物联网在智能交通发展中应用研究

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  [摘 要]物联网是基于互联网而发展出的新技术,智能交通是城市交通发展的趋势,本文通过研究物联网在智能交通中的应用,对物联网在智能交通应用中存在的不足和应对措施进行了分析,并提出了建议和意见。
  [关键词]物联网;智能交通;技术应用;发展应对
  中图分类号:U495;TN929.5;TP391.44 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2014)20-0369-02
  0 引言
  随着经济快速发展,交通运输业带来的能耗、污染和拥堵问题日益严重,而智能交通的出现为解决这些问题提供了新的方向。随着物联网技术的蓬勃发展,智能交通研究的不断深入,过多的技术引入到智能交通领用中,虽然大大提高了智能交通的技术水平,但是同时也带来了技术支持目标单一、缺乏互联互通,重复投资等问题,难以大面积推广。为了进一步改善交通问题,我们应该努力提高交通运输设施、设备的信息化和智能化水平。作为物联网产业链中的重要组成部分,智能交通具有行业市场成熟度较高,行业传感技术相对成熟等特点,智能交通系统在许多城市已经开始规模化应用,市场前景广阔,投资机会巨大,将成为未来几年物联网产业发展的重点领域,也将是我们发展智能交通研究的重要课题。
  1 物联网在智能交通中的应用现状
  (1)我国交通能耗、污染和拥堵问题的日益严重,交通越来越阻塞,交通事故也随之频繁发生,伴随着物联网、云计算等相关技术的出现,物联网凭借其网络化和智能化的特点,集合多领域、多学科的优势,在交通控制中拥有重要的现实作用,尤其可以促进智能交通的发展,为解决交通问题,智能交通系统应运而生。
  (2)我国在物联网多领域实施了技术攻关措施达到了较好的效果,交通运输的智能化是依靠物联网设备和技术来实现的,是继互联网后产生的新兴产业,智能交通是物联网在现实中应用的典范,可以满足广大人们的需求,是最有市场前景的行业之一。
  (3)在物联网中,物体可以无需人的干预直接就行彼此“交流”,通过RFID、传感器等的全面感知和存储信息,根据实际需要来完成物品互相联通的网络连接,然后进行通信以及交换信息,以至达到智能识别、定位、跟踪、监控以及管理的智能系统。随着智能交通的发展和普及,会带动智能汽车、导航系统等相关行业的发展,具有很高的应用价值和市场需求。
  (4)智能交通系统是把多种技术有效集成应用在交通领域的综合管理体系,智能交通系统是物联网技术在交通系统中的高效应用,它将信息高速公路与实体高速公路恰到好处的融合在一起。
  2 物联网技术用于智能交通的功效
  (1)管理维护。通过RFID标签可以准确的定位到相应的交通标识,更可以通过程序设定,当交通标识发生破坏时自行发送维护请求,方便公路管理部门的管理,将RFID技术用来交通标识的个体标识,实现交通标识数据的有效追溯和数据的共享,从而达到优化交通标识管理维护的目的。
  (2)警示作用。物联网技术应用于交通标识可以实现获取天气信息,如湿度、雨雾、阳光强度等信息,从而进行科学分析,自动触发相关行为,调整标志反射角度,并根据相应天气信息发出警示信号。
  (3)交通诱导。交通标识对于道路的通行能力起着重要的作用,将物联网技术运用于交通标识中可以智能实现流量控制。通过采集监测到的交通数据流量,进行数据格式转换和数据库存储,从而建立智能交通系统的交通流量数据库。通过该数据库又可以自动或手动通过交通标识进行流量控制。
  (4)指导路线。借助于系统的智能技术将各种交通方式的信息及道路状况进行登记、收集、分析,并通过远程通讯和信息技术,将这些信息实时提供给需要的人们,以增强行车安全,减少行车时间,并指导行车路线。
  3 物联网在智能交通中的应用范畴
  (1)城市公共交通。可以建立城市交通“一卡通”信息系统,实现公交车、出租车多种城市交通消费一体化;智能公交调度系统,利用GPS、RFID、人像识别、车内视频监控等技术掌握实时信息;站台车辆信息平台建设,方便乘客查询相关乘车信息,合理制定乘车方式。
  (2)物流交通领域。通过道路运输GIS系统定位跟踪与运输导航、RFID、3G网络提供广域移动车载通信手段实现货物状态位置实时管理;通过电子标签及识别自动收集货物信息,从而缩短作业时间,提高运营效率。
  (3)电子收费和证照。IC卡电子证件嵌入了RFID逻辑加密芯片,具有高可靠性、高安全性、高性价比等特点,它可以加快路桥收费站车辆通车速度,加快效率、减轻或避免车辆在收费用站口拥堵问题。基于射频识别技术的汽车电子牌照等对于防止假牌假证具有积极作用。
  (4)道路设施监测。通过将道路基础设施被赋予电子标签,通过特定的信息传输通道和平台,能够实时掌握对象实体的状态信息,并将有强大的后台数据挖掘分析功能及丰富的展示平台,用于提高交通运输综合管理和服务能力。
  4 物联网在智能交通中的利用形式
  (1)中心型。主要由交通管理系统、突发事件管理系统、收费管理系统、商用车辆管理系统、维护与工程管理系统、信息服务提供系统、尾气排放管理系统、公共交通管理系统、车队及货运管理系统及存档数据管理系统等十个分支系统组成。系统运用具有相对的独立性,位置的设置不受交通基础设施的约束,各分支系统间依靠有线通讯联系。
