基于“物聯(lián)網(wǎng)”的城市智慧交通系統(tǒng)的應(yīng)用研究

趙濤

(江蘇信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院,江蘇無錫 214000)

1 背景介紹

20世紀(jì)六七十年代,歐、美、日等發(fā)達(dá)國家開始重視能源與交通運(yùn)行效率等問題,因此開始嘗試發(fā)展一種新的交通管理系統(tǒng)和管理對策來達(dá)到節(jié)約能源和提高交通運(yùn)行效率的目的,這就是智慧交通的雛形。目前,在智能交通系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)和應(yīng)用規(guī)模上發(fā)展比較成熟的國家仍舊是歐、美、日等發(fā)達(dá)國家。從這些國家的發(fā)展情況看,在減少交通污染、緩解交通壓力和處理緊急交通事件等直接性問題上智慧交通系統(tǒng)已經(jīng)顯現(xiàn)出明顯的成效,不僅如此,智慧交通系統(tǒng)還為新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展、國際競爭力的增強(qiáng)、國家安全的提升和世界能源短缺等問題的解決提供了一種重要戰(zhàn)略性步驟。經(jīng)過40余年的發(fā)展,歐、美、日等發(fā)達(dá)國家在智慧交通系統(tǒng)的開發(fā)和應(yīng)用方面取得的巨大成功不僅體現(xiàn)在重點(diǎn)發(fā)展領(lǐng)域里面對智慧交通系統(tǒng)的大規(guī)模應(yīng)用,更體現(xiàn)在對智慧交通系統(tǒng)框架方面的整體建設(shè)。

國內(nèi)智慧交通系統(tǒng)的整體發(fā)展水平相比于歐、美、日等發(fā)達(dá)國家,無論是在動態(tài)化發(fā)展水平方面還是智能化發(fā)展水平方面都非常落后。當(dāng)前國內(nèi)的交通系統(tǒng)的實(shí)際情況是,路面的交通信息采集點(diǎn)非常少,對車、路和人方面的管理相互分離,已經(jīng)建設(shè)完成的還處于初級階段的各交通管理系統(tǒng)間相互獨(dú)立運(yùn)作,因此所能夠獲得的交通信息的全面性、精確性和時(shí)效性方面都不夠。在具體操作上主要方式為以路口信號控制為主,在干預(yù)和管理方面還是通過人工來完成。造成以上問題的主要原因在于交通技術(shù)手段應(yīng)用方面的落后和系統(tǒng)統(tǒng)籌規(guī)劃的缺乏,主要表現(xiàn)為,由于國內(nèi)對智慧交通方面快速建設(shè)的需要,因此在建設(shè)期對標(biāo)準(zhǔn)的執(zhí)行度不夠,在資源的應(yīng)用方面缺乏整合意識,這就造成許多已有的交通系統(tǒng)還在重復(fù)建設(shè),各城市之間的交通管理系統(tǒng)各自獨(dú)立運(yùn)行,缺乏一個(gè)統(tǒng)一的部署規(guī)劃,作用非常單一。由于高度集成化的管控和決策支持平臺在交通信息的采集和管理決策方面的缺乏,因此對交通的信息采集和控制等方面無法進(jìn)行一個(gè)全局和綜合的統(tǒng)一協(xié)調(diào),交通管控的區(qū)域效率十分低下。加上目前信息技術(shù)在交通系統(tǒng)中集成協(xié)調(diào)運(yùn)用方面水平較低,無法通過對不同信息節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)源進(jìn)行全面的匯總和分析,造成所獲取的信息決策結(jié)果在時(shí)效性和準(zhǔn)確性方面得不到保障。目前的交通系統(tǒng)中除了射頻識別等少數(shù)技術(shù)外,物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在交通系統(tǒng)中的應(yīng)用還十分少,基于物聯(lián)網(wǎng)來實(shí)現(xiàn)的智慧交通系統(tǒng)更少。

