物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智慧交通系統(tǒng)中的應(yīng)用

任利軍

摘 要：為解決城市道路堵塞、通行壓力大的問(wèn)題，促進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智慧交通系統(tǒng)中的發(fā)展，分析了國(guó)內(nèi)外智慧交通管理系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的重要作用，分析了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智慧交通系統(tǒng)中的應(yīng)用，如傳感器技術(shù)、RFID技術(shù)、無(wú)線組網(wǎng)技術(shù)、視頻監(jiān)控與采集技術(shù)、GPS 技術(shù)等。未來(lái)，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將促進(jìn)交通管理模式由被動(dòng)式管理向主動(dòng)式管理轉(zhuǎn)型，交通網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)收集與分析也將實(shí)現(xiàn)智能化發(fā)展。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)技術(shù);智慧交通系統(tǒng);應(yīng)用

0 引言

智慧交通系統(tǒng)（Intelligent Traffic System，簡(jiǎn)稱ITS）是在交通管理中運(yùn)用先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)，特別是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)中的信息識(shí)別技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳遞技術(shù)、傳感器技術(shù)、RFID 技術(shù)和智慧控制技術(shù)等，優(yōu)化道路交通運(yùn)輸和車(chē)輛管理，以加強(qiáng)車(chē)輛、道路、使用者三者之間的聯(lián)系。

1 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的作用

智慧交通的發(fā)展依賴新技術(shù)的發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速興起，促進(jìn)了智能交通系統(tǒng)的跨越式發(fā)展。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與傳統(tǒng)的智慧交通系統(tǒng)發(fā)展目標(biāo)在某種程度上吻合，使其在交通運(yùn)輸領(lǐng)域具有良好的適應(yīng)性。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)具有三層架構(gòu)：感知層、網(wǎng)絡(luò)層、應(yīng)用層。在智能交通的應(yīng)用中，感知層負(fù)責(zé)車(chē)輛識(shí)別、車(chē)輛定位和交通流信息數(shù)據(jù)的采集。網(wǎng)絡(luò)層負(fù)責(zé)將感知層采集的各種交通信息進(jìn)行數(shù)據(jù)透?jìng)?，?shù)據(jù)透?jìng)骺梢圆捎糜芯€和無(wú)線兩種方式。應(yīng)用層利用接口電路，將網(wǎng)絡(luò)層傳遞的信息通過(guò)計(jì)算機(jī)技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)等，對(duì)交通流數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、計(jì)算和融合等操作，控制相關(guān)設(shè)備工作，如信號(hào)燈實(shí)時(shí)在線控制，以及報(bào)警應(yīng)急處理等。將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)科學(xué)有效地運(yùn)用于智慧交通系統(tǒng)的構(gòu)建中，可實(shí)現(xiàn)對(duì)交通系統(tǒng)動(dòng)態(tài)化、智慧化管理，還可以降低系統(tǒng)建設(shè)和運(yùn)行成本，減少交通事故的發(fā)生。

2 智能交通系統(tǒng)中物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)

2.1 傳感器探測(cè)技術(shù)

傳感器是物聯(lián)網(wǎng)感知其運(yùn)行環(huán)境和外部運(yùn)行環(huán)境的關(guān)鍵部件，傳感器技術(shù)還為信息的傳輸、分析和反饋提供支持。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)由各種微型傳感器節(jié)點(diǎn)組成，這些節(jié)點(diǎn)有效地調(diào)整到監(jiān)控區(qū)域，并通過(guò)無(wú)線通信連接到一個(gè)有規(guī)律的組織網(wǎng)絡(luò)。目前，智能交通系統(tǒng)物聯(lián)網(wǎng)傳感器技術(shù)的主要研發(fā)方向包括：先進(jìn)的測(cè)試技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)測(cè)控;智能傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn);傳感器網(wǎng)絡(luò)組織結(jié)構(gòu)和基本協(xié)議;傳感器網(wǎng)絡(luò)的自我檢測(cè)和控制;傳感器網(wǎng)絡(luò)安全問(wèn)題。

