我國交通運(yùn)輸行業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用模式研究

周 堂，賴明勇

(1.湖南大學(xué)工商管理學(xué)院，長沙 410082;2.湖南大學(xué)物聯(lián)網(wǎng)研究中心，長沙 410082)

1 前言

20世紀(jì)80年代以來，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和社會的進(jìn)步，汽車的數(shù)量持續(xù)增加，路網(wǎng)通行能力已無法滿足日益增長的交通需求，交通擁擠、交通事故、交通污染、能源消耗等問題所造成的損失已經(jīng)成為世界各國所面臨和必須解決的重大問題。據(jù)中國交通網(wǎng)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，交通問題導(dǎo)致大量的時間浪費(fèi)，都市平均車速在20 km/h以下，造成嚴(yán)重的環(huán)境污染，運(yùn)載工具低速運(yùn)轉(zhuǎn)，排放嚴(yán)重超標(biāo)，制造了80%以上的空氣污染;發(fā)動機(jī)工作在不良狀態(tài)下增加50%以上能耗;道路利用率低下，擁堵造成城市道路利用率僅為20%;累計(jì)損失占國內(nèi)生產(chǎn)總值比率高達(dá)3.6%。

導(dǎo)致諸多問題的主要原因是信息采集技術(shù)不發(fā)達(dá)、信息傳輸和發(fā)布方式不便利。從管理層面來講，管理者沒有有效的手段提供及時的出行指導(dǎo)對道路分流;從出行角度來看，出行者不能獲得及時、正確、有益的信息，選取最優(yōu)路徑。由此致使整個路網(wǎng)運(yùn)行效率低下，道路通行能力與交通量增長相矛盾。

交通系統(tǒng)智能化已經(jīng)成為國際公認(rèn)解決上述矛盾的根本途徑，越來越受到國內(nèi)外政府、專家、學(xué)者等的重視和廣泛應(yīng)用。交通系統(tǒng)的智能化是通過對傳統(tǒng)交通系統(tǒng)的變革，提升交通系統(tǒng)的信息化、智能化、集成化和網(wǎng)絡(luò)化，從而保障人、車、路與環(huán)境之間的相互交流，進(jìn)而提高交通系統(tǒng)的效率、機(jī)動性、安全性、可達(dá)性、經(jīng)濟(jì)性，達(dá)到保護(hù)環(huán)境、降低能耗的作用。在許多業(yè)務(wù)系統(tǒng)中采集的大量信息除了用于生產(chǎn)運(yùn)營業(yè)務(wù)管理外，同時還可以服務(wù)于政府部門的宏觀管理、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和公眾信息服務(wù)。利用射頻識別(radio frequency identification，RFID)、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設(shè)備，按約定的協(xié)議，將任何物品與互聯(lián)網(wǎng)相連接，進(jìn)行信息交換和通信，以實(shí)現(xiàn)智能化識別、定位、追蹤、監(jiān)控和管理，這些相關(guān)技術(shù)稱為物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的出現(xiàn)為解決這些問題提供了新途徑、新方法和新思路。“物聯(lián)網(wǎng)”是在“互聯(lián)網(wǎng)”的基礎(chǔ)上，將其用戶端延伸和擴(kuò)展到任何物品與物品之間，進(jìn)行信息交換和通信的一種網(wǎng)絡(luò)概念。我國正在大力推進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在交通運(yùn)輸領(lǐng)域的應(yīng)用，在推廣應(yīng)用中，技術(shù)與社會需求的結(jié)合顯得格外重要。文章從物聯(lián)網(wǎng)與交通運(yùn)輸行業(yè)的結(jié)合入手，在分析了傳統(tǒng)智能化進(jìn)程中遇到的問題的基礎(chǔ)上，提出了適合我國交通運(yùn)輸物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用模式。

