交通運輸物聯網總體框架設計

付 立，胡方俊，谷云輝

（交通運輸部科學研究院，北京100029）

0 引言

物聯網是新一代信息技術的重要組成部分，很多發達國家和地區將物聯網看作助力經濟走出困境、塑造長遠數字競爭力的關鍵，希望抓住這個機遇，在新一輪信息產業的重新洗牌中占領先機。我國作為發展中國家，物聯網對于我國的經濟社會發展意義更為重大。國務院、國家發改委、工信部、財政部先后出臺了一系列支持物聯網建設的政策和措施來加速促進中國物聯網產業發展。交通運輸行業是物聯網技術的重要應用領域，交通運輸物聯網建設可以彌補我國傳統的交通信息化建設模式的弊端，適應現代交通運輸業發展的新需求，有效支撐交通運輸部提出的“綜合交通、智慧交通、綠色交通、平安交通”建設。本文提出了我國傳統交通信息化發展存在的問題以及交通運輸物聯網總體框架設計，并對交通運輸行業下一步推動物聯網應用提出了建議。

1 我國交通信息化發展現狀及問題

近幾年，交通運輸信息化應用水平不斷提高，在促進行業發展中的支撐和保障作用日益凸顯，有效提升了交通運輸系統的通行效率、運行質量、安全性能和服務水平。交通運輸信息化發展總體框架基本形成，發展進程明顯加快，應用逐步深入，資源整合取得重要進展，信息化發展逐步進入整合共享、協同應用的新階段。沿海主要港口、遠洋航運、海事通航管理等領域信息化水平跨入世界先進行列，高速公路聯網收費、通信、監控以及內河航道通信等領域與世界先進水平的差距不斷縮小，公路管理、港航管理、運輸管理、科技教育等領域的信息化應用也取得較好的實效，有力促進了交通運輸行業管理和服務水平的提高。

但是，交通運輸信息化整體水平還不完全適應現代交通運輸業發展的需要，傳統交通信息化建設模式已逐步顯示出缺陷，主要表現在以下方面：

（1）基礎設施重復建設、交通要素信息重復采集、相同信息重復傳輸、系統功能重復開發問題突出，造成社會資源的浪費；

（2）各業務系統信息編碼、通信接口等標準不一、信息資源互不開放，信息孤島問題嚴重；

（3）自上而下的核心業務應用體系尚未構建，已有信息系統應用呈現點狀或斷面分布，系統運行與業務應用“兩張皮”的現象未能有效解決；

（4）采集數據目標單一，并未深度挖掘，交通運輸行業信息資源整合能力和開發利用水平較低，為公眾服務的信息支持能力明顯不足；

（5）單一功能系統推廣成本較大，難以形成規模效益和可持續發展。

交通運輸物聯網建立在傳統的交通信息化建設基礎上，面對整個交通運輸綜合體系，不再簡單地以基于功能的信息采集方式構建整個交通運輸體系，而是以面向交通要素的方式來實現整個交通運輸領域的物聯，更強調交通要素身份的統一標識、交通信息的統一采集、統一存儲、統一處理，標準統一且資源共享，以需求為導向，面對社會開放，針對不同的應用，進行個性化的系統開發及數據挖掘。

2 交通運輸物聯網框架設計

2.1 交通運輸物聯網發展目標

交通運輸物聯網是在物聯網理念框架下，通過統一的交通要素身份標識，交通狀況精確感知，高速自適應的通信傳輸和快速準確的數據處理方式形成的一個智能、高效、低成本、統一協同的交通運輸綜合管理及服務系統，其最終發展目標為：發揮科技信息化的引領作用，以交通要素身份標識為切入點，構建全面感知、廣泛互聯、深度融合、智能應用、安全可靠和機制完善的交通運輸物聯網技術體系，形成一套完整的交通運輸物聯網制度保障體系，著力打造交通運輸物聯網數據共享支撐平臺，強化信息共享和資源綜合利用，進一步推進交通運輸發展的數字化、信息化、智能化。

