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摘要：随着科技的不断进步, 在城市交通管理方面, 物联网技术正蓬勃发展，作为新一代信息技术的代表，其兼具“信息和智能”两大特征，它与智能交通的融合，必将引领城市交通的管理和服务发生革命性的变革。文中通过对物联网技术以及智能交通管理系统的分析，结合我国目前的城市交通管理现状，提出了物联网智能交通系统，并结合应用实例，分析了物联网在城市交通管理中应用的可行性和优势，为深刻研究物联网技术在城市交通管理的优化应用奠定了基础。
关键词：物联网 城市交通管理智能交通管理系统 RFID 技术
物联网智能交通系统
中图分类号：U121 文献标识码： A 文章编号：
0 引言
交通是城市的命脉，是城市的基本功能之一。交通对城市拓展、经济增长和社会进步起到了决定性的作用，快速、便捷、舒适、高效的城市交通系统，是增强城市综合竞争力的重要因素，是提高广大市民生活质量的迫切需要，也是城市交通管理者追求的目标。随着经济的发展，城市车辆日益增多，城市交通问题日益严重，现有的交通管理系统已不能满足城市发展的客观要求，则就迫切需要采用新的管理方法和科技手段提高城市交通管理智能化水平。而物联网的出现为实现这一目标提供了契机。物联网技术可以夯实交通管理科技基础，全面提升交通管理智能化水平，提高交通管理效率。
1物联网概述
1.1 物联网概念
物联网（Internet of Things）是指“物物相连的互联网”，即把所有物品通过射频识别等信息传感设备与互联网连接起来，实现智能化识别和可管理的网络。它有两层含义: 第一，物联网的核心和基础仍然是互联网，是在互联网基础之上延伸和扩展的一种网络; 第二，其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间的信息交换和通信。从技术角度理解，物联网是通过射频识别( RFID) 装置、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网相连接起来进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络[1]。
1.2 物联网体系架构
物联网在体系结构上可分为感知、网络和服务应用3 个层次。感知层包括二维码标签和识读器、RFID标签和读写器、摄像头、GPS、传感器、终端、传感器网络等，主要是实现实体的信息获取，即通过各种传感设备采集实体信息; 网络层包括通信与互联网的融合网络、网络管理中心、信息中心和智能处理中心等，主要完成信息的传递、融合和处理，将采集到的数据通过通信网络传输到互联网; 服务应用层主要是与行业需求相结合，实现广泛的智能化[2]。
1.3 RFID 概述
RFID技术是一种利用射频通信实现的非接触式自动识别技术， 其特点为:非接触式双向通信，具有定位，长期跟踪管理及可全天候信息采集等优点，且受环境影响较少。RFID技术与互联网、通讯等技术相结合，可实现全球范围内的物品跟踪与信息共享。RFID是一种利用电子标签进行数据采集的信息识别系统，RFID一般由3部分组成: RFID阅读器，电子标签( RFID卡) 和天线，电子标签是RFID系统的数据载体，其一般安装在机动车挡风玻璃或机动车车牌上，天线用于射频信号的发射和接收。