2 物聯(lián)網(wǎng)與交通運(yùn)輸業(yè)的發(fā)展

2.1 物聯(lián)網(wǎng)概述

物聯(lián)網(wǎng)是指“物物相連的互聯(lián)網(wǎng)”，即把所有物品通過射頻識別等信息傳感設(shè)備與互聯(lián)網(wǎng)連接起來，實(shí)現(xiàn)智能化識別和可管理的網(wǎng)絡(luò)。國際電信聯(lián)盟(International Telecommunication Union，ITU)對物聯(lián)網(wǎng)的涵義進(jìn)行了擴(kuò)展，即信息與通信技術(shù)的目標(biāo)已經(jīng)從任何時間、任何地點(diǎn)連接任何人，發(fā)展到連接任何物品的階段，而萬物的連接就形成了物聯(lián)網(wǎng)［1］。歐盟關(guān)于物聯(lián)網(wǎng)的定義:物聯(lián)網(wǎng)是一個動態(tài)的全球網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施，它具有基于標(biāo)準(zhǔn)和互操作通信協(xié)議的自組織能力，其中物理的和虛擬的“物”具有身份標(biāo)識、物理屬性、虛擬的特性和智能的接口，并與信息網(wǎng)絡(luò)無縫整合［2］。2010年我國的政府工作報告所附的注釋中對物聯(lián)網(wǎng)有如下的說明:物聯(lián)網(wǎng)是指通過信息傳感設(shè)備，按照約定的協(xié)議，把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)連接起來，進(jìn)行信息交換和通信，以實(shí)現(xiàn)智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)，它是在互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上延伸和擴(kuò)展的網(wǎng)絡(luò)。

胡錦濤主席在兩院院士大會上提出“要創(chuàng)新信息產(chǎn)業(yè)技術(shù)，以信息化帶動工業(yè)化，加快發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，積極研發(fā)和建設(shè)新一代互聯(lián)網(wǎng)?！蔽锫?lián)網(wǎng)是未來互聯(lián)網(wǎng)的一部分，能夠被定義為基于標(biāo)準(zhǔn)和交互通信協(xié)議具有自配置能力的動態(tài)全球網(wǎng)絡(luò)設(shè)施，在物聯(lián)網(wǎng)內(nèi)物理和虛擬的“物件”具有身份、物理屬性、擬人化、使用智能接口并且無縫綜合到信息網(wǎng)絡(luò)中。物聯(lián)網(wǎng)包括:傳感器與傳感器網(wǎng)絡(luò)、信息處理與計(jì)算以及高速可靠的公共網(wǎng)絡(luò)承載。

物聯(lián)網(wǎng)在體系結(jié)構(gòu)上可分為感知、網(wǎng)絡(luò)和服務(wù)應(yīng)用3個層次。感知層主要是實(shí)現(xiàn)實(shí)體的信息獲取，即通過各種傳感設(shè)備采集實(shí)體信息;網(wǎng)絡(luò)層完成信息的傳遞、融合和處理，將采集到的數(shù)據(jù)通過通信網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)交ヂ?lián)網(wǎng);服務(wù)應(yīng)用層指的是與行業(yè)需求相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)廣泛的智能化。

2.2 交通運(yùn)輸領(lǐng)域未來發(fā)展的方向

交通運(yùn)輸部部長李盛霖于2010年提出交通運(yùn)輸領(lǐng)域未來最根本的任務(wù)是著力實(shí)現(xiàn)“三個轉(zhuǎn)變”，即:“由主要依靠基礎(chǔ)設(shè)施投資拉動向建設(shè)、養(yǎng)護(hù)、管理和運(yùn)輸服務(wù)協(xié)調(diào)拉動轉(zhuǎn)變;由主要依靠增加物質(zhì)資源消耗向科技進(jìn)步、行業(yè)創(chuàng)新、從業(yè)人員素質(zhì)提高和資源節(jié)約環(huán)境友好轉(zhuǎn)變;由主要依靠單一運(yùn)輸方式發(fā)展向綜合運(yùn)輸體系發(fā)展轉(zhuǎn)變［3］”。具體來看，交通運(yùn)輸行業(yè)在“十二五”期間的主要發(fā)展方向?yàn)?

