物聯(lián)網(wǎng)框架下城市道路交通擁堵導(dǎo)引系統(tǒng)設(shè)計(jì)

趙 凌，張冰菲

(1.鐵道警察學(xué)院治安系，鄭州 450053;2.中國移動(dòng)通信集團(tuán)河南有限公司網(wǎng)絡(luò)管理中心，鄭州 450008)

改革開放30多年來，我國經(jīng)濟(jì)快速增長，城鎮(zhèn)居民人均年可支配收入由1978年的343元上升到2012年的24565元，收入水平的提高促進(jìn)了人們對(duì)便捷出行的需求。據(jù)統(tǒng)計(jì)，城鎮(zhèn)居民每百戶擁有家庭汽車的數(shù)量由1990年的不足1輛上升到2012年的至少每5戶就擁有1輛，且民用汽車數(shù)量超過1.1億輛，是1978年的80倍還多［1］，由此產(chǎn)生的交通事故、環(huán)境污染、能源和土地短缺等問題正日益突出。相關(guān)研究①國務(wù)院參事、中國科學(xué)院可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略研究組組長、首席科學(xué)家牛文元于2010年提出指出:我國每15座百萬人口以上的城市每天因交通擁堵造成的經(jīng)濟(jì)損失接近10億元。如何治堵已經(jīng)成為擺在城市管理者面前的一個(gè)嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。

被稱為世界信息產(chǎn)業(yè)第三次浪潮的物聯(lián)網(wǎng)(internet of things，IOT)技術(shù)應(yīng)用遍及智能家居、平安城市、智能消防、環(huán)境監(jiān)測、物流等領(lǐng)域，也能夠?yàn)槌鞘泄芾碚咴谥卫斫煌〒矶路矫嫣峁┤碌乃悸罚?－10］。

1 城市道路交通擁堵的治理現(xiàn)狀

近幾年，對(duì)城市(尤其是“北上廣”等)道路交通擁堵的研究已經(jīng)越來越受眾多專家學(xué)者的重視，概括起來主要有4種觀點(diǎn):城市規(guī)劃滯后觀、行政限制觀、公交體系落后觀以及資源過分集中觀。

1.1 城市規(guī)劃滯后觀

城市規(guī)劃滯后觀認(rèn)為城市道路交通擁堵的主要原因是由于城市道路規(guī)劃滯后，道路網(wǎng)絡(luò)配置不合理，無法供大量車輛行駛。此類觀點(diǎn)認(rèn)為拓寬城市道路建設(shè)和優(yōu)化城市道路規(guī)劃布局可以緩解城市道路交通擁堵［2］

對(duì)此，交通經(jīng)濟(jì)學(xué)中的“唐斯定律”②世界著名交通專家安東尼·唐斯于1962年提出指出:首先，新的道路將會(huì)產(chǎn)生新的交通需求;其次，城市道路的規(guī)劃者很難準(zhǔn)確回答當(dāng)前的道路規(guī)劃能夠滿足以后多少年的交通需求。片面地追求拓寬城市道路，把交通擁堵的責(zé)任推給城市規(guī)劃，很顯然是站不住腳的。

1.2 行政限制觀

行政限制觀認(rèn)為城市涌入車輛過多，城市道路壓力過大，是導(dǎo)致交通擁堵的主要原因。此類觀點(diǎn)認(rèn)為可以通過搖號(hào)來限制車輛的購買、使用或出行時(shí)間，并通過征收路橋使用費(fèi)、交通擁堵費(fèi)來限制車輛出行頻率［3－4］。

從目前來看，搖號(hào)出行只是在少數(shù)大城市開始實(shí)行，其合理性有待進(jìn)一步證實(shí)，并且通過征收交通擁堵費(fèi)緩解交通擁堵在我國還未實(shí)施，仍處于政策擬定階段。搖號(hào)和征收相關(guān)費(fèi)用，對(duì)于不同收入群體來講有失公平，甚至為高收入群體提供了道路使用特權(quán)。所以，搖號(hào)和收費(fèi)在我國仍處在初級(jí)階段，缺乏經(jīng)驗(yàn)積累和政策支持，其對(duì)象的確定又是個(gè)比較復(fù)雜的過程，全面推廣尚需時(shí)日。

