物聯網技術在智慧交通系統中的應用

任利軍

摘 要：為解決城市道路堵塞、通行壓力大的問題，促進物聯網技術在智慧交通系統中的發展，分析了國內外智慧交通管理系統技術發展現狀及物聯網技術的重要作用，分析了物聯網技術在智慧交通系統中的應用，如傳感器技術、RFID技術、無線組網技術、視頻監控與采集技術、GPS 技術等。未來，物聯網技術將促進交通管理模式由被動式管理向主動式管理轉型，交通網絡數據收集與分析也將實現智能化發展。

關鍵詞：物聯網技術;智慧交通系統;應用

0 引言

智慧交通系統（Intelligent Traffic System，簡稱ITS）是在交通管理中運用先進的科學技術，特別是物聯網技術中的信息識別技術、網絡數據傳遞技術、傳感器技術、RFID 技術和智慧控制技術等，優化道路交通運輸和車輛管理，以加強車輛、道路、使用者三者之間的聯系。

1 物聯網技術的作用

智慧交通的發展依賴新技術的發展，物聯網技術的快速興起，促進了智能交通系統的跨越式發展。物聯網技術與傳統的智慧交通系統發展目標在某種程度上吻合，使其在交通運輸領域具有良好的適應性。物聯網技術具有三層架構：感知層、網絡層、應用層。在智能交通的應用中，感知層負責車輛識別、車輛定位和交通流信息數據的采集。網絡層負責將感知層采集的各種交通信息進行數據透傳，數據透傳可以采用有線和無線兩種方式。應用層利用接口電路，將網絡層傳遞的信息通過計算機技術、大數據技術等，對交通流數據進行分析、計算和融合等操作，控制相關設備工作，如信號燈實時在線控制，以及報警應急處理等。將物聯網技術科學有效地運用于智慧交通系統的構建中，可實現對交通系統動態化、智慧化管理，還可以降低系統建設和運行成本，減少交通事故的發生。

2 智能交通系統中物聯網應用的關鍵技術

2.1 傳感器探測技術

傳感器是物聯網感知其運行環境和外部運行環境的關鍵部件，傳感器技術還為信息的傳輸、分析和反饋提供支持。無線傳感器網絡由各種微型傳感器節點組成，這些節點有效地調整到監控區域，并通過無線通信連接到一個有規律的組織網絡。目前，智能交通系統物聯網傳感器技術的主要研發方向包括：先進的測試技術和網絡測控;智能傳感器網絡節點;傳感器網絡組織結構和基本協議;傳感器網絡的自我檢測和控制;傳感器網絡安全問題。

2.2 云計算技術

基于物聯網的智能交通系統中的云計算服務通常是利用外部網絡資源，整合計算實體，所有參與共享的軟硬件相關資源及信息資料都可按要求和需要提供給別的計算機設備。

2.3 射頻識別技術

射頻識別技術，也稱電子標簽，是物聯網在智能交通系統中平穩運行的關鍵技術。它使用射頻信號，通過交變磁場傳輸信息，并利用傳輸的信息來識別物體。它由標簽、閱讀器和天線組成。標簽放置在物體上，以區分物體;閱讀器用于讀取或插入標簽中包含的信息;天線位于標簽和閱讀器之間，用于傳輸信號。

2.4 網絡通信技術

網絡通信技術是物聯網關鍵技術中不可替代的重要部分。在網絡通信技術中，包括了有線技術、無線技術、網關技術等。

2.5 嵌入式系統技術

嵌入式系統技術是集軟硬件、傳感器技術、集成電路技術、電子應用技術于一體的復雜技術。主要用于對接收到的信息進行處理和分類。該技術的當前應用領域包括智能機器人、虛擬現實、工業過程建模和智能控制、機器學習等。

3 物聯網技術在智慧交通系統中的應用

智慧交通系統中應用的物聯網技術，主要有傳感器技術、RFID 技術、無線組網技術等。其中傳感器是能夠獲取測量數據并按一定規律轉換成可用輸出信號的器件或裝置，負責信息采集工作。如路口各個方向的車輛流量和速度監測，路燈自動開啟和亮度調節等。RFID 技術主要用于車輛信息識別、車輛時速的準確計算、電子車牌和 ETC 不停車收費系統中。無線組網技術的作用是實時傳遞交通信息，包括數字、視頻圖像及語音信息等，這些信息通過無線網絡傳遞到指揮中心，并經計算機對數據進行分析，從而對車輛或道路通行進行監管或控制。

目前，我國智慧交通系統已從探索階段進入到實際開發和應用階段，物聯網技術在智慧交通系統中的應用也得到了拓展。如將視頻圖像和模式識別相結合的視頻監控與采集技術，該技術將視頻采集設備采集到的連續模擬圖像，經相關電路轉換成離散的數字圖像后，輸入計算機，并由軟件分析計算和處理后，得到車牌號碼、車型、車速、交通流量等參數，再將信息通過有線或無線網絡傳送至指揮中心。此外，GPS 技術也廣泛應用于智能交通系統中，用于車輛的位置感知及計算道路行駛速度等。

4 物聯網技術在智慧交通系統中的發展趨勢

4.1 交通管理模式由被動式管理向主動式管理轉型

智慧交通管理系統通常是將傳感器采集的交通信息上傳到控制中心，由控制中心自動或輔以人工下達指令，采取分流、限行、執法等方法來疏導交通，以提高道路和車輛的通行效率。這種管理模式是圍繞著人、車、路三要素的被動式管理，交通狀態的預見性和時效性較差。隨著相關技術的發展，基于態勢感知的主動式交通管理可以很好地解決這個問題。態勢感知是一種基于環境的，動態地、整體地洞悉安全風險的能力，將其應用于智慧交通管理系統中，是以物聯網、大數據和 5G 技術為基礎，從全局視角提升系統的預先發現、判斷、分析及即時響應處置的能力。主動式交通管理將改變以往模式，代之以信息無處不在、互動無處不有和控制所想所得的前瞻式管理模式，實現車輛安全舒適行駛和道路資源的最大利用，形成道路資源供給與機動車交通需求的動態平衡。

4.2 交通網絡數據收集與分析的智能化

隨著道路里程和車輛的不斷增加，規模龐大、種類繁多的交通信息呈現爆炸式增長。從這些繁雜的信息中提煉出價值較高的、實時更新的信息資源，避免出現信息孤島或信息煙囪現象，只能依托數據收集與分析的智能化信息處理平臺。該平臺將收集到的信息數據傳遞到綜合交通運輸大數據應用中心平臺，平臺結合物聯網、大數據及云計算等技術，將數據分為靜態數據（ 如電子地圖） 和動態數據（ 如營運車輛的 GPS 位置） ，然后對其分析和計算，再向各子平臺，如全國營運車輛聯網聯控系統、全國網約車監管平臺、電子地圖運營平臺等發出指令，統一指揮或協調各子系統的調度或運營，以強化行業數據資源統籌，完善行業大數據開放和共享，提升行業管理和服務水平。

5 結語

基于物聯網技術結合大數據、云計算、5G 等技術的智慧交通管理系統，有效地加強了駕駛員、道路和交通管理者之間的聯系，為車輛出行提供了安全保障，提高了交通管理效率，促進了環境的改善和能源節約。隨著智慧交通系統的建設發展，物聯網技術也將發揮更大的優勢。未來的智慧交通系統必將進入主動管理狀態，通過動態感知等技術手段，實現人、車、路三者之間的協同運作，確保車輛安全行駛及道路資源的最大利用。

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