1)推進(jìn)綜合運(yùn)輸體系發(fā)展。綜合運(yùn)輸體系是各種運(yùn)輸方式在現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)條件下共同組成的布局合理、優(yōu)勢互補(bǔ)、分工明確、銜接順暢的運(yùn)輸系統(tǒng)和服務(wù)系統(tǒng)。加快行政管理體制改革，形成權(quán)責(zé)一致、分工合理、決策科學(xué)、執(zhí)行順暢、監(jiān)督有力的行政管理體制。實(shí)現(xiàn)各種運(yùn)輸方式“無縫銜接”和“零距離換乘”，優(yōu)化交通運(yùn)輸結(jié)構(gòu)，推進(jìn)規(guī)?；⒓s化、網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)輸，促進(jìn)綜合運(yùn)輸管理和公共信息服務(wù)平臺的建設(shè)，提高信息資源的共享水平，推進(jìn)信息服務(wù)業(yè)發(fā)展，實(shí)現(xiàn)交通運(yùn)輸領(lǐng)域智能化建設(shè)可持續(xù)。

2)加快交通運(yùn)輸設(shè)施裝備信息化。隨著經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展和科技進(jìn)步，用現(xiàn)代科技和信息技術(shù)改造、提升基礎(chǔ)設(shè)施和運(yùn)輸裝備，適應(yīng)經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展和人民群眾對交通運(yùn)輸安全性、快捷性和多樣化、個性化需求，是交通運(yùn)輸文明進(jìn)步和現(xiàn)代化的重要標(biāo)志。需采用現(xiàn)代化的科技手段，有效地對現(xiàn)有設(shè)施裝備進(jìn)行更新改造和優(yōu)化升級，提高現(xiàn)有公路、鐵路、航道、機(jī)場、港口等基礎(chǔ)設(shè)施和車航飛機(jī)等運(yùn)輸工具的運(yùn)營效能和管理水平。

3)建立交通運(yùn)輸服務(wù)型行業(yè)的新需求。交通運(yùn)輸是國家的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)和服務(wù)性行業(yè)，同時也是建立兩型社會和低碳社會的重點(diǎn)行業(yè)。行業(yè)未來發(fā)展需推進(jìn)交通運(yùn)輸?shù)男畔⒒M(jìn)程，實(shí)現(xiàn)全行業(yè)數(shù)據(jù)資源的動態(tài)采集、準(zhǔn)確分析、統(tǒng)一管理、快速發(fā)布和共享交換，適應(yīng)經(jīng)濟(jì)社會和人民群眾對交通運(yùn)輸安全性、快捷性和多樣化、個性化需求。同時可以提高交通運(yùn)輸決策的科學(xué)化、民主化水平，推動交通運(yùn)輸?shù)闹悄芑M(jìn)程，提升交通運(yùn)輸行業(yè)的管理與服務(wù)水平。

4)提高交通運(yùn)輸安全監(jiān)管及應(yīng)急處置能力。利用先進(jìn)技術(shù)強(qiáng)化交通運(yùn)輸安全監(jiān)管，防范重特大事故發(fā)生，提高應(yīng)急保障能力，有效應(yīng)對和處置突發(fā)事件，既是交通運(yùn)輸科學(xué)發(fā)展的重要前提，也是轉(zhuǎn)變發(fā)展方式、加快發(fā)展現(xiàn)代交通運(yùn)輸業(yè)的根本保障。建立基于感知網(wǎng)的交通運(yùn)輸安全監(jiān)管和應(yīng)急管理系統(tǒng)，從交通運(yùn)輸重大風(fēng)險源的實(shí)時監(jiān)測、危險品運(yùn)輸過程全方位管理監(jiān)控、水上交通智能安全監(jiān)管、海事應(yīng)急指揮搜救等方面，不斷健全安全監(jiān)管和應(yīng)急保障體系。

