物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能交通中的應(yīng)用

周潔

近年來(lái)，沸沸揚(yáng)揚(yáng)的物聯(lián)網(wǎng)概念開始進(jìn)入人們的視野，物聯(lián)網(wǎng)是繼計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)和移動(dòng)通信之后的又一次信息產(chǎn)業(yè)的革命性發(fā)展。本文主要介紹了基于物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)的智能交通信號(hào)采集與控制體系的具體實(shí)現(xiàn)。

一、概述

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和社會(huì)的進(jìn)步，城市人口增多，汽車的數(shù)量持續(xù)增加，交通擁擠和堵塞現(xiàn)象日趨嚴(yán)重，由此引發(fā)的環(huán)境噪聲、大氣污染、能源消耗等已經(jīng)成為現(xiàn)在全球各工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家和發(fā)展中國(guó)家面臨的嚴(yán)峻問(wèn)題。智能交通系統(tǒng)作為近十年大規(guī)模興起的改善交通堵塞減緩交通擁擠的有效技術(shù)措施，越來(lái)越受到國(guó)內(nèi)外政府決策部門和專家學(xué)者的重視，在許多國(guó)家和地區(qū)也開始了廣泛的應(yīng)用。

物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的智能交通，全面涵蓋了信息采集、動(dòng)態(tài)誘導(dǎo)、智能管控等環(huán)節(jié)。通過(guò)對(duì)機(jī)動(dòng)車信息和路況信息的實(shí)時(shí)感知和反饋，在GPS、RFID、GIS（地理信息系統(tǒng)）等技術(shù)的集成應(yīng)用和有機(jī)整合的平臺(tái)下，實(shí)現(xiàn)了車輛從物理空間到信息空間的唯一性雙向交互式映射，通過(guò)對(duì)信息空間的虛擬化車輛的智能管控實(shí)現(xiàn)對(duì)真實(shí)物理空間的車輛和路網(wǎng)的“可視化”管控。

二、智能交通系統(tǒng)的模型框架

基于物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)的智能交通體系綜合采用線圈、微波、視頻、地磁檢測(cè)等固定式的多種交通信息采集手段，結(jié)合出租車、公交及其他勤務(wù)車輛的日常運(yùn)營(yíng)，采用搭載車載定位裝置和無(wú)線通訊系統(tǒng)的浮動(dòng)車檢測(cè)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)路網(wǎng)斷面和縱剖面的交通流量、占有率、旅行時(shí)間、平均速度等交通信息要素的全面全天候?qū)崟r(shí)獲取。通過(guò)路網(wǎng)交通信息的全面實(shí)時(shí)獲取，利用無(wú)線傳輸、數(shù)據(jù)融合、數(shù)學(xué)建模、人工智能等技術(shù)，結(jié)合警用GIS系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)交通堵塞預(yù)警、公交優(yōu)先、公眾車輛和特殊車輛的最優(yōu)路徑規(guī)劃、動(dòng)態(tài)誘導(dǎo)、綠波控制和突發(fā)事件交通管制等功能。通過(guò)路網(wǎng)流量分析預(yù)測(cè)和交通狀況研判，為路網(wǎng)建設(shè)和交通控制策略調(diào)整、相關(guān)交通規(guī)劃提供輔助決策和反饋。

這種架構(gòu)下的智能交通體系通過(guò)路網(wǎng)斷面和縱剖面的交通信息的實(shí)時(shí)全天候采集和智能分析，結(jié)合車載無(wú)線定位裝置和多種通訊方式，實(shí)現(xiàn)了車輛動(dòng)態(tài)誘導(dǎo)、路徑規(guī)劃、信號(hào)控制系統(tǒng)的智能綠波控制和區(qū)域路網(wǎng)交通管控，為新建路網(wǎng)交通信息采集功能設(shè)置和設(shè)施配置提供規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，便于整個(gè)交通信息系統(tǒng)的集成整合，為大情報(bào)平臺(tái)提供服務(wù)等功能。

美國(guó)是應(yīng)用ITS較為成功的國(guó)家。1995年美國(guó)交通部出版的“國(guó)家智能交通系統(tǒng)項(xiàng)目規(guī)劃”，明確規(guī)定了智能交通系統(tǒng)的7大領(lǐng)域和29個(gè)用戶服務(wù)功能。7大領(lǐng)域包括出行和交通管理系統(tǒng)、出行需求管理系統(tǒng)、公共交通運(yùn)營(yíng)系統(tǒng)、商用車輛運(yùn)營(yíng)系統(tǒng)、電子收費(fèi)系統(tǒng)、應(yīng)急管理系統(tǒng)、先進(jìn)的車輛控制和安全系統(tǒng)。下面結(jié)合美國(guó)成功的ITS案例，簡(jiǎn)要說(shuō)明物聯(lián)網(wǎng)下的智能交通系統(tǒng)模型。

（1）中心型子系統(tǒng)。該子系統(tǒng)包括交通管理子系統(tǒng)、突發(fā)事件管理子系統(tǒng)、收費(fèi)管理子系統(tǒng)、商用車輛管理子系統(tǒng)、維護(hù)與工程管理子系統(tǒng)、信息服務(wù)提供子系統(tǒng)、尾氣排放管理子系統(tǒng)、公共交通管理子系統(tǒng)、車隊(duì)及貨運(yùn)管理子系統(tǒng)及存檔數(shù)據(jù)管理子系統(tǒng)10個(gè)子系統(tǒng)。該類子系統(tǒng)的共同特點(diǎn)是空間上的獨(dú)立性，即在空間位置的選擇上不受交通基礎(chǔ)設(shè)施的制約。這類子系統(tǒng)與其它子系統(tǒng)的聯(lián)絡(luò)通暢依賴于有線通訊。

