間工作城市的新方法。我們將通過對城市道路環境的監控與互聯網的連接，不僅給交通管理部門提供實時安全且迅捷的交通情況，還要使交通監管部門更加方便快捷與準確決策。

1網絡框架設計

隨著智能硬件產品的大量出現與接觸，人們對于智能硬件產品已經從最開始的不安與懷疑，轉變為了現在的認可與期待。智能硬件產品具有減少勞動力、便捷生活和提供信息等優點，導致目前智能硬件產品的市場需求升高。而智慧城市交通安全監控更是具備智能、便捷、安全、準確的特點，它通過網絡與速度監控系統、車速傳感監測、溫度和天氣監測系統、地理信息系統等系統，進行精確的數據分析與計算，從而向交通管理部門規劃出一條安全迅捷的交通路線[5]，并且實時通報出行天氣環境。所有的系統將采用太陽能發電系統進行供電，不僅將外部電源的需求降至最低，也可以用于電力備份。

1.1 網絡與速度監控系統（WSMS）

網絡和速度監控系統（WSMS）如圖1所示，WSMS通過監控行車速度等參數確保道路乘客的安全，有助于防止交通意外事故的發生。其中雷達系統是通過安裝在城市不同地點的激光傳感器，進行對車輛速度的監控[6]。如果發現車輛速度高于系統規定的特定區域的限制，那么與SWMS系統的攝像機將進行捕獲違章車輛的圖像，并收集其車輛編號、車輛顏色等信息，然后發送至中央控制中心，最后由中央控制中心將收集到的車輛信息通過移動應用程序廣播給警察，對于違章車輛進行相應的處罰。

車速傳感器（雷達系統）：通過利用雷達傳感器完成車輛速度的測量。它的工作原理是通過向車輛發出信號與接收車輛反饋信號來測量車輛速度。當發射的微波信號被傳送到車輛后會接受到來自車輛的反射信號，利用雷達系統對接收到的反射信號進行數據分析，然后確定出車輛是否通過、行車音量、行駛車道、駕駛速度和車身長度等信息。

攝像機：是將攝像機與雷達系統一起使用。如果雷達檢測到車輛超速，那么攝像機就會立即開始捕捉該車輛的違規圖像，隨即將收集到的有關該汽車的信息發送至中央控制中心。

超聲波傳感器：該傳感器是用于測量兩輛車的距離。如果行駛中的兩車之間安全距離過小或預計會發生碰撞時，那么報警系統將會把消息發送給特定的服務器，由服務器進行數據處理于反饋給駕駛員。

1.2 車速傳感監測

車速監測傳感器通過利用安裝在車輛前部的超聲波傳感器來檢測前方是否有人（障礙物）擋道。而且這些傳感器可以通過測量駕駛者的車輛與直接駛到車輛前部的附近障礙物之間的距離，通過嗶嗶聲或儀表板顯示的方法，進而將信息反饋給駕駛者。因此，當你的車感覺到前方即將發生碰撞事件，而你又未使用剎車制動，那么它就會向你發出嗶的聲音對你進行提醒，有助于盡量減少或防止碰撞。另外，你也需要確保傳感器的干凈清潔，不能有碎屑或貼紙的覆蓋。

1.3 溫度和天氣監測系統（TWMS）

溫度和天氣監測系統（TWMS）如圖2所示，TWMS可以持續實時監測溫度和天氣。

溫度傳感器：通常是熱電偶或電阻式溫度檢測器，通過電信號進行溫度測量。當外界溫度發生變化時，由兩種不同的金屬制成的熱電偶（T/C）方向上將會產生一個電壓，從而對溫度進行測量。

1.4 微控制器

單片機用于控制設備和交互對象，然后通過這些對象感知和控制物理和數字世界中的對象。

2車聯網實施方案

我們可以通過使用虛擬城市對智慧城市交通安全監控進行模擬與數據統計，在通過將不同的傳感器如溫度傳感器、濕度傳感器、煙霧傳感器、壓電報警器、聲音傳感器、運動傳感器、火災報警器、攝像頭、地理信息系統和太陽能系統連接在一起所構成的一個智慧城市模型。在城市的各個不同區域安裝設置的雷達系統會構成一個龐大的速度監測系統（WSMS）;和在城市的不同區域安裝的火災探測傳感器和攝像機構成火災探測系統（FDS）;以及利用溫度傳感器和壓力傳感器共同工作，構成溫度和天氣監測系統;總的來說，智慧城市交通安全監控模型中，數據將由大量不同的傳感器收集并通過訪問點發送到中央存儲庫，經過由控制傳感器的微控制器單元與有線或無線接入點相連的道路進行數據傳遞，統一對數據進行集中處理。其中圖3顯示的是車速數據顯示。

3拓展應用領域

自動停車管理系統：通過使用無線來采集停車位占用信息，然后利用智能手機等可視化平臺向市民提供停車位信息，并對違反停車規定的駕駛者處以罰款。而該模型將在以下三層模式中工作，其中最底層連接到傳感器，然后中間層連接到轉發器，而后最上層連接到互聯網設備的基站，最后在移動應用程序中廣播有關停車位是否空缺、具體位置等信息。

城市建筑安全監測系統：使用基于智慧城市監測的無線傳感器網絡。這是因為在城市里的建筑物的使用時間都是不統一的，萬一忘記維修不僅是對交通造成影響，更是對城市安全造成巨大危害，其中包括道路、水壩、橋梁等建筑，對這些建筑的結構安全監測是一個非常重要的，這是因為每一個疏忽和誤判都可能是致命的，具有造成危及生命的可能。因此，我們提出將無源無線傳感器嵌入到建筑物結構中，將在目的地收集的數據反饋給控制室，用于確定任何可能在發生的異常情況，早期發現和預防危險。

4結束語

我們對于基于物聯網的設計與開發進行了重點的介紹，同時也對未來智慧城市建筑物安全監控進行了推論，通過對濕度、溫度、噪音等幾個變量進行數據處理分析，智慧城市交通安全監控能夠在新技術推動下，以非常創新和變革的方式進行“智能”交通監管。并且隨著物聯網技術的快速發展，我們可以確定智慧城市交通安全監控將是智慧城市的關鍵。

參考文獻

[1] 彭程，黃辰.基于物聯網的智能家居系統[J].物聯網技術，2014， 4（11）：84-86.

[2] 李彩珊.物聯網與移動互聯網的融合發展研究[J].電信技術，2019 （12）：32-33，38.

[3] 周玲，李湘文，張雙，等.MIMO-OFDM系統中檢測器復雜度與性能分析[J].艦船電子工程，2018，38（7）：96-99.

[4] 馬麗偉.高速公路機電監控系統的現狀與發展[J].交通世界，2016 （33）：118-119.

[5] 周玲，李湘文，張雙.一種基于新訓練序列的正交頻分復用（OFDM）接收機設計[J].艦船電子工程，2018，38（10）：84-87，183.

[6] 張宇輝.基于運行車速的路線一致性設計研究[J].北方交通，2010 （4）：3-6.

作者簡介

賈國強（1979-），男，四川宜賓人;畢業院校：成都理工大學，學歷：碩士，職稱：助教，現就職單位：成都理工大學工程技術學院，研究方向：物聯網工程。