2.3 物聯(lián)網(wǎng)與交通運(yùn)輸行業(yè)的結(jié)合

隨著信息技術(shù)的發(fā)展，世界金融危機(jī)的爆發(fā)和擴(kuò)張，以信息產(chǎn)業(yè)為代表的戰(zhàn)略性新興行業(yè)發(fā)展成為未來經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)調(diào)整、拉動經(jīng)濟(jì)發(fā)展的關(guān)鍵所在。國家相繼制定實(shí)施了相關(guān)政策法規(guī)以推動和促進(jìn)信息產(chǎn)業(yè)中核心技術(shù)的研究和應(yīng)用。物聯(lián)網(wǎng)作為下一代互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用受到了廣泛的重視，實(shí)現(xiàn)物與物、人與物互聯(lián)的物聯(lián)網(wǎng)是世界各國新一輪高科技競爭的制高點(diǎn)。物聯(lián)網(wǎng)有著廣闊的前景，只有占領(lǐng)新興產(chǎn)業(yè)的制高點(diǎn)，才真正決定一個國家的未來。物聯(lián)網(wǎng)將改造和提升傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，引領(lǐng)和促進(jìn)新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。其推廣應(yīng)用不僅直接影響著工業(yè)化和信息化的進(jìn)程，對人類的經(jīng)濟(jì)、社會和生活都將產(chǎn)生革命性的深遠(yuǎn)影響。

交通運(yùn)輸業(yè)作為國民經(jīng)濟(jì)的重要基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，在國家現(xiàn)代化建設(shè)事業(yè)中具有基礎(chǔ)性、全局性、戰(zhàn)略性的地位和作用。發(fā)展現(xiàn)代交通運(yùn)輸業(yè)，就是用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)(特別是信息技術(shù))、管理技術(shù)改造和提升交通基礎(chǔ)設(shè)施、運(yùn)輸裝備的現(xiàn)代化水平和運(yùn)營效能;要適應(yīng)現(xiàn)代服務(wù)業(yè)發(fā)展要求，不斷拓展交通運(yùn)輸產(chǎn)業(yè)服務(wù)領(lǐng)域;同時需要走資源節(jié)約、環(huán)境友好的發(fā)展之路。利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)改造、提升基礎(chǔ)設(shè)施和運(yùn)輸裝備，適應(yīng)經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展和人民群眾對交通運(yùn)輸安全性、快捷性和多樣化、個性化需求，是交通運(yùn)輸現(xiàn)代化的重要標(biāo)志。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)能促進(jìn)交通運(yùn)輸領(lǐng)域轉(zhuǎn)變發(fā)展方式，實(shí)現(xiàn)行業(yè)跨越式發(fā)展的重要機(jī)遇，是實(shí)現(xiàn)交通運(yùn)輸行業(yè)資源優(yōu)化配置管理，促進(jìn)交通運(yùn)輸行業(yè)由傳統(tǒng)行業(yè)向服務(wù)型行業(yè)轉(zhuǎn)變的核心，極大促進(jìn)交通運(yùn)輸“可持續(xù)發(fā)展”，實(shí)現(xiàn)“低碳交通”。

科技部萬鋼部長2011年在“國家道路交通安全科技行動計(jì)劃”工作匯報會提出“要創(chuàng)新科研體制機(jī)制，加快科技資源整合，開拓物聯(lián)網(wǎng)等新技術(shù)在道路交通領(lǐng)域的應(yīng)用研究，要把科研成果轉(zhuǎn)化體現(xiàn)在民生改善上、體現(xiàn)在標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)上、體現(xiàn)在裝備設(shè)施科技水平提升上，推動交通安全水平再上新臺階”［4］。交通部李盛霖部長在2011年全國交通運(yùn)輸工作會議上提出“以物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用為引領(lǐng)的出行服務(wù)系統(tǒng)，運(yùn)用新一代通信、射頻識別、衛(wèi)星定位、云計(jì)算等先進(jìn)技術(shù)，在智能交通、基礎(chǔ)設(shè)施狀態(tài)感知和安全運(yùn)營、集裝箱多式聯(lián)運(yùn)、甩掛運(yùn)輸?shù)阮I(lǐng)域開展物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用示范工程，提高公路水路出行的公眾信息服務(wù)水平”［5］。