1.3 公交體系落后觀

公交體系落后觀認(rèn)為不完善的公共交通體系是造成交通擁堵的主要原因。此類觀點(diǎn)建議大力發(fā)展快速公交(BRT，bus rapid transit)系統(tǒng)，設(shè)置公交專用通道將會(huì)促使一部分私家車主放棄開車的頻率而選擇公交出行［5］。

從載客量方面講，公共交通工具確實(shí)比私家車更有優(yōu)勢。但是，公共交通工具的添置不僅會(huì)增加政府財(cái)政壓力，還有可能在非交通高峰期間造成資源閑置或浪費(fèi)。此外，公交車與私家車可能存在更加激烈的道路資源競爭，從而帶來更嚴(yán)重的交通擁堵。因此單方發(fā)展公交系統(tǒng)對(duì)于緩解交通擁堵是有爭議的。

1.4 資源過分集中觀

資源過分集中觀認(rèn)為優(yōu)良的醫(yī)療和教育資源過分集中在城市，導(dǎo)致人口向城市聚集，從而更加依賴交通工具，是產(chǎn)生交通擁堵的主要原因。該觀點(diǎn)認(rèn)為降低人口流動(dòng)頻率或?qū)⑷丝诹鲃?dòng)限制在某個(gè)特定范圍是解決交通擁堵的根本措施［6－7］。

對(duì)此，城市的總體規(guī)劃設(shè)計(jì)需要充分論證，且實(shí)施應(yīng)具連續(xù)性，同時(shí)地區(qū)甚至國家層面的政策支持仍不可少。隨著人們對(duì)生活多樣化的追求，過分限制人口流動(dòng)的可操作性不強(qiáng)。因此，合理設(shè)計(jì)、有效分散、協(xié)調(diào)發(fā)揮城市優(yōu)良資源，對(duì)于緩解城市交通擁堵在短期內(nèi)難以成型。

綜上分析，城市道路交通擁堵是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)問題，很難通過單一的方法解決，需要大量的物力、財(cái)力、時(shí)間和政策機(jī)制等資源的統(tǒng)一協(xié)調(diào)，且不同城市情況各異，沒有統(tǒng)一的參考模式。伴隨著信息時(shí)代的蓬勃發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用逐漸走進(jìn)了大眾視線，它將為城市道路交通擁堵提供較好的解決方案。

2 發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)的需求分析

造成交通擁堵的原因有行人交通安全意識(shí)淡薄、駕駛員對(duì)道路交通情況不了解、交通事故、占道停車、車輛故障、惡劣天氣、交通信號(hào)燈故障、道路施工，以及道路標(biāo)示不清等，概括起來，主要是4種因素:人、車、路和環(huán)境。為避免交通擁堵，實(shí)時(shí)準(zhǔn)確地獲取人、車、路、環(huán)境信息對(duì)于選擇行車路線、交通工具、出行時(shí)間以及出行地點(diǎn)顯得十分重要。

2.1 對(duì)人因素的需求分析

首先，從安全出行角度來看，機(jī)動(dòng)車駕駛員的違法行為，例如超速占道、無證駕駛、酒后駕駛、疲勞駕駛、藥物駕駛、冒險(xiǎn)駕駛以及攻擊性駕駛［8］等是造成交通事故的主要原因;而非機(jī)動(dòng)車駕駛員和行人橫穿道路、攀爬道路中央護(hù)欄或與機(jī)動(dòng)車搶道造成的交通事故也不在少數(shù)。這些都是造成交通擁堵的潛在隱患。

其次，從出行服務(wù)角度來看。為了選擇合理的出行時(shí)間和線路，所有出行者往往希望能夠通過互聯(lián)網(wǎng)、手機(jī)、車載設(shè)備等手段隨時(shí)隨地獲取道路交通情況，例如哪些出行線路比較通暢、沿線交通信號(hào)燈的個(gè)數(shù)、當(dāng)前紅燈的剩余時(shí)間、公共交通工具是否準(zhǔn)點(diǎn)到等，以便及時(shí)調(diào)整出行計(jì)劃。

最后，從快捷停車的角度來看。機(jī)動(dòng)車駕駛員在到達(dá)目的地之前更關(guān)心的是停車需求，包括目標(biāo)停車場是否有空位、能否預(yù)定車位、如何找到該停車位等。這些都是駕駛員想要獲得的信息。