RFID工作原理[3]为: 当装有RFID电子标签的机动车驶入 RFID阅读器所发射的频域范围内时，由RFID阅读器发出的信息通过天线发送加密数据载波给电子标签，电子标签的发射天线工作区域被激活; 同时电子标签将加密的载有目标识别码的高频加密载波信号采用某种调制方式经卡内高频发射模块发射出去，从而将电子标签本身所携带的信息传送到RFID阅读器，阅读器接收并解码，并提取出可用的识别码再传送到后台进行处理，完成预先设定的功能。RFID 工作原理如图1所示：
图1 RFID 工作原理
Figure 1 Working principle of the RFID
2城市交通管理
2.1 我国目前的城市交通管理现状
改革开放20年，城市公共交通随着社会经济的高速发展，得以相应的发展，城市居民的出行逐步改善。但长期以来，城市公共交通没有明确的发展政策，一定程度上影响和制约了经济发展。中国作为一个经济持续高速增长的发展中国家，城市公共交通的定位，是一个值得认真研究的问题。进入80年代以来，我国城市的经济贸易和社会活动日益繁忙，城市交通发生了前所未有的迅速增长，传统的道路交通设施已经不能适应现代社会的需要。当前，我国城市特别是大城市的交通问题极其严重，如果不能得到有效解决和根本治理，必将对我国经济的持续、快速、健康发展构成严重威胁。
这些问题首先表现在交通的规划设计上，规划设计不合理，导致实际的交通运行能力难以达到设计的期望水准；缺乏整体的交通发展战略，城市交通建设是一项系统工程，既要研究交通需求和供应的平衡，还要考虑土地和财力的可能，是一项决策性很强的工作；运营管理有待改善，交通管理技术水平低下，当然这也是地理和历史因素的综合影响；相关的指标和评价体系不完善，不能很好的预测和评估交通管理质量的高低。
2.2 智能交通管理系统
智能交通管理系统（Intelligent Transportation Management System，ITMS）是面向道路交通管理部门的先进的交通控制、交通管理和交通决策系统，通过先进的交通信息采集技术、数据通信传输技术、电子控制技术和计算机处理技术等，把采集到的各种道路交通信息和各种交通服务信息传输到交通控制中心，交通控制中心对交通信息采集系统所获得的实时交通信息进行分析、处理，并利用交通控制管理优化模型进行交通控制策略、交通组织管理措施的优化，交通信息分析、处理和优化后的交通控制方案和交通服务信息等内容通过数据通信传输设备分别传输给各种交通控制设备和交通系统的各类用户，以实现对道路交通的优化控制，为各类用户提供全面的交通信息服务[4]。
通过智能交通管理系统的建设，交通管理者们可以利用多媒体技术、网络技术、卫星定位技术等现代化的管理手段，实时、准确、全面地掌握当前交通状况，预测交通流动向，制定合理的交通诱导方案，实现快速反应，准确、及时地处理交通突发事件，提前消除交通隐患。增强城市交通管理部门对城市交通的管控能力，改变城市交通管理的科学化、现代化水平，城市交通系统的整体性能将得到根本改善。但是，由于ITMS建设工作多由各地公安交通管理部门自行开展，缺乏统一指导和技术标准，存在建设水平参差不齐、盲目发展和重复投资等问题，亟需改善和提高其建设水平。
3 物联网技术在城市交通管理的应用
以信息技术应用为代表的物联网技术在城市交通管理中的应用不仅是可行的，而且是大有廣阔前景的，这是因为首先信息系统与物理系统是融合的，而不是分立、分割和分别运行的，信息虚拟世界与物理实体世界是联通的，互反馈的，人类完全获得了通过“虚拟世界”来全面感知并智慧(理智)地操控物理世界的能力，从而也使人类开始创造出了一个支撑其与自然和谐共处并可持续繁荣昌盛地创造财富的新体系。
3.1物联网智能交通新体系----物联网智能交通系统