3 交通運(yùn)輸物聯(lián)網(wǎng)定義及要素

3.1 交通運(yùn)輸物聯(lián)網(wǎng)定義

交通運(yùn)輸物聯(lián)網(wǎng)是指把物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用于交通運(yùn)輸領(lǐng)域，以實(shí)現(xiàn)交通運(yùn)輸系統(tǒng)的智能化管理和最優(yōu)化運(yùn)行。具體來講，交通運(yùn)輸物聯(lián)網(wǎng)是基于RFID技術(shù)、傳感器技術(shù)、泛在通信與網(wǎng)絡(luò)等物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，將交通要素唯一化接入互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)交通要素的互聯(lián)互通，實(shí)時獲取交通要素的運(yùn)行狀態(tài)和功能狀況，通過實(shí)時仿真和決策，促使交通要素間的互動和協(xié)同運(yùn)作，實(shí)現(xiàn)整個交通系統(tǒng)的智能化管理和最優(yōu)化運(yùn)行，從而解決交通運(yùn)輸中的道路擁堵、事故頻發(fā)和交通運(yùn)輸效率低等問題;同時利用對實(shí)時數(shù)據(jù)的運(yùn)算處理，獲取對社會公眾有價值的交通運(yùn)輸信息，提升交通運(yùn)輸行業(yè)服務(wù)化水平，推進(jìn)行業(yè)縱深化發(fā)展。交通運(yùn)輸物聯(lián)網(wǎng)的構(gòu)建，將使得未來交通系統(tǒng)中的運(yùn)輸工具、交通基礎(chǔ)設(shè)施不再只充當(dāng)人和貨物運(yùn)輸?shù)墓ぞ?，而成為具有自主身份、具有交互功能的智能物體，以快速地應(yīng)對突發(fā)事件，極大地提高交通運(yùn)輸效率，有效地降低交通運(yùn)輸要素與社會生活需求不協(xié)調(diào)的現(xiàn)狀。交通運(yùn)輸物聯(lián)網(wǎng)具有如下兩大核心特征:一是著眼于提高已有交通運(yùn)輸設(shè)施的運(yùn)行效率，二是著眼于交通運(yùn)輸信息的廣泛應(yīng)用與服務(wù)。

3.2 交通運(yùn)輸物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵要素

交通運(yùn)輸行業(yè)物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的核心在于為交通對象、交通工具、交通基礎(chǔ)設(shè)施建立起以身份特征信息為核心的、唯一對應(yīng)的標(biāo)識，然后依托以RFID、傳感器、網(wǎng)絡(luò)傳輸為主的網(wǎng)絡(luò)信息通信技術(shù)，將采集的信息動態(tài)地映射到交通運(yùn)輸綜合處理平臺上，再通過對感知信息進(jìn)行系統(tǒng)性、智能化分析與處理，實(shí)現(xiàn)對交通運(yùn)輸?shù)慕y(tǒng)一監(jiān)控、管理和服務(wù)。

1)交通要素身份特征標(biāo)識體系。身份標(biāo)識體系是物聯(lián)網(wǎng)在交通運(yùn)輸領(lǐng)域應(yīng)用的關(guān)鍵基礎(chǔ)，在“物物相連”的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中，每一個交通環(huán)境中的靜態(tài)及動態(tài)的物體都應(yīng)有其特殊的標(biāo)識碼，使其在系統(tǒng)中能夠方便地被感知、被尋址。交通運(yùn)輸物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，要給交通對象、交通工具、交通基礎(chǔ)設(shè)施這些交通要素賦予全球唯一的尋址碼，再將它們的身份碼信息收集錄入身份認(rèn)證系統(tǒng)，使所有交通運(yùn)輸領(lǐng)域內(nèi)的要素成為一個交通身份特征標(biāo)識體系的一部分。