2.2 交通運輸物聯網的總體架構設計

交通運輸物聯網總體架構設計包括交通運輸物聯網技術架構、應用架構、標準規范架構及管理架構四方面。其中，技術架構是交通運輸物聯網架構設計建設的著力點，建立技術先進、標準統一、互聯互通的技術架構是交通運輸物聯網架構設計的基本要求。應用架構是交通運輸物聯網架構設計的落腳點，建立功能齊全、操作簡便、使用有效的應用架構是交通運輸物聯網架構設計的關鍵所在。標準規范架構是交通運輸物聯網架構設計的重要環節，建立標準統一，執行有力、運行有效的標準規范架構，是交通運輸物聯網架構設計的重要工作。管理架構是交通運輸物聯網頂層設計的保障部分，建立架構健全、維護規范的管理架構是交通運輸物聯網架構設計的現實要求。交通運輸物聯網總體架構如圖1所示。

圖1 交通運輸物聯網總體架構

2.3 交通運輸物聯網技術架構

交通運輸物聯網技術架構包括交通要素身份標識體系、交通信息感知體系、網絡通信體系、數據處理體系、數據安全體系、應用服務體系（應用架構）六個層次。

發展物聯網，需要從“物”做起，交通要素身份標識體系是構建交通運輸物聯網的基礎。通過統籌標識編碼方式，通過選擇相適應的標識載體給交通對象、交通工具、交通基礎設施這些交通要素賦予全球唯一的識別碼，形成交通要素的身份標識體系，以實現從現實世界至虛擬世界的精確映像、尋址、匹配及控制。

交通運輸物聯網交通信息感知體系是通過物聯網感知技術和手段，實現交通基礎設施、交通運行狀態、交通環境、交通對象、及交通工具的實時、精確感知。

交通運輸物聯網交通網絡通信體系一方面包括了交通工具以及交通工具所使用的基礎設施之間的組網和通信，實現交通工具、交通設施、交通對象之間數據的交換與感知；另一方面，實現交通系統中交通要素感知信息的遠距離傳輸。

交通運輸物聯網數據處理體系建設的核心內容是搭建兩級數據中心。兩級數據中心應利用云計算等技術完成對相應數據的統一整合、集中管理，并進行數據分析挖掘、資源共享，實現數據的綜合利用。

交通運輸物聯網數據安全體系采取統一規劃、統一部署、分級分域、管到終端的指導思想，對交通運輸物聯網內部所有信息系統的應用、數據、集成和集成設施全面管控。安全體系采取技術、策略、組織和運作體系緊密結合的方式，涵蓋交通運輸部、各交通運輸廳及地方各級交通運輸管理部門，實現對信息安全的統一管控。交通運輸物聯網數據安全體系主要包括策略體系、組織體系、運作體系和技術體系。

2.4 交通運輸物聯網應用架構

交通運輸物聯網應用架構主要分為車聯網、船聯網、基礎設施管理網、集裝箱管理網和從業人員網五個應用平臺。這五個平臺分別以交通運輸行業的五大類交通要素為對象，在信息網絡平臺上分別實現其屬性信息和靜、動態行為信息的提取和有效利用，并根據不同的功能需求對所有車輛的運行狀態進行有效的監管和提供綜合服務。

例如，車聯網應用平臺可以提供一系列涉車、涉駕領域的管理服務，實現功能如貨運車輛運政管理（規費管控、資質管控）；客運車輛運政管理功能（資質管控、規費管控、運營線路管控）；出租車運政管理功能（資質管控、規費管控）；營運貨車配載信息平臺；場站出入控制及調度管理；不停車收費及半自動化收費；路徑識別及通行費拆分；城市擁堵收費、交通流量統計及出行誘導系統；公交車輛運行狀態管理等。

2.5 交通運輸物聯網標準規范架構

交通運輸物聯網標準規范架構主要涵蓋交通運輸物聯網總體標準、交通運輸物聯網身份標識體系標準、交通運輸物聯網感知體系標準、交通運輸物聯網網絡傳輸體系標準、交通運輸物聯網數據處理體系標準、交通運輸物聯網數據安全體系標準六個方面。