ITS作为一个信息化的系统，它的各个组成部分和各种功能都是以交通信息应用为中心展开的，因此，实时、全面、准确的交通信息是实现城市交通智能化的关键。我们将物联网技术在城市交通管理中的应用称做物联网智能交通系统。从系统功能上讲，这个系统必须将汽车、驾驶者、道路以及相关的服务部门相互连接起来，并使道路与汽车的运行功能智能化，从而使公众能够高效地使用公路交通设施和能源。其具体的实现方式是：该系统采集到的各种道路交通及各种服务信息，经过交通管理中心集中处理后．传送到公路交通系统的各个用户，出行者可以进行实时的交通方式和交通路线的选择；交通管理部门可以自动进行交通疏导、控制和事故处理；运输部门可以随时掌握所属车辆的动态情况，进行合理调度。这样，路网上的交通经常处于最佳状态，能够改善交通拥挤，最大限度地提高路网的通行能力及机动性、安全性和生产效率。
3.2 物聯网技术在ITMS中的应用实例----基于RFID技术的电子车牌系统的应用
智能电子车牌是将普通车牌与RFID技术相结合形成的一种新型电子车牌。能够对行进中的车辆进行不停车的全部自动化检查，当有假套牌车或黑名单车通过时，系统会自动报警，并显示出车辆的车牌号码。该系统的全面普及，可根治车辆盗抢、走私、假套牌、报废车上路、拖欠税费、拖欠交通罚款等问题，还可以根据需要实现城市区域/时段收费管理，停车场收费管理，区域车辆进出管理（例如小区停车、重要机构的车辆进出等）。
电子车牌中存储了经过加密处理的车辆数据，其数据只能由经过授权的无线识别器读取。同时在各交通干道架设监测基站（监测基站由摄像机、射频读卡器和数据处理系统三部分构成），监测基站通过GPRS与中心服务器相连，通过WLAN与警用PDA相连。执法人员携带PDA，站在监测基站前方，车辆经过监测基站，摄像机会拍摄车辆的物理车牌，经监测基站图像识别系统处理后，得到物理车牌的车牌号码；与此同时，射频读卡器读取电子车牌中加密的车辆信息，经监测基站解密后，得到电子车牌的车牌号码，其工作原理如图2所示。由于经过硬件设计、软件设计、数据加密后的电子车牌是不可能被仿制的，且每辆车只配备一个，如果是假套牌车辆，则物理车牌的车牌号码必然没有与之相对应的电子车牌的车牌号码，监测基站立即将物理车牌的车牌通过WLAN发送到前方的交警的PDA上，提示交警进行拦截。类似的原理，智能车牌系统也可同时完成对黑名单车辆、非法营运车辆的识别。
图2 基于RFID技术的车辆识别原理简图
Figure 2Vehicle identification principle diagram based on RFID technology
4结束语
在中国，物联网应用于智能交通已成为星火燎原之势。基于物联网的智能交通将使交通基础设施发挥最大的效能，对改善交通管理质量，提高管理水平有重大意义。随着物联网技术的深入以及各大城市都在加大智能交通建设的投入，智能交通领域会呈现种类繁多的行业应用，城市交通智能化程度也会迎来质的飞跃。以电子车牌为代表的融合了射频识别技术、全球定位技术、地理信息系统等物联网技术的产品在未来的城市交通管理中必将起到巨大的作用。
参考文献：
[1] 张春红 . 物联网技术与应用［M］. 北京: 人民邮电出版社，2011.
[2] 邹 力，高 翔，曹剑东. 物联网与智能交通[M].北京：电子工业出版社，2012.
[3] 单承赣,单玉峰,姚磊.射频识别(RFID)原理与应用[M].北京:电子工业出版社,2008,7.
[4] 杨钧，李江平，王京.道路交通科学管理概论[M].北京：中国人民公安大学出版社，2008.
[5] 郭军. RFID技术在城市道路交通管理中的应用[J].交通建设与管理,2009(08):84-86.