2)交通要素信息數(shù)據(jù)獲取體系。網(wǎng)絡(luò)與傳輸是物聯(lián)網(wǎng)“物物相連”的連接載體，交通運(yùn)輸業(yè)在現(xiàn)有傳感器大量應(yīng)用的基礎(chǔ)上，實(shí)時“采集”交通對象、交通工具以及交通基礎(chǔ)設(shè)施的運(yùn)行狀態(tài)信息，并將采集到的各種數(shù)據(jù)通過統(tǒng)一的通信手段和傳輸標(biāo)準(zhǔn)傳送到數(shù)據(jù)中心，進(jìn)行處理。交通要素信息數(shù)據(jù)獲取體系包括交通運(yùn)輸物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)數(shù)據(jù)輸入輸出接口標(biāo)準(zhǔn)和基于RFID身份識別和底層傳感技術(shù)的交通要素信息采集體系?；赗FID身份識別和底層傳感技術(shù)的交通要素信息采集體系通過大力推廣RFID身份標(biāo)識和傳感器件，是交通運(yùn)輸物聯(lián)網(wǎng)要素實(shí)時信息采集的基礎(chǔ)工作，使大規(guī)模、實(shí)時收集物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)信息成為可能。

3)交通運(yùn)輸物聯(lián)網(wǎng)綜合處理中心。交通運(yùn)輸物聯(lián)網(wǎng)綜合處理中心由交通數(shù)據(jù)處理中心和各交通領(lǐng)域物聯(lián)網(wǎng)綜合平臺兩方面組成。交通數(shù)據(jù)處理中心儲存海量的交通運(yùn)輸傳感數(shù)據(jù)，為綜合管理平臺的智能化、自動化處理提供后臺支持。搭建各交通領(lǐng)域物聯(lián)網(wǎng)綜合平臺，通過數(shù)據(jù)分析顯示交通運(yùn)輸體系運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)對交通運(yùn)輸系統(tǒng)海量物聯(lián)信息的分析和管理，為交通對象、交通工具、交通基礎(chǔ)設(shè)施的智能化提供決策支持，實(shí)現(xiàn)交通運(yùn)輸物聯(lián)網(wǎng)功能自動化和運(yùn)行最優(yōu)化。

交通運(yùn)輸物聯(lián)網(wǎng)綜合處理中心實(shí)時掌控各交通要素的信息收集、功能交互和服務(wù)需求，通過各交通要素的網(wǎng)絡(luò)接入，信息實(shí)時更新，再現(xiàn)交通系統(tǒng)的運(yùn)行狀況。體系通過對整體信息的再現(xiàn)與智能處理，實(shí)現(xiàn)物物相連并感知、實(shí)時狀態(tài)處理、交通運(yùn)行管理等，構(gòu)成交通運(yùn)輸物聯(lián)網(wǎng)的智能化管理的主體。