其中，交通運輸物聯網總體標準包括交通運輸物聯網導則、交通運輸物聯網總體架構、物聯網業務需求等；交通運輸物聯網身份標識體系標準包括公路基礎設施身份標識系列標準、水路基礎設施身份標識系列標準、車輛身份標識系列標準、船舶身份標識系列標準、從業人員身份標識系列標準、集裝箱身份標識系列標識標準等；交通運輸物聯網感知體系標準包括公路基礎設施狀態感知系列標準、水路基礎設施狀態感知系列標準、車輛運行狀態感知系列標準、船舶運行狀態感知系列標準、交通環境感知系列標準、駕駛員狀態感知系列標準等；交通運輸物聯網網絡傳輸體系標準包括交通短程通信系列標準、面向交通運輸應用的物聯網接入網關系列標準等；交通運輸物聯網數據處理體系標準包括交通運輸物聯網云計算平臺架構標準系列標準、信息安全系列標準、交通信息系統資源共享系列標準、交通信息發布系列標準等；交通運輸物聯網數據安全體系標準一般不單獨存在，都附屬于各技術規范中。

2.6 交通運輸物聯網管理架構

交通運輸物聯網管理架構包括交通運輸物聯網信息化管理體系、交通運輸物聯網規章制度體系及交通運輸物聯網管理組織體系。交通運輸物聯網信息化管理體系主要涵蓋交通運輸物聯網信息化工作中涉及的各種管理流程及要求，用于指導交通運輸物聯網信息化管理工作的各種詳細流程的具體制訂和完善，包括規劃、建設、運維、評價等流程。交通運輸物聯網規章制度體系主要涵蓋保證交通運輸物聯網信息化管理工作順利開展的規章制度體系框架及該體系的內容組成要求，用于指導信息化管理工作中的各種行政規章制度文件的具體制訂和完善。交通運輸物聯網管理組織體系需要給予完整的信息化管理組織體系才能發揮其重要作用。建議在推進交通運輸物聯網建設的過程中，在管理組織體系架構上設立戰略層面的交通物聯網領導小組，在執行層面上設立科技信息處。

3 建議

3.1 以車聯網、船聯網為切入點建立示范工程帶動交通運輸物聯網建設

交通運輸工具涉及交通運輸業務環節、管理部門眾多，可以交通運輸工具的身份信息為共同點，將各業務串聯，實現各業務部門間信息資源的共享。

3.2 制定標準規范，支持交通運輸物聯網建設工作的全面展開

物聯網的理念之一就是實現互聯互通，應基于交通運輸物聯網工程實際應用檢驗的結果，編制、發布交通運輸物聯網相關標準及技術指南，使物聯網的整個產業鏈都了解交通行業的應用需求，引導社會資源的聚集，形成合力，最終形成交通運輸物聯網標準體系，推動技術研發、行業應用和相關產業的協同發展。

3.3 搭建兩級架構的數據中心，形成交通運輸物聯網決策支持平臺

交通運輸物聯網要構建“物物感知”“物物協同”的交通運輸信息化新體系，勢必需要構建數據互聯共享、融合協同的交通數據協同處理新平臺。

應在現有應用系統數據中心的基礎上進行集成、部署，國家和地方共同搭建交通運輸物聯網兩級數據協同處理平臺，建立交通運輸物聯網數據共享的機制、推動云計算技術的應用、探索云服務的運營模式。

3.4 建立完整獨立的投融資體系

我國交通信息化建設一直依附于公路、港口的建設資金，而交通運輸物聯網建設需要的資金額巨大，應設立交通運輸物聯網技術、產業化、應用示范專項資金，搭建獨立的投融資體系，用以支持關鍵技術的研發，以及公共服務平臺、工程技術中心、實驗室的建設，搭建重點示范工程以及部署戰略性的交通運輸物聯網基礎設施。

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