（2）區(qū)域型子系統(tǒng)。該子系統(tǒng)包括道路子系統(tǒng)、安全監(jiān)控子系統(tǒng)、公路收費(fèi)子系統(tǒng)、停車管理子系統(tǒng)和商用車輛核查子系統(tǒng)5個(gè)子系統(tǒng)屬于區(qū)域類型。這類子系統(tǒng)通常需要進(jìn)入路邊的某些具體位置來(lái)安裝或維護(hù)諸如檢測(cè)器、信號(hào)燈、程控信息板等設(shè)施。區(qū)域型子系統(tǒng)一般要與一個(gè)或多個(gè)中心型子系統(tǒng)以有線方式連接，同時(shí)還往往需要與通過(guò)其所部署路段的車輛進(jìn)行信息交互。

（3）旅行者子系統(tǒng)。該類子系統(tǒng)以旅行者或旅行服務(wù)業(yè)經(jīng)營(yíng)者為服務(wù)對(duì)象，運(yùn)用智能交通系統(tǒng)的有關(guān)功能實(shí)現(xiàn)對(duì)多式聯(lián)運(yùn)旅行的有效支持。遠(yuǎn)程旅行支持子系統(tǒng)和個(gè)人信息訪問(wèn)子系統(tǒng)屬于旅行者子系統(tǒng)。旅行者子系統(tǒng)可通過(guò)有線或無(wú)線方式與其它類型的子系統(tǒng)間進(jìn)行直接的信息傳遞。

（4）車輛型子系統(tǒng)。該類子系統(tǒng)的特點(diǎn)是安裝在車輛上。根據(jù)載體車輛的種類，車輛型子系統(tǒng)又可細(xì)分為普通車輛子系統(tǒng)、緊急車輛子系統(tǒng)、商用車輛子系統(tǒng)、公交車輛子系統(tǒng)和維護(hù)與工程車輛子系統(tǒng)。這些子系統(tǒng)可根據(jù)需要與中心型子系統(tǒng)、區(qū)域型子系統(tǒng)及旅行者子系統(tǒng)進(jìn)行無(wú)線通訊，也可與其它載體車輛進(jìn)行車輛間通訊。

三、物聯(lián)網(wǎng)智能交通應(yīng)用舉例 ——北京智能交通物聯(lián)網(wǎng)

榮獲國(guó)家科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)的北京市公安局公安交通管理局“城市智能交通管理指揮控制系統(tǒng)”，讓首都交通管理步入科技時(shí)代。十年來(lái)，首都交管部門構(gòu)建了以“一個(gè)中心、三個(gè)平臺(tái)、八大系統(tǒng)”為核心的智能交通管理系統(tǒng)體系框架，高度集成了視頻監(jiān)控、單兵定位、122接處警、GPS警車定位、信號(hào)控制、集群通信等近百個(gè)應(yīng)用子系統(tǒng)，達(dá)到了733T的實(shí)時(shí)海量異構(gòu)數(shù)據(jù)的高度融合，強(qiáng)化了智能交通管理的實(shí)戰(zhàn)能力。

在北京的環(huán)路上，安裝著157個(gè)高清攝像頭，它們可以自動(dòng)記數(shù)，統(tǒng)計(jì)交通流量;當(dāng)?shù)缆飞习l(fā)生事故、擁堵、路面積水、道路遺灑等9種意外事件時(shí)，系統(tǒng)便會(huì)自動(dòng)對(duì)意外事件全程錄像、自動(dòng)報(bào)警。

在北京的快速路、主干路網(wǎng)中，有上萬(wàn)個(gè)檢測(cè)線圈，它們埋在接近路口的地面下，通過(guò)電子感應(yīng)傳遞到檢測(cè)器，就像城市的神經(jīng)末梢，24小時(shí)自動(dòng)采集路面交通流量、流速、占有率等運(yùn)行數(shù)據(jù)。此外，超聲波、微波、視頻等科技設(shè)備也隨時(shí)檢測(cè)著交通信息，它們通過(guò)系統(tǒng)后臺(tái)的整合、分析、處理，除了以圖形的方式在地圖上顯示出實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)路況信息外，還可以準(zhǔn)確發(fā)現(xiàn)道路上的異常況。

這套交通流量檢測(cè)系統(tǒng)還能自動(dòng)與前四周的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，如果車流量、擁堵情況超過(guò)了歷史平均的常量，系統(tǒng)便自動(dòng)發(fā)出警告提示，交管部門便可以據(jù)此部署警力。

結(jié)語(yǔ)

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能交通控制領(lǐng)域的應(yīng)用，將全面提升智能交通的管控水平和信息服務(wù)水平，實(shí)現(xiàn)從現(xiàn)場(chǎng)物理實(shí)體的管控到信息空間中虛擬鏡像的管控。隨著政府的大力扶持與技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)的成熟，智能交通物聯(lián)網(wǎng)會(huì)是物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的重要領(lǐng)域，將朝著大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)化、集成化和面向服務(wù)化發(fā)展，成為智慧城市的重要組成部分。