4 交通運(yùn)輸行業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用模式

4.1 交通運(yùn)輸物聯(lián)網(wǎng)信息應(yīng)用模式

交通運(yùn)輸物聯(lián)網(wǎng)的各個組成系統(tǒng)和各種功能都是基于標(biāo)準(zhǔn)化的交通運(yùn)輸信息標(biāo)識、采集及存儲開發(fā)的。相對傳統(tǒng)的交通運(yùn)輸智能化建設(shè)之路，交通運(yùn)輸物聯(lián)網(wǎng)不是簡單地以基于功能的信息采集方式構(gòu)建整個交通運(yùn)輸體系，而是以面向交通要素的方式來實(shí)現(xiàn)整個交通運(yùn)輸領(lǐng)域物聯(lián)。交通運(yùn)輸物聯(lián)網(wǎng)將整個交通系統(tǒng)看作交通工具(汽車、火車、飛機(jī)等)、交通對象(旅客、貨物)以及交通基礎(chǔ)設(shè)施(道路、鐵路、港口、機(jī)場 、航線等)所構(gòu)成的整體，它們之間存在的功能交互構(gòu)成了整個交通系統(tǒng)的功能域。交通運(yùn)輸物聯(lián)網(wǎng)首先將從“信源”角度解決交通信息的獲取問題，通過為交通工具、交通對象、交通基礎(chǔ)設(shè)施等這些交通系統(tǒng)對象建立唯一身份標(biāo)識，實(shí)現(xiàn)交通要素的對象化虛擬，利用交通傳感器實(shí)現(xiàn)運(yùn)載工具(交通工具)運(yùn)行信息、道路及橋隧(基礎(chǔ)設(shè)施)狀態(tài)信息、旅客貨物(交通對象)運(yùn)輸信息等交通要素關(guān)鍵信息的精準(zhǔn)獲取。其次，在最大程度的虛擬現(xiàn)有交通環(huán)境基礎(chǔ)上，交通運(yùn)輸物聯(lián)網(wǎng)提倡通過“云計(jì)算”中心對所獲取的交通系統(tǒng)對象信息的協(xié)同處理，實(shí)現(xiàn)真實(shí)交通系統(tǒng)的“鏡像化”虛擬再現(xiàn)，不僅僅是再現(xiàn)三大交通要素的實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)，還智能化分析和決策交通系統(tǒng)對象間的功能交互，從而為交通系統(tǒng)對象提供合理、最優(yōu)的功能服務(wù)。

如圖1所示，該圖為兩種交通系統(tǒng)智能化信息應(yīng)用模式圖，通過圖像對比可以清晰地認(rèn)知到兩種模式的本質(zhì)區(qū)別。交通運(yùn)輸物聯(lián)網(wǎng)能有效建立“信息→功能”應(yīng)用模式，基于云計(jì)算的由下至上的信息資源開發(fā)應(yīng)用模式。“信息→功能”模式是從交通物聯(lián)信息資源的開發(fā)利用出發(fā)，有效構(gòu)建基于“交通物聯(lián)信息服務(wù)”的商業(yè)運(yùn)營模式。

4.2 交通運(yùn)輸智能化建設(shè)的對比研究

交通運(yùn)輸?shù)闹悄芑菍⑾冗M(jìn)的信息技術(shù)、電子通信技術(shù)、自動化控制技術(shù)、機(jī)算機(jī)技術(shù)以及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等有機(jī)地運(yùn)用于整個交通運(yùn)輸管理體系而建立的一種實(shí)時、準(zhǔn)確、高效的交通運(yùn)輸綜合管理和控制系統(tǒng)。它的突出特點(diǎn)是以信息的采集、處理、發(fā)布、交換、分析、利用為主線，為交通運(yùn)輸參與者提供多樣性的服務(wù)，本質(zhì)上是利用高科技使傳統(tǒng)的交通模式變得更加智能化，更加安全、節(jié)能、高效率。

智能交通系統(tǒng)(intelligent transportation systems，ITS)的前身是目前最為流行的智能交通發(fā)展模式，這種模式主要體現(xiàn)在其從功能到信息的應(yīng)用模式，形成由上至下的信息采集應(yīng)用模式，由基本獨(dú)立的交通運(yùn)輸業(yè)務(wù)功能域需求推動應(yīng)用，基于應(yīng)用需求構(gòu)建各自的信息采集渠道。智能交通系統(tǒng)信息化建設(shè)主要采取“功能→信息”的應(yīng)用模式。大多數(shù)系統(tǒng)在建設(shè)時僅僅是為了解決某些具體、局部的問題，各系統(tǒng)基本上獨(dú)立存在從而造成了網(wǎng)絡(luò)背景下的信息孤島。智能交通系統(tǒng)“功能→信息”采集及應(yīng)用模式會導(dǎo)致四大弊病:a.信息編碼、通信接口以及各應(yīng)用系統(tǒng)還沒形成統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，無法互聯(lián)互通;b.應(yīng)用系統(tǒng)分塊運(yùn)營，信息不能共享，推廣成本巨大，難以形成規(guī)模效益并影響可持續(xù)發(fā)展;c.信息只是作為工具使用一次即作廢，信息的潛在巨大資源價值沒有被挖掘利用;d.交通運(yùn)輸要素信息的重復(fù)采集，導(dǎo)致社會資源浪費(fèi)。