2.2 對(duì)車因素的需求分析

車輛在行駛的過程中，車輛本身的未知缺陷或其他原因可能引起停車或交通事故，導(dǎo)致交通擁堵。與車輛相關(guān)的因素包括輪胎的磨損情況、胎壓大小、制動(dòng)靈敏度、轉(zhuǎn)向、底盤懸掛、發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)、油箱剩余油量等，此外維修保養(yǎng)、安全技術(shù)檢驗(yàn)、駕駛證及保險(xiǎn)是否到期也是值得關(guān)注的。

2.3 對(duì)道路因素的需求分析

道路因素導(dǎo)致的交通擁堵主要包括路面損壞、道路施工、道路標(biāo)示不清以及交通信號(hào)燈故障等。路面損壞和道路施工將導(dǎo)致車輛臨時(shí)避讓，造成交通瓶頸致使交通擁堵。道路標(biāo)示包括路面標(biāo)示和路旁標(biāo)示，道路標(biāo)示不清將導(dǎo)致機(jī)動(dòng)車駕駛員左顧右盼、注意力不集中、車輛方向亂打、出現(xiàn)交通沖突，致使交通擁堵的發(fā)生。在交通高峰時(shí)段交通信號(hào)燈出現(xiàn)故障，若無外部行為指揮協(xié)調(diào)，交通擁堵壓力將會(huì)加劇。

2.4 對(duì)環(huán)境因素的需求分析

惡劣天氣是造成交通擁堵的主要環(huán)境因素，例如雨雪天氣致使路面濕滑，輪胎抓地能力下降，車輛剮蹭機(jī)率增加。而霧、霾、大風(fēng)天氣使得空氣能見度降低，行車速度下降可能導(dǎo)致交通擁堵的發(fā)生。

明確上述4個(gè)方面需求將有利于出行者及時(shí)掌握道路交通信息，變被動(dòng)出行為主動(dòng)，對(duì)于安全、快捷、便利出行，緩解城市道路交通擁堵具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。為此本文將從信息化智能交通角度入手，圍繞物聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)了一種智能化城市道路交通擁堵導(dǎo)引系統(tǒng)。

3 物聯(lián)網(wǎng)框架下城市道路交通擁堵導(dǎo)引系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1 系統(tǒng)搭建

物聯(lián)網(wǎng)通過射頻識(shí)別(radio frequency identification，RFID)、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(wireless sensor networks，WSN)、無線通信網(wǎng)絡(luò)將各種信息采集設(shè)備(各種類型的傳感器、定位裝置、掃描裝置)與現(xiàn)有互聯(lián)網(wǎng)連接起來，實(shí)現(xiàn)物理對(duì)象與互聯(lián)網(wǎng)的無縫連接，使得物體間、人物間能夠?qū)崟r(shí)通訊，從而達(dá)到智能化識(shí)別、定位、跟蹤和管理的目的，是未來互聯(lián)網(wǎng)的重要組成部分［9］。物聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)自下而上依次是感知層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層。感知層負(fù)責(zé)相關(guān)信息的采集，網(wǎng)絡(luò)層負(fù)責(zé)信息的處理或傳輸，應(yīng)用層負(fù)責(zé)具體應(yīng)用。

3.1.1 感知層

感知層針對(duì)人、車、路、環(huán)境4個(gè)方面的信息需求，主要采集面向個(gè)人的駕駛信息和面向公眾的交通信息。前者包括2個(gè)功能:其一，評(píng)估當(dāng)前機(jī)動(dòng)車駕駛員的身體、精神狀況信息，判斷其當(dāng)前駕駛行為是否適合規(guī)范、安全;其二，對(duì)當(dāng)前車體進(jìn)行自檢，實(shí)時(shí)提醒駕駛員及時(shí)采取相應(yīng)的措施，確保安全駕車。后者會(huì)全面采集城市道路和環(huán)境信息。

3.1.2 網(wǎng)絡(luò)層

網(wǎng)絡(luò)層的作用是實(shí)現(xiàn)人、車、路、環(huán)境之間的互聯(lián)互通，主要包括2個(gè)方面:第一，負(fù)責(zé)各類交通擁堵因素信息的接入，主要的接入方式有:3G/4G網(wǎng)絡(luò)、DSRC(Dedicated Short Range Communications，專用短程通信技術(shù))、WLAN 技術(shù)、ZigBee、UWB(Ultra Wide Band，超寬帶)、Bluetooth(藍(lán)牙)或衛(wèi)星通信等;第二，基于原有的電信網(wǎng)絡(luò)、電視網(wǎng)、電話網(wǎng)實(shí)現(xiàn)信息的遠(yuǎn)程傳輸，與出行者實(shí)現(xiàn)信息交換。