作者简介：
何爱翠（1986——），女，甘肃白银人，在读硕士，研究方向：交通运输规划与管理
Study on the Application of Internet of Things in the Urban
Transportation Management
HE Ai-cui
（Lanzhou Jiaotong University，LanZhou，730070，China）Abstract: With the continuous advancement of science and technology, in terms of urban traffic management, technology of the Internet of tings is rising and flourishing. As the representative of the new generation of information technology, it is in possession of both information and intelligence. The integration of the Internet of things and intelligent transportation is made to lead a revolutionary reformation in management and service of urban transportation. According to the present situation of urban transportation management in our country, this paper brings up the Internet of things system by analyzing the Internet of things technology and intelligent transportation management system. Besides, with the application example employed, it analyzes the feasibility and advancement of Internet of things in the use of urban transportation management so as to lay the foundation for the further study on the optimizing application of Internet of things technology in urban transportation management. Key words: Internet of things; urban transportation management system;intelligent transportation management system; RFID technolog;Internet of things intelligent transportation system
关键词：物联网 城市交通管理智能交通管理系统 RFID 技术
物联网智能交通系统
中图分类号：U121 文献标识码： A 文章编号：
0 引言
交通是城市的命脉，是城市的基本功能之一。交通对城市拓展、经济增长和社会进步起到了决定性的作用，快速、便捷、舒适、高效的城市交通系统，是增强城市综合竞争力的重要因素，是提高广大市民生活质量的迫切需要，也是城市交通管理者追求的目标。随着经济的发展，城市车辆日益增多，城市交通问题日益严重，现有的交通管理系统已不能满足城市发展的客观要求，则就迫切需要采用新的管理方法和科技手段提高城市交通管理智能化水平。而物联网的出现为实现这一目标提供了契机。物联网技术可以夯实交通管理科技基础，全面提升交通管理智能化水平，提高交通管理效率。
1物联网概述
1.1 物联网概念
物联网（Internet of Things）是指“物物相连的互联网”，即把所有物品通过射频识别等信息传感设备与互联网连接起来，实现智能化识别和可管理的网络。它有两层含义: 第一，物联网的核心和基础仍然是互联网，是在互联网基础之上延伸和扩展的一种网络; 第二，其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间的信息交换和通信。从技术角度理解，物联网是通过射频识别( RFID) 装置、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网相连接起来进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络[1]。
1.2 物联网体系架构
物联网在体系结构上可分为感知、网络和服务应用3 个层次。感知层包括二维码标签和识读器、RFID标签和读写器、摄像头、GPS、传感器、终端、传感器网络等，主要是实现实体的信息获取，即通过各种传感设备采集实体信息; 网络层包括通信与互联网的融合网络、网络管理中心、信息中心和智能处理中心等，主要完成信息的传递、融合和处理，将采集到的数据通过通信网络传输到互联网; 服务应用层主要是与行业需求相结合，实现广泛的智能化[2]。
1.3 RFID 概述