2.2 云計(jì)算技術(shù)

基于物聯(lián)網(wǎng)的智能交通系統(tǒng)中的云計(jì)算服務(wù)通常是利用外部網(wǎng)絡(luò)資源，整合計(jì)算實(shí)體，所有參與共享的軟硬件相關(guān)資源及信息資料都可按要求和需要提供給別的計(jì)算機(jī)設(shè)備。

2.3 射頻識(shí)別技術(shù)

射頻識(shí)別技術(shù)，也稱電子標(biāo)簽，是物聯(lián)網(wǎng)在智能交通系統(tǒng)中平穩(wěn)運(yùn)行的關(guān)鍵技術(shù)。它使用射頻信號(hào)，通過(guò)交變磁場(chǎng)傳輸信息，并利用傳輸?shù)男畔?lái)識(shí)別物體。它由標(biāo)簽、閱讀器和天線組成。標(biāo)簽放置在物體上，以區(qū)分物體;閱讀器用于讀取或插入標(biāo)簽中包含的信息;天線位于標(biāo)簽和閱讀器之間，用于傳輸信號(hào)。

2.4 網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)

網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)是物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)中不可替代的重要部分。在網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)中，包括了有線技術(shù)、無(wú)線技術(shù)、網(wǎng)關(guān)技術(shù)等。

2.5 嵌入式系統(tǒng)技術(shù)

嵌入式系統(tǒng)技術(shù)是集軟硬件、傳感器技術(shù)、集成電路技術(shù)、電子應(yīng)用技術(shù)于一體的復(fù)雜技術(shù)。主要用于對(duì)接收到的信息進(jìn)行處理和分類。該技術(shù)的當(dāng)前應(yīng)用領(lǐng)域包括智能機(jī)器人、虛擬現(xiàn)實(shí)、工業(yè)過(guò)程建模和智能控制、機(jī)器學(xué)習(xí)等。

3 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智慧交通系統(tǒng)中的應(yīng)用

智慧交通系統(tǒng)中應(yīng)用的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，主要有傳感器技術(shù)、RFID 技術(shù)、無(wú)線組網(wǎng)技術(shù)等。其中傳感器是能夠獲取測(cè)量數(shù)據(jù)并按一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號(hào)的器件或裝置，負(fù)責(zé)信息采集工作。如路口各個(gè)方向的車(chē)輛流量和速度監(jiān)測(cè)，路燈自動(dòng)開(kāi)啟和亮度調(diào)節(jié)等。RFID 技術(shù)主要用于車(chē)輛信息識(shí)別、車(chē)輛時(shí)速的準(zhǔn)確計(jì)算、電子車(chē)牌和 ETC 不停車(chē)收費(fèi)系統(tǒng)中。無(wú)線組網(wǎng)技術(shù)的作用是實(shí)時(shí)傳遞交通信息，包括數(shù)字、視頻圖像及語(yǔ)音信息等，這些信息通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳遞到指揮中心，并經(jīng)計(jì)算機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，從而對(duì)車(chē)輛或道路通行進(jìn)行監(jiān)管或控制。

目前，我國(guó)智慧交通系統(tǒng)已從探索階段進(jìn)入到實(shí)際開(kāi)發(fā)和應(yīng)用階段，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智慧交通系統(tǒng)中的應(yīng)用也得到了拓展。如將視頻圖像和模式識(shí)別相結(jié)合的視頻監(jiān)控與采集技術(shù)，該技術(shù)將視頻采集設(shè)備采集到的連續(xù)模擬圖像，經(jīng)相關(guān)電路轉(zhuǎn)換成離散的數(shù)字圖像后，輸入計(jì)算機(jī)，并由軟件分析計(jì)算和處理后，得到車(chē)牌號(hào)碼、車(chē)型、車(chē)速、交通流量等參數(shù)，再將信息通過(guò)有線或無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳送至指揮中心。此外，GPS 技術(shù)也廣泛應(yīng)用于智能交通系統(tǒng)中，用于車(chē)輛的位置感知及計(jì)算道路行駛速度等。