3.1.3 應(yīng)用層

應(yīng)用層可細(xì)化為上下兩層:下層業(yè)務(wù)管理單元和上層出行體驗(yàn)單元。下層控制中心模塊實(shí)現(xiàn)交通擁堵信息的匯總、分析和研判，上層通過現(xiàn)有終端設(shè)備實(shí)現(xiàn)各類交通信息的融合以多媒體界面呈現(xiàn)。用戶群體可以通過選擇不同的功能模塊來掌握實(shí)時(shí)的道路交通狀況。

3.2 系統(tǒng)架構(gòu)

該系統(tǒng)將鋪設(shè)覆蓋全市城區(qū)范圍的傳感網(wǎng)節(jié)點(diǎn)，構(gòu)建廣泛互聯(lián)的交通擁堵要素感知互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，為公眾出行提供人性化界面。本文以物聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，結(jié)合集中控制和分布式處理［10－11］搭建系統(tǒng)總體架構(gòu)，如圖1所示。

3.2.1 集中控制方面

主要包括了應(yīng)用層中業(yè)務(wù)管理單元的11個(gè)模塊，除控制中心、反饋監(jiān)督模塊外其余9個(gè)模塊均與感知層中的2個(gè)信息采集單元有直接的數(shù)據(jù)交換。

1)控制中心模塊

它是整個(gè)應(yīng)用層的核心，包括2個(gè)方面的作用:一是集中管理、集中控制、集中操作其余模塊的數(shù)據(jù)信息，為上層應(yīng)用提供人性化數(shù)據(jù)信息;二是協(xié)調(diào)其余模塊的數(shù)據(jù)信息在時(shí)間上同步，保證數(shù)據(jù)信息的實(shí)時(shí)有效?？刂浦行哪K需要系統(tǒng)管理員權(quán)限才能訪問，一般用戶無權(quán)訪問該模塊。

2)反饋監(jiān)督模塊

模塊的主要功能包括以下幾個(gè)方面:一是反饋，接收用戶在數(shù)據(jù)信息使用過程中提出的疑問，甚至是投訴、建議和意見，并在規(guī)定時(shí)間內(nèi)答復(fù);二是監(jiān)督，若政府、相關(guān)企業(yè)或其他業(yè)務(wù)歸口部門未在規(guī)定時(shí)間內(nèi)回復(fù)用戶的問題，可按照規(guī)定給予對(duì)應(yīng)部門一定的處分或物質(zhì)懲罰，若駕駛員一旦出現(xiàn)酒駕、疲勞駕駛或危險(xiǎn)駕駛等違法違規(guī)駕駛時(shí)，這些記錄將會(huì)以告警呈現(xiàn)的形式在第一時(shí)間反饋至相關(guān)政府行政部門，這些部門會(huì)立即對(duì)駕駛員電話提醒、約談甚至做出行政處罰，并將記錄備份至駕駛員的駕駛檔案中，規(guī)范其以后的駕駛行為;三是設(shè)備養(yǎng)護(hù)提示，當(dāng)系統(tǒng)檢測到故障或失效設(shè)備(傳感器、定位設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等物聯(lián)網(wǎng)硬件設(shè)備)時(shí)發(fā)出告警，提示相關(guān)企業(yè)對(duì)設(shè)備進(jìn)行檢修或更換，且設(shè)備的養(yǎng)護(hù)信息應(yīng)及時(shí)發(fā)布至系統(tǒng)平臺(tái)，接收公眾和主管部門的監(jiān)督，提高設(shè)備的利用率。

圖1 物聯(lián)網(wǎng)框架下城市交通擁堵導(dǎo)引系統(tǒng)架構(gòu)

3.2.2 分布式處理方面

大量的數(shù)據(jù)采集傳感器和網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備設(shè)置在車輛內(nèi)部和城市道路附近，為道路交通狀況數(shù)據(jù)信息的采集提供支撐。