當(dāng)前國內(nèi)已經(jīng)建設(shè)完成數(shù)量可觀的相互獨(dú)立的交通管理系統(tǒng),加上已有的大量交通管理設(shè)施、裝備,當(dāng)下迫切需要對這些設(shè)備和資源進(jìn)行集成利用以發(fā)揮良好的綜合效應(yīng),因此基于物聯(lián)網(wǎng)的智慧交通的發(fā)展已經(jīng)成為國內(nèi)交通智能化發(fā)展進(jìn)程中的一個(gè)必然選擇。

2 智慧交通概念

圖1 智慧交通系統(tǒng)整體架構(gòu)圖

圖2 智慧交通系統(tǒng)應(yīng)用架構(gòu)圖

現(xiàn)代的智慧交通的模式融合了信息、移動互聯(lián)網(wǎng)、通訊、大數(shù)據(jù)、傳感、控制、衛(wèi)星定位及導(dǎo)航、物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算等先進(jìn)的電子技術(shù),是利用數(shù)字和智能所建立的具有全面性、時(shí)效性、精確性的綜合交通管理系統(tǒng)。優(yōu)點(diǎn)是提高交通運(yùn)行效率、改善交通運(yùn)行環(huán)境、保障交通運(yùn)行安全和提高能源的利用率,能夠使各交通參與者之間密切配合達(dá)到和諧統(tǒng)一。

3 智慧交通方案

3.1 基于物聯(lián)網(wǎng)的智慧交通系統(tǒng)整體架構(gòu)

文中如圖1所示,智慧交通系統(tǒng)從整體架構(gòu)上可以劃分為三層:

(1)物聯(lián)網(wǎng)感知層。物聯(lián)網(wǎng)感知層由M2M終端和無線傳感器網(wǎng)絡(luò)組成。主要作用是采集交通運(yùn)行環(huán)境中的各種數(shù)據(jù)、圖片和視頻等信息。(2)物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)層。物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)層主要是承載網(wǎng)絡(luò),包括移動通信和通信網(wǎng)關(guān)等通信技術(shù)。主要作用是保障物聯(lián)網(wǎng)感知層和物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用層之間信息傳輸?shù)耐〞场?3)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用層。物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用層由應(yīng)用系統(tǒng)和運(yùn)營支撐平臺兩部分組成。主要作用是將不同的交通信息提交到控制中心,控制中心可以通過這些不同的信息來進(jìn)行相應(yīng)的決策和服務(wù)。

3.2 基于物聯(lián)網(wǎng)的智慧交通系統(tǒng)應(yīng)用架構(gòu)圖

文中如圖2所示,智慧交通系統(tǒng)在應(yīng)用架構(gòu)上分為三個(gè)主要模塊:

(1)指揮控制中心。智慧控制中心交通監(jiān)控系統(tǒng)、交通運(yùn)輸規(guī)劃決策系統(tǒng)、基于物聯(lián)網(wǎng)的道路車輛狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)、交通控制系統(tǒng),具有數(shù)據(jù)分析和交通運(yùn)行規(guī)劃決策等功能,主要是對應(yīng)用子系統(tǒng)進(jìn)行集中管理。(2)信息服務(wù)中心。信息服務(wù)中心包括智能車載導(dǎo)航系統(tǒng)、智能車流誘導(dǎo)系統(tǒng)、智能停車場信息服務(wù)系統(tǒng)和多渠道信息服務(wù)系統(tǒng)。主要是進(jìn)行交通數(shù)據(jù)的共享和交通信息的發(fā)布等,為車輛和交通參與者提供及時(shí)的交通運(yùn)行信息和公眾服務(wù)類信息。(3)應(yīng)用子系統(tǒng)。應(yīng)用子系統(tǒng)包括車輛的智能輔助駕駛系統(tǒng)和智能防撞系統(tǒng)、智能私家車輛管理系統(tǒng)、智能公交管理系統(tǒng)、智能客運(yùn)車輛運(yùn)營管理系統(tǒng)、智能貨運(yùn)車輛運(yùn)營管理系統(tǒng)和特種車輛運(yùn)輸智能管理系統(tǒng)、不停車收費(fèi)系統(tǒng)和其他自動收費(fèi)系統(tǒng)、應(yīng)急系統(tǒng)和緊急援助系統(tǒng)、先進(jìn)的車輛控制系統(tǒng)和自動公路系統(tǒng)。應(yīng)用子系統(tǒng)主要對各不同職能部門的專有通道應(yīng)用的實(shí)現(xiàn)。