4 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智慧交通系統(tǒng)中的發(fā)展趨勢(shì)

4.1 交通管理模式由被動(dòng)式管理向主動(dòng)式管理轉(zhuǎn)型

智慧交通管理系統(tǒng)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(dòng)或輔以人工下達(dá)指令，采取分流、限行、執(zhí)法等方法來(lái)疏導(dǎo)交通，以提高道路和車(chē)輛的通行效率。這種管理模式是圍繞著人、車(chē)、路三要素的被動(dòng)式管理，交通狀態(tài)的預(yù)見(jiàn)性和時(shí)效性較差。隨著相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，基于態(tài)勢(shì)感知的主動(dòng)式交通管理可以很好地解決這個(gè)問(wèn)題。態(tài)勢(shì)感知是一種基于環(huán)境的，動(dòng)態(tài)地、整體地洞悉安全風(fēng)險(xiǎn)的能力，將其應(yīng)用于智慧交通管理系統(tǒng)中，是以物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)和 5G 技術(shù)為基礎(chǔ)，從全局視角提升系統(tǒng)的預(yù)先發(fā)現(xiàn)、判斷、分析及即時(shí)響應(yīng)處置的能力。主動(dòng)式交通管理將改變以往模式，代之以信息無(wú)處不在、互動(dòng)無(wú)處不有和控制所想所得的前瞻式管理模式，實(shí)現(xiàn)車(chē)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(jī)動(dòng)車(chē)交通需求的動(dòng)態(tài)平衡。

4.2 交通網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)收集與分析的智能化

隨著道路里程和車(chē)輛的不斷增加，規(guī)模龐大、種類繁多的交通信息呈現(xiàn)爆炸式增長(zhǎng)。從這些繁雜的信息中提煉出價(jià)值較高的、實(shí)時(shí)更新的信息資源，避免出現(xiàn)信息孤島或信息煙囪現(xiàn)象，只能依托數(shù)據(jù)收集與分析的智能化信息處理平臺(tái)。該平臺(tái)將收集到的信息數(shù)據(jù)傳遞到綜合交通運(yùn)輸大數(shù)據(jù)應(yīng)用中心平臺(tái)，平臺(tái)結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)及云計(jì)算等技術(shù)，將數(shù)據(jù)分為靜態(tài)數(shù)據(jù)（ 如電子地圖） 和動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)（ 如營(yíng)運(yùn)車(chē)輛的 GPS 位置） ，然后對(duì)其分析和計(jì)算，再向各子平臺(tái)，如全國(guó)營(yíng)運(yùn)車(chē)輛聯(lián)網(wǎng)聯(lián)控系統(tǒng)、全國(guó)網(wǎng)約車(chē)監(jiān)管平臺(tái)、電子地圖運(yùn)營(yíng)平臺(tái)等發(fā)出指令，統(tǒng)一指揮或協(xié)調(diào)各子系統(tǒng)的調(diào)度或運(yùn)營(yíng)，以強(qiáng)化行業(yè)數(shù)據(jù)資源統(tǒng)籌，完善行業(yè)大數(shù)據(jù)開(kāi)放和共享，提升行業(yè)管理和服務(wù)水平。

5 結(jié)語(yǔ)

基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)結(jié)合大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、5G 等技術(shù)的智慧交通管理系統(tǒng)，有效地加強(qiáng)了駕駛員、道路和交通管理者之間的聯(lián)系，為車(chē)輛出行提供了安全保障，提高了交通管理效率，促進(jìn)了環(huán)境的改善和能源節(jié)約。隨著智慧交通系統(tǒng)的建設(shè)發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)也將發(fā)揮更大的優(yōu)勢(shì)。未來(lái)的智慧交通系統(tǒng)必將進(jìn)入主動(dòng)管理狀態(tài)，通過(guò)動(dòng)態(tài)感知等技術(shù)手段，實(shí)現(xiàn)人、車(chē)、路三者之間的協(xié)同運(yùn)作，確保車(chē)輛安全行駛及道路資源的最大利用。

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