1)駕駛員信息模塊

集中管理駕駛員體內(nèi)酒精含量、疲勞狀態(tài)和危險(xiǎn)駕駛數(shù)據(jù)。

駕駛員血液內(nèi)或呼氣中的酒精含量是衡量其酒駕的唯一標(biāo)準(zhǔn)，①《車輛駕駛?cè)藛T血液、呼氣酒精含量閾值與檢驗(yàn)》(GB19522—2004)為此將酒精傳感器節(jié)點(diǎn)安裝在主駕駛座位附近，通過傳感信號(hào)分類處理算法［12］辨識(shí)駕駛員或乘客體內(nèi)酒精含量是否超標(biāo)。同時(shí)，可以在車內(nèi)外安裝光電傳感器(例如CCD或CMOS)，根據(jù)駕駛員疲勞駕駛時(shí)面部表情的變化和在危險(xiǎn)駕駛時(shí)行車路線和車速變化的圖像特征結(jié)合相關(guān)算法模型估計(jì)出當(dāng)前駕駛員的疲勞狀態(tài)或駕駛的危險(xiǎn)程度。若駕駛員面部出現(xiàn)疲勞狀態(tài)或行車路線異常，車載警報(bào)系統(tǒng)將會(huì)實(shí)時(shí)提醒駕駛員。

另外，通過身份識(shí)別系統(tǒng)明確該駕駛員的駕駛證信息，車輛一旦啟動(dòng)，則該駕駛員與所駕駛車輛信息就進(jìn)行綁定，整個(gè)駕駛過程日志將會(huì)被上傳至駕駛員信息模塊并保存至該駕駛員的駕駛檔案中。一旦出現(xiàn)酒駕、疲勞駕駛或危險(xiǎn)駕駛行為，相關(guān)監(jiān)督部門將立即收到告警提示，然后通過控制中心模塊訪問該駕駛記錄并對(duì)該駕駛員進(jìn)行問責(zé)。駕駛員信息模塊工作流程如圖2所示。

圖2 駕駛員信息模塊工作流程

2)車輛自檢信息模塊

集中管理車輛主設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)，它的作用相當(dāng)于ECU(electronic control unit，電子控制單元或行車電腦)。駕駛員不但可以隨時(shí)關(guān)注車輛的運(yùn)行狀態(tài)，同時(shí)車輛服務(wù)企業(yè)(例如車輛4S店、保險(xiǎn)公司)通過訪問終端可實(shí)時(shí)或定期監(jiān)控車輛運(yùn)行狀態(tài)，及時(shí)提醒駕駛員進(jìn)行維修保養(yǎng)。若車輛在行駛過程中出現(xiàn)故障，車輛服務(wù)企業(yè)將會(huì)在第一時(shí)間獲取告警提示趕赴現(xiàn)場救援，將交通擁堵的程度或影響降到最低。

3)事故處理與道路施工模塊

這2個(gè)模塊分別管理交通事故和道路施工的方位數(shù)據(jù)。當(dāng)出現(xiàn)交通事故或道路施工時(shí)，事故當(dāng)事人員、施工人員或者附近群眾將會(huì)在第一時(shí)間通過分布在道路周邊大量的傳感器節(jié)點(diǎn)(采集事件位置數(shù)據(jù))和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備(傳遞事件數(shù)據(jù))建立連接，并及時(shí)向系統(tǒng)平臺(tái)發(fā)布事故或施工信息，提醒路人可能會(huì)造成交通擁堵的可能。針對(duì)交通事故，必要情況下交管部門也會(huì)趕赴現(xiàn)場進(jìn)行事故處理，處理完畢后，需登錄系統(tǒng)平臺(tái)提示處理完畢;針對(duì)道路施工，施工完畢后，需登錄系統(tǒng)平臺(tái)提示施工完畢。這里需要注意的是，如在這2種情況下當(dāng)事人員沒有及時(shí)發(fā)布或解除事件提醒，造成嚴(yán)重交通擁堵的，相關(guān)部門將會(huì)通過反饋監(jiān)督模塊獲取舉報(bào)信息，經(jīng)查證后將會(huì)對(duì)相關(guān)當(dāng)事人員進(jìn)行必要處罰。