RFID技术是一种利用射频通信实现的非接触式自动识别技术， 其特点为:非接触式双向通信，具有定位，长期跟踪管理及可全天候信息采集等优点，且受环境影响较少。RFID技术与互联网、通讯等技术相结合，可实现全球范围内的物品跟踪与信息共享。RFID是一种利用电子标签进行数据采集的信息识别系统，RFID一般由3部分组成: RFID阅读器，电子标签( RFID卡) 和天线，电子标签是RFID系统的数据载体，其一般安装在机动车挡风玻璃或机动车车牌上，天线用于射频信号的发射和接收。
RFID工作原理[3]为: 当装有RFID电子标签的机动车驶入 RFID阅读器所发射的频域范围内时，由RFID阅读器发出的信息通过天线发送加密数据载波给电子标签，电子标签的发射天线工作区域被激活; 同时电子标签将加密的载有目标识别码的高频加密载波信号采用某种调制方式经卡内高频发射模块发射出去，从而将电子标签本身所携带的信息传送到RFID阅读器，阅读器接收并解码，并提取出可用的识别码再传送到后台进行处理，完成预先设定的功能。RFID 工作原理如图1所示：
图1 RFID 工作原理
Figure 1 Working principle of the RFID
2城市交通管理
2.1 我国目前的城市交通管理现状
改革开放20年，城市公共交通随着社会经济的高速发展，得以相应的发展，城市居民的出行逐步改善。但长期以来，城市公共交通没有明确的发展政策，一定程度上影响和制约了经济发展。中国作为一个经济持续高速增长的发展中国家，城市公共交通的定位，是一个值得认真研究的问题。进入80年代以来，我国城市的经济贸易和社会活动日益繁忙，城市交通发生了前所未有的迅速增长，传统的道路交通设施已经不能适应现代社会的需要。当前，我国城市特别是大城市的交通问题极其严重，如果不能得到有效解决和根本治理，必将对我国经济的持续、快速、健康发展构成严重威胁。
这些问题首先表现在交通的规划设计上，规划设计不合理，导致实际的交通运行能力难以达到设计的期望水准；缺乏整体的交通发展战略，城市交通建设是一项系统工程，既要研究交通需求和供应的平衡，还要考虑土地和财力的可能，是一项决策性很强的工作；运营管理有待改善，交通管理技术水平低下，当然这也是地理和历史因素的综合影响；相关的指标和评价体系不完善，不能很好的预测和评估交通管理质量的高低。
2.2 智能交通管理系统
智能交通管理系统（Intelligent Transportation Management System，ITMS）是面向道路交通管理部门的先进的交通控制、交通管理和交通决策系统，通过先进的交通信息采集技术、数据通信传输技术、电子控制技术和计算机处理技术等，把采集到的各种道路交通信息和各种交通服务信息传输到交通控制中心，交通控制中心对交通信息采集系统所获得的实时交通信息进行分析、处理，并利用交通控制管理优化模型进行交通控制策略、交通组织管理措施的优化，交通信息分析、处理和优化后的交通控制方案和交通服务信息等内容通过数据通信传输设备分别传输给各种交通控制设备和交通系统的各类用户，以实现对道路交通的优化控制，为各类用户提供全面的交通信息服务[4]。
通过智能交通管理系统的建设，交通管理者们可以利用多媒体技术、网络技术、卫星定位技术等现代化的管理手段，实时、准确、全面地掌握当前交通状况，预测交通流动向，制定合理的交通诱导方案，实现快速反应，准确、及时地处理交通突发事件，提前消除交通隐患。增强城市交通管理部门对城市交通的管控能力，改变城市交通管理的科学化、现代化水平，城市交通系统的整体性能将得到根本改善。但是，由于ITMS建设工作多由各地公安交通管理部门自行开展，缺乏统一指导和技术标准，存在建设水平参差不齐、盲目发展和重复投资等问题，亟需改善和提高其建设水平。
3 物联网技术在城市交通管理的应用
以信息技术应用为代表的物联网技术在城市交通管理中的应用不仅是可行的，而且是大有廣阔前景的，这是因为首先信息系统与物理系统是融合的，而不是分立、分割和分别运行的，信息虚拟世界与物理实体世界是联通的，互反馈的，人类完全获得了通过“虚拟世界”来全面感知并智慧(理智)地操控物理世界的能力，从而也使人类开始创造出了一个支撑其与自然和谐共处并可持续繁荣昌盛地创造财富的新体系。
3.1物联网智能交通新体系----物联网智能交通系统
ITS作为一个信息化的系统，它的各个组成部分和各种功能都是以交通信息应用为中心展开的，因此，实时、全面、准确的交通信息是实现城市交通智能化的关键。我们将物联网技术在城市交通管理中的应用称做物联网智能交通系统。从系统功能上讲，这个系统必须将汽车、驾驶者、道路以及相关的服务部门相互连接起来，并使道路与汽车的运行功能智能化，从而使公众能够高效地使用公路交通设施和能源。其具体的实现方式是：该系统采集到的各种道路交通及各种服务信息，经过交通管理中心集中处理后．传送到公路交通系统的各个用户，出行者可以进行实时的交通方式和交通路线的选择；交通管理部门可以自动进行交通疏导、控制和事故处理；运输部门可以随时掌握所属车辆的动态情况，进行合理调度。这样，路网上的交通经常处于最佳状态，能够改善交通拥挤，最大限度地提高路网的通行能力及机动性、安全性和生产效率。
3.2 物聯网技术在ITMS中的应用实例----基于RFID技术的电子车牌系统的应用
智能电子车牌是将普通车牌与RFID技术相结合形成的一种新型电子车牌。能够对行进中的车辆进行不停车的全部自动化检查，当有假套牌车或黑名单车通过时，系统会自动报警，并显示出车辆的车牌号码。该系统的全面普及，可根治车辆盗抢、走私、假套牌、报废车上路、拖欠税费、拖欠交通罚款等问题，还可以根据需要实现城市区域/时段收费管理，停车场收费管理，区域车辆进出管理（例如小区停车、重要机构的车辆进出等）。