4 智慧交通服務(wù)內(nèi)容

(1)高度智慧的交通管理服務(wù)。利用電子通信、傳感和電子控制等先進(jìn)的技術(shù)來實(shí)現(xiàn)高度智慧的交通控制和規(guī)劃、交通狀態(tài)預(yù)測等功能。(2)先進(jìn)的信息服務(wù)。為交通參與者提供可變資訊標(biāo)識,交通運(yùn)行狀態(tài)廣播,衛(wèi)星定位及導(dǎo)航,電視、廣播路況報(bào)道,無線通訊,交通資訊查詢。(3)先進(jìn)的車輛運(yùn)行服務(wù)。利用ATMS、ATIS與AVCSS的技術(shù)服務(wù)來實(shí)現(xiàn)對車輛狀況的自動定位與監(jiān)視,公交等客運(yùn)車輛的電腦排班、輔助調(diào)度,站內(nèi)及車內(nèi)信息顯示,雙向通訊,最佳路線引導(dǎo)和運(yùn)營車輛咨詢的查詢。(4)先進(jìn)的貨運(yùn)車輛服務(wù)。利用ATMS、ATIS與AVCSS的技術(shù)服務(wù)來實(shí)現(xiàn)對貨運(yùn)車輛的自動監(jiān)視、定位、測重和自助收費(fèi),最佳路線引導(dǎo),雙向通訊,自動貨物辨識。(5)智能收付費(fèi)服務(wù)。利用車輛的ETC設(shè)備和電子車牌等與交通收費(fèi)設(shè)備進(jìn)行雙向通訊,地面交通不停車、自動化收費(fèi)、余額查詢,自動車輛辨識和影像執(zhí)法。(6)交通信息管理服務(wù)。對包括道路條件、交通狀況、服務(wù)設(shè)施位置和導(dǎo)游等信息的實(shí)時(shí)采集,通過廣播、CMS、電視等方式實(shí)現(xiàn)交通信息的實(shí)時(shí)發(fā)布,交通狀況信息交互式服務(wù),車輛的信息、定位及導(dǎo)航、交通、旅游等信息服務(wù),駕駛員信息等。(7)應(yīng)急及緊急救援服務(wù).應(yīng)急車輛的通訊、交通信號引導(dǎo)、定位與調(diào)度管理,車輛故障和事故求援,應(yīng)急物資的配置和調(diào)度,事件自動偵測,突發(fā)事件應(yīng)急指揮。(8)先進(jìn)車輛控制及安全服務(wù)。結(jié)合電腦、傳感器、通信和電子自動控制技術(shù)的防撞預(yù)警,路口行人觸動及警示接近車輛,車輛前路狀況警示,車輛自動停放、自動檢測,車與車之間通訊。

5 結(jié)語

本文在總結(jié)國內(nèi)外相關(guān)研究理論成果和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,通過對智慧交通系統(tǒng)進(jìn)行深入的探討和研究,論證智慧交通系統(tǒng)在我國當(dāng)前情況下的可行性和需求性,從而為我國建設(shè)適合我國國情的智慧交通系統(tǒng)提供一種設(shè)想和參考。

[1]陳才君,等.智慧交通[M].北京:清華大學(xué)出版社,2011.

[2]鄒力.物聯(lián)網(wǎng)與智能交通[M].北京:電子工業(yè)出版社,2012.

[3]蔣新華,鄒復(fù)民,朱銓,徐翔.交通運(yùn)輸行業(yè)物聯(lián)網(wǎng)與云計(jì)算技術(shù)[M].北京:中國鐵道出版社,2014.

[4]何承,朱揚(yáng)勇.大數(shù)據(jù)技術(shù)與應(yīng)用[M].上海:上?？茖W(xué)技術(shù)出版社,2015.