4)道路標(biāo)示模塊

集中管理道路標(biāo)示的提示數(shù)據(jù)，其功能為:一是將各種傳感器節(jié)點(diǎn)、通信網(wǎng)絡(luò)和衛(wèi)星定位系統(tǒng)嵌入到道路標(biāo)示內(nèi)，把標(biāo)示牌“由死變活”，成為可顯示和可遠(yuǎn)程訪問的標(biāo)識(shí);二是道路標(biāo)示信息不僅附近的人員(包括機(jī)動(dòng)車、非機(jī)動(dòng)車駕駛員)可見，而且凡是登錄到系統(tǒng)平臺(tái)的所有人員均可見。

5)智能信號(hào)燈模塊

集中管理信號(hào)燈運(yùn)行故障數(shù)據(jù)，這里關(guān)心的是出現(xiàn)故障的信號(hào)燈方位、紅燈剩余時(shí)間和下個(gè)路口信號(hào)燈燈顏色［13］。十字路口的交通信號(hào)燈內(nèi)嵌入具有定位、信息處理、有線或無線通信等功能的傳感器節(jié)點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)自身故障上報(bào)、自行計(jì)算交通信號(hào)燈等待時(shí)間、實(shí)時(shí)變換交通信號(hào)燈的亮滅時(shí)間［14］等功能，其流程如圖3所示。

圖3 智能交通信號(hào)燈工作流程

6)氣象模塊

集中管理實(shí)時(shí)與未來氣象數(shù)據(jù)，將大量分布在城市中的氣象傳感器采集的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)上傳至氣象模塊，經(jīng)過數(shù)據(jù)信息的融合，在系統(tǒng)平臺(tái)上呈現(xiàn)當(dāng)前和未來的氣象信息，為出行者提供天氣預(yù)報(bào)。

7)停車誘導(dǎo)模塊

集中管理停車方位與車位數(shù)據(jù)，主要包括:一是定位功能，集成城市GIS地圖，明確目的地附近公共停車場的位置信息，由車載導(dǎo)航系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)位置導(dǎo)引;二是查詢功能，集成停車場車位管理系統(tǒng)，實(shí)時(shí)顯示停車場剩余車位信息及對(duì)應(yīng)的收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn);三是預(yù)約功能，在車輛出發(fā)前預(yù)訂目標(biāo)車位，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程繳費(fèi)。

8)公交運(yùn)行模塊

集中管理公交實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)，主要是為出行者提供公共交通工具的到發(fā)時(shí)間、停靠站點(diǎn)、距離、最近一班車的到站時(shí)間等。它是系統(tǒng)的輔助模塊，便于非駕車人員公交出行，有利于緩解道路交通擁堵壓力。

3.3 通信網(wǎng)絡(luò)

通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)置的原則是安全、簡單、方便、成本低。首先，在業(yè)務(wù)管理層收發(fā)數(shù)據(jù)前設(shè)置防火墻(例如VPN－虛擬專用網(wǎng)絡(luò))，確保信息安全和通信質(zhì)量;其次，各數(shù)據(jù)信息采集設(shè)備通過自身的無線信號(hào)收發(fā)裝置實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的交換、互聯(lián)、上傳和反饋。例如，移動(dòng)的車載終端、公共交通工具通過設(shè)置在道路兩旁的無線通信接入點(diǎn)(無線AP)實(shí)時(shí)與交通信號(hào)燈、道路標(biāo)示之間進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，實(shí)現(xiàn)交通流量控制;固定的交通信號(hào)燈、道路標(biāo)示則是通過WSN中的匯聚節(jié)點(diǎn)以有線或無線方式接入到Internet;故障或事故車輛、施工、停車場方位信息可以通過自身的GPS或北斗導(dǎo)航系統(tǒng)或道路兩旁的無線AP在系統(tǒng)平臺(tái)進(jìn)行發(fā)布，實(shí)時(shí)提醒機(jī)動(dòng)車駕駛員調(diào)整行車路線;系統(tǒng)使用者可以通過無線/有線終端訪問附近的局域網(wǎng)實(shí)現(xiàn)對(duì)當(dāng)前交通擁堵、天氣、公共交通等相關(guān)信息的查詢。系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)布局見圖4。

圖4 物聯(lián)網(wǎng)框架下城市交通擁堵導(dǎo)引系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)布局

3.4 系統(tǒng)功能

由圖1可知，該系統(tǒng)的用戶群體包括出行者、相關(guān)企業(yè)和政府部門，因此不同用戶在使用過程中系統(tǒng)所反映的功能側(cè)重點(diǎn)是不同的。