电子车牌中存储了经过加密处理的车辆数据，其数据只能由经过授权的无线识别器读取。同时在各交通干道架设监测基站（监测基站由摄像机、射频读卡器和数据处理系统三部分构成），监测基站通过GPRS与中心服务器相连，通过WLAN与警用PDA相连。执法人员携带PDA，站在监测基站前方，车辆经过监测基站，摄像机会拍摄车辆的物理车牌，经监测基站图像识别系统处理后，得到物理车牌的车牌号码；与此同时，射频读卡器读取电子车牌中加密的车辆信息，经监测基站解密后，得到电子车牌的车牌号码，其工作原理如图2所示。由于经过硬件设计、软件设计、数据加密后的电子车牌是不可能被仿制的，且每辆车只配备一个，如果是假套牌车辆，则物理车牌的车牌号码必然没有与之相对应的电子车牌的车牌号码，监测基站立即将物理车牌的车牌通过WLAN发送到前方的交警的PDA上，提示交警进行拦截。类似的原理，智能车牌系统也可同时完成对黑名单车辆、非法营运车辆的识别。
图2 基于RFID技术的车辆识别原理简图
Figure 2Vehicle identification principle diagram based on RFID technology
4结束语
在中国，物联网应用于智能交通已成为星火燎原之势。基于物联网的智能交通将使交通基础设施发挥最大的效能，对改善交通管理质量，提高管理水平有重大意义。随着物联网技术的深入以及各大城市都在加大智能交通建设的投入，智能交通领域会呈现种类繁多的行业应用，城市交通智能化程度也会迎来质的飞跃。以电子车牌为代表的融合了射频识别技术、全球定位技术、地理信息系统等物联网技术的产品在未来的城市交通管理中必将起到巨大的作用。
参考文献：
[1] 张春红 . 物联网技术与应用［M］. 北京: 人民邮电出版社，2011.
[2] 邹 力，高 翔，曹剑东. 物联网与智能交通[M].北京：电子工业出版社，2012.
[3] 单承赣,单玉峰,姚磊.射频识别(RFID)原理与应用[M].北京:电子工业出版社,2008,7.
[4] 杨钧，李江平，王京.道路交通科学管理概论[M].北京：中国人民公安大学出版社，2008.
[5] 郭军. RFID技术在城市道路交通管理中的应用[J].交通建设与管理,2009(08):84-86.
作者简介：
何爱翠（1986——），女，甘肃白银人，在读硕士，研究方向：交通运输规划与管理
Study on the Application of Internet of Things in the Urban
Transportation Management
HE Ai-cui
（Lanzhou Jiaotong University，LanZhou，730070，China）Abstract: With the continuous advancement of science and technology, in terms of urban traffic management, technology of the Internet of tings is rising and flourishing. As the representative of the new generation of information technology, it is in possession of both information and intelligence. The integration of the Internet of things and intelligent transportation is made to lead a revolutionary reformation in management and service of urban transportation. According to the present situation of urban transportation management in our country, this paper brings up the Internet of things system by analyzing the Internet of things technology and intelligent transportation management system. Besides, with the application example employed, it analyzes the feasibility and advancement of Internet of things in the use of urban transportation management so as to lay the foundation for the further study on the optimizing application of Internet of things technology in urban transportation management. Key words: Internet of things; urban transportation management system;intelligent transportation management system; RFID technolog;Internet of things intelligent transportation system