圖1 “信息→功能”與“功能→信息”應(yīng)用模式對比Fig.1 Comparison of“information → function”and“function →information”application pattern

智能交通系統(tǒng)(ITS)和交通運(yùn)輸物聯(lián)網(wǎng)都屬于交通運(yùn)輸智能化建設(shè)的范疇，它們都推動著交通運(yùn)輸?shù)牟粩嘀悄芑?。智能交通發(fā)展是在某些物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)還未突破之前交通運(yùn)輸智能化建設(shè)的總稱，智能交通可以看成為交通運(yùn)輸物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的前奏，其為交通運(yùn)輸物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。文章提出的發(fā)展模式是基于近年來物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)技術(shù)逐漸成熟基礎(chǔ)上，兩者的發(fā)展模式上有較大的區(qū)別，它們之間的主要區(qū)別可歸納于表1。

表1 傳統(tǒng)智能交通與交通運(yùn)輸物聯(lián)網(wǎng)的主要區(qū)別Table 1 The main differences between traditional intelligent transportation and transportation IOT

傳統(tǒng)的交通運(yùn)輸智能化道路與交通運(yùn)輸物聯(lián)網(wǎng)在發(fā)展背景、技術(shù)基礎(chǔ)、信息采集手段、信息利用模式、商業(yè)模式、信息協(xié)同程度等諸多方面存在差異。以前主要采用“功能→信息”的應(yīng)用模式，由基本獨(dú)立的交通運(yùn)輸業(yè)務(wù)功能域需求推動應(yīng)用。由于這些交通運(yùn)輸業(yè)務(wù)功能域相互獨(dú)立，從特定交通運(yùn)輸業(yè)務(wù)功能域出發(fā)，往往造成各交通信息化以及智能交通子系統(tǒng)獨(dú)立建設(shè)，信息獨(dú)立獲取且缺乏互通，造成交通信息重復(fù)采集、交通問題此消彼長，帶來了極大的資源浪費(fèi)和較低的投資效益。同時以前主要以政府投資→政府運(yùn)營為主，使得系統(tǒng)建設(shè)和維護(hù)資金投入巨大，不停地投入而較難收回成本。而交通運(yùn)輸物聯(lián)網(wǎng)則采用“信息→功能”的應(yīng)用模式，更強(qiáng)調(diào)的是信息的統(tǒng)一采集、統(tǒng)一存儲、統(tǒng)一處理、統(tǒng)一發(fā)布的各業(yè)務(wù)功能域信息的相互協(xié)同，服務(wù)水平不斷提高。另外交通運(yùn)輸物聯(lián)網(wǎng)采用政府為主導(dǎo)、以企業(yè)為主體、市場為導(dǎo)向的運(yùn)營模式，能有效解決資金不足、運(yùn)行效率低等問題。

5 結(jié)語

對于一項(xiàng)新技術(shù)的應(yīng)用模式研究是推廣技術(shù)的首重任務(wù)，是決定技術(shù)應(yīng)用成敗的重要環(huán)節(jié)。文章研究不但對于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在交通運(yùn)輸領(lǐng)域應(yīng)用意義重大，對物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在其他領(lǐng)域如電力、安全、醫(yī)療、物流等領(lǐng)域的應(yīng)用模式也具有積極、深遠(yuǎn)的意義。后期還需深入研究的領(lǐng)域有:a.交通運(yùn)輸物聯(lián)網(wǎng)突破行業(yè)壁壘的扁平式推廣及運(yùn)營模式研究，在確立了技術(shù)應(yīng)用模式之后，突破行業(yè)壁壘及制定科學(xué)可行的運(yùn)營模式成為了技術(shù)應(yīng)用的主要任務(wù);b.借鑒互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展經(jīng)驗(yàn)，規(guī)避互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展中出現(xiàn)的問題，研究信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展模式，從理論層面研究技術(shù)與社會協(xié)調(diào)發(fā)展的復(fù)雜性科學(xué)理論。

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