3.4.1 對(duì)于出行者

人是影響道路交通最活躍的因素，主要包括機(jī)動(dòng)車駕駛員和其他行人。

對(duì)于機(jī)動(dòng)車駕駛員而言，主要關(guān)注以下幾點(diǎn):一是車載導(dǎo)航設(shè)備可以實(shí)時(shí)更新顯示道路兩旁傳感設(shè)備釆集的交通擁堵信息，以及時(shí)調(diào)整出行線路;二是車載提醒系統(tǒng)隨時(shí)提醒個(gè)人駕車行為是否規(guī)范合法;三是可以實(shí)時(shí)關(guān)注車輛主要部件的運(yùn)行狀況，對(duì)于安全行駛做到心中有數(shù);四是可以提前預(yù)約目的地附近的停車場車位及收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)，做到順利、規(guī)范停車。

對(duì)于其他行人而言，則可以提供便利的出行信息，包括天氣狀況、公共交通工具到發(fā)時(shí)間及換乘信息等。

3.4.2 對(duì)于相關(guān)企業(yè)

主要包括車輛售后服務(wù)商、負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)信息采集和傳輸?shù)膫鞲衅?、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備售后服務(wù)商、道路施工承包商。

對(duì)于車輛售后服務(wù)商，提供的信息包括:一是實(shí)時(shí)接收來自車輛主要設(shè)備的故障告警信息，并在必要時(shí)提醒駕駛員，確保車輛及時(shí)得到維修保養(yǎng);二是接收來自客戶的反饋監(jiān)督，及時(shí)回答或滿足客戶提出的問題或訴求，提升售后服務(wù)質(zhì)量。

對(duì)于數(shù)據(jù)信息采集和傳輸設(shè)備售后服務(wù)商，首要的工作就是維護(hù)好設(shè)備的正常運(yùn)行，當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)及時(shí)檢修或者更換，將交通擁堵的可能性降到最低。

對(duì)于道路施工承包商，如道路附近基礎(chǔ)設(shè)施出現(xiàn)問題，要在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)及時(shí)發(fā)布施工道路的方位消息和撤銷道路施工的提示信息，有效疏散交通擁堵。

3.4.3 對(duì)于政府部門

主要包括公安機(jī)關(guān)道路管理部門和行政監(jiān)督管理部門。

對(duì)于公安機(jī)關(guān)道路管理部門，首要任務(wù)就是指揮疏導(dǎo)道路車流，包括在規(guī)定時(shí)間內(nèi)及時(shí)處理交通事故，發(fā)布和撤銷交通事故方位信息，以及通過信息發(fā)布媒介定時(shí)發(fā)布城市交通道路狀況信息。

對(duì)于行政監(jiān)督管理部門，主要是接收來自公眾對(duì)相關(guān)企業(yè)工作完成情況的監(jiān)督。按照誰主管誰負(fù)責(zé)的原則，建立健全相關(guān)制度和法規(guī)，為個(gè)人、企業(yè)的問責(zé)或處罰提供制度和法律依據(jù)。同時(shí)本級(jí)部門受上級(jí)直屬部門的監(jiān)督，監(jiān)督不力同樣要接受追責(zé)。

4 結(jié)束語

本文基于物聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)了一款城市道路交通擁堵導(dǎo)引系統(tǒng)，將駕駛員、人、車輛、事發(fā)點(diǎn)方位、道路標(biāo)示、信號(hào)燈、天氣、公交等“隱藏”信息“顯現(xiàn)”出來，起到道路交通導(dǎo)引作用，使出行者由“被動(dòng)”變?yōu)椤爸鲃?dòng)”，從而緩解交通擁堵。但在具體的實(shí)施過程中還需要解決許多問題，例如:在稀缺的道路資源附近如何利用、架設(shè)、集成新舊數(shù)據(jù)信息采集設(shè)備與網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備;各業(yè)務(wù)部門之間如何協(xié)調(diào)合作實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的共享;如何在法律、制度層面完善系統(tǒng)監(jiān)管機(jī)制;如何保護(hù)個(gè)人隱私安全;如何確保信息安全等?？傊?，代表信息化發(fā)展方向的物聯(lián)網(wǎng)為解決城市道路交通擁堵提供了一種全新方案。

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