  (2) 区域型。主要由道路系统、安全监控系统、公路收费系统、停车管理系统和商用车辆核查系统等五个分支5系统构成。系统在使用中一般情况下需要在特定的位置安装设备,如检测器、信号灯、信息搜集板等设施,并以有线连接的方式与一个或者多个中心型系统相连,与通过检测设备路段的车辆信息进行互换。
  (3)旅行者。主要服务于旅行者或者是旅行行业的经营者,通过应用智能交通系统功能对不同的团队实施有效的技术支持,以达到旅行畅通的目的,节省时间成本。在使用中可以通过有线或无线连接方式与其它类型的系统进行直接的信息传递工作。   (4) 车辆型。使用中一般根据车辆的种类,把车辆行交通系统分别普通车辆系统、紧急车辆系统、商务车辆系统、公交大客车系统和工程车辆系统等五大类。也可以根据现实中的不同需要,将这些系统与之上三种系统中任意一个系统相联系,与各车辆系统间进行联系。
  5 应用于智能交通的主要物联网技术
  (1)无线通信技术。UHF和VHF频段上的无线调制解调器通信被广泛用于智能交通系统中的短距离和长距离通信。目前提出的长距离无线通信方案是通过基础设施网络来实现。使用长距离通信方案目前已经比较成熟,车辆已经能够通过多种无线通信方式与卫星、移动通信设备、移动电话网络、道路基础设施、周围车辆等进行通信,并且利用广泛部署的WiFi、移动电话网络等途径接入互联网。
  (2)计算技术。根据汽车电子领域的最新进展,未来车辆中将配备数量更少但功能更为强大的处理器。发展的趋势是使用数量更少但是更加强大的微处理器模块以及硬件内存管理和实时的操作系统。同时新的嵌入式系统平台将支持更加复杂的软件应用,包括基于模型的过程控制、人工智能和普适计算。
  (3)感知技术。智能交通系统中的感知技术是基于车辆和道路基础设施的网络系统。交通基础设施中的传感器嵌入在道路或者道路周边设施(如建筑)之中,因此它们需要在道路的建设维护阶段进行部署或者利用专门的传感器植人工具进行部署。车辆感知系统包括了部署道路基础设施至车辆以及车辆至道路基础设施的电子信标来进行识别通信,同时利用闭路电视技术和车牌号码自动识别技术对热点区域的可疑车辆进行持续监控。
  (4)视频车辆监测。利用视频摄像设备进行交通流量计量和事故检测属于车辆监测的范畴,它不需要在路面或者路基中部署任何设备,当有车辆经过的时候,黑白或者彩色摄像机捕捉到的视频将会输入到处理器中进行分析以找出视频图像特性的变化。根据不同的产品型号,单个的视频监测处理器能够同时处理1~8个摄像机的视频数据。
  (5)全球定位系统GPS?。车辆中配备的嵌入式GPS接收器能够接收多个不同卫星的信号并计算出车辆当前所在的位置,定位的误差一般是几米。GPS信号接收需要车辆具有卫星的视野,因此在城市中心区域可能由于建筑物的遮挡而使该技术的使用受到限制。GPS是很多车内导航系统的核心技术。很多国家已经或者计划利用车载卫星GPS设备来记录车辆行驶的里程并据此进行收费。
  (6)探测车辆和设备。部分国家开始部署所谓的“探测车辆”,它们通常是出租车或者政府所有的车辆,配备了DSRC或其他的无线通信技术。这些车辆向交通运营管理中心汇报它们的速度和位置,管理中心对这些数据进行整合分析得到广大范围内的交通流量情况以检测交通堵塞的位置。
  6 促进智能运输系统发展的对策
  (1)加强智能交通基础理论研究。虽然在物联网技术在实际应用中取得了显著成绩,但与实际需要还有一定的差距,与其他成熟的技术相比较,由于国际上智能交通理论处于发展时期,物联网技术在智能交通中的运用还有不小的差距,在今后的工作中还应积极加强与智能交通开展较先进国家的交流,深入细致地进行理论研究,尽快接近或达到世界水平,以适应当前交通快速发展的需要。
  (2)建立智能交通管理专门机构。中国交通运输体制目前仍是条块分割状况,铁路、公路、民航、公安,建设等部门分头管理,现已出现了各自发展自身智能交通的势头,这将造成中国资源上的巨大浪费。应尽快完善由国家相关部门统一领导的专门管理机构,并对智能交通发展战略、目标、原则和标准进行健全和完善、并促使其规范运行,特别是制定有关智能交通的技术规范和整体发展规划,实现智能交通技术和产品的通用性,兼容性和互换性,加强政府的宏观调控,以减少局部利益的冲突和有限资金的浪费。
  (3)注重专业人才的培养。随着智能交通的进一步发展,与之相应的是对不同层次的专业人才需求情况与以往大不相同,为了推动工作的开展,相关责任部门要派出人员专门进行学习培训,采取走出去、请进来的方式,积极学习其他国家的先进经验,将最新的智能交通技术溶入交通运输专业的教学内容和科研之中,以高素质的智能交通人才去迎接新世纪的挑战。
  7 结束语
  随着物联网技术的不断成熟,交通控制朝着智能化的方向发展已经是大势所趋,智能交通系统是交通事业的一场革命。通过有效的结合与应用先进的信息技术、通信技术、控制技术、传感技术、计算机技术和系统综合技术,使人、车、路之间的相互作用关系以最优的方式呈现,进而实现高效、准确、实时、安全、节能的目标。发展基于物联网的智能交通系统,是当今世界城市交通发展的趋势和特征,它能够更加及时准确的收集各种交通信息,通过信息传输、分析和处理,为出行者提供更全面和准确的交通信息,使人们出行更加方面和快捷。
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