論物聯網技術在城市智能交通建設中的應用

武治發

摘要： 人們從物聯網概念的興起到技術運用落地只用了很短的幾年時間。如今，人們普遍認為物聯網技術是繼互聯網和移動通信技術之后，人類信息產業中的又一項革命性的技術。隨著我國城鎮化進程的逐漸深入，城市的人口數量也越來越多，隨之而來的汽車數量、城市交通擁堵現象為城市居民的生產生活造成了不良的影響。并且，其環境的污染、能源的大量消耗等問題是世界各個國家所共同需要應對的嚴峻問題，借助物聯網技術建設城市智能交通已經迫在眉睫。

Abstract： We only use several years to achieve the application of Internet of things technology from the rise of the concept. Now， it is generally believed that the Internet of things technology is another revolutionary technology in the human information industry following the Internet and mobile communication technology. With the gradual deepening of China's urbanization process， the city's population is also increasing， and the number of cars， urban traffic congestion phenomenon have caused a negative impact on the production and living of urban residents. Moreover， the pollution of the environment， the consumption of energy and other issues are the common problems that all countries in the world need to deal with， so by means of the Internet of things technology to build urban intelligent transportation is imminent.

關鍵詞： 物聯網；智能交通系統；移動通信技術

Key words： Internet of things；intelligent transportation system；mobile communication technology

中圖分類號：F274 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2017）15-0065-02

0 引言

城市智能交通系統的建立，極大地扭轉了城市交通堵塞、減緩交通擁擠的現象，是一項高效、科學的技術措施，當前國內外越來越受重視[1]。不僅如此，利用射頻技術、傳感器技術、GPS等信息傳感設備孕育而生的物聯網能夠將所有物品和互聯網進行智能連接，再利用通訊技術，完成了對網絡的物體進行智能化識別、跟蹤、定位、監控和管理。

1 建設基于物聯網技術的城市智能交通存在的困境

現階段，智能交通的信息數據還并沒有完全實現全天候的提供現場信息的能力。城市智能交通在建設的過程中仍會面臨的困境：一是智能交通流的集散點布置過多；二是智能交通流的路線、流量往往時常發生變化，其路線與車輛流量并不穩定；三是交通運輸的工具類別不盡相同，其速度也有很大差異大；四是交通客流、車流以及車流之間存在很多交叉，彼此干擾大；五是城市智能交通必須要有大量的附屬設施以及交通管理設施；六是城市智能交通的車輛管理牽涉到交通路面包括運輸、公安、城建等很多單位部門。但是現階段并沒有妥善處理城市交通擁堵、疏通以及車輛動態誘導行之有效的手段，故而全面加強突發交通事件的應急處理能力成為建設城市智能交通的當務之急。

2 建設基于物聯網技術的城市智能交通架構

通過每一種不同方法收集路面交通的信息，充分融入物聯網技術，全面交通路面中的公交、出租車以及車輛的日常運營現實水平，通過車載的GPS系統與無線通訊技術的移動車檢測手段，完成路網全景式，最終得以呈現交通中的車輛流量、路面占有率、車輛行車的均速，時間等一系列的交通信息，并且實施全方位、全天候的監測。

全方位收取路網的交通信息，用諸如數學建模、數據融合、無線傳輸、人工智能、警用GIS系統等相關技術，盡可能地完成以公交優先、公眾車輛以及特殊車輛優先的最優路徑規劃[2]，與此同時，完成對路面突發事件的交通管制、動態誘導以及面臨交通堵塞的預警功能。利用物聯網技術對交通路網的流量進行動態分析預測與對現實交通狀況展開判斷，給路面交通的控制策略、路網建設還有有關城市交通規劃給予意見與建議。

上述是以物聯網技術在城市智能交通架構中關于建設路網交通信息采集的相關規范和標準，以便能夠更好地整合交通信息，給城市交通信息數據平臺提供一個全景式、多角度的整體服務。城市智能交通系統正是通過路網立體式交通信息完成第一時間的全天信息分析與獲取，充分結合車載GPS定位設備與各個通訊手段，達到行車路徑的最優處理、車輛動態誘導、信號控制的物聯網交通管理控制與智能綠波控制。以下為基于物聯網技術的城市智能交通架構：

一是中心性子系統。這個系統涵蓋了路面交通管理的10個子系統，分別是：維護與工程管理子系統、突發事件管理子系統、收費管理子系統、尾氣排放管理子系統、商用車輛管理子系統、提供信息服務的子系統、管理公共交通的子系統、車輛運行和貨運調度管理子系統及數據分析管理子系統等。這10個子系統的一致的特點，便是在空間位置的選擇上不需要受到實際交通基礎設施的限制，有著非常強的空間獨立性。

二是旅行者子系統。這個系統主要是以從事旅行服務業的人員以及旅行人員作為設計對象，通過城市智能交通系統中的有關功能完成了對各種存在的旅行模式進行有效服務。

此外，再充分配合個人信息訪問子系統以及遠距離旅行支持子系統，利用通訊設備和別的類型子系統間實施直接的信息傳遞。

三是區域型子系統。這個子系統包括道路運行狀況、收費、安全監控、停車管理及商用車輛核查等子系統。

四是車輛型子系統。這一系統具體裝置于交通行駛的車輛上，按照每一種類型的車輛，可把這一系統劃分為公交車輛、出租車輛子、商用車輛、普通車輛、緊急車輛和維護與工程車輛子系統。

3 建設基于物聯網技術的城市智能交通的運用

3.1 無線射頻識別技術

無線射頻識別技術屬于一種便于操控簡單實用，在進行識別時不需要人工干預，適合用于自動化控制管理的一門應用技術。它的識別功能既能支持只讀工作模式，同時也能支持讀寫模式，無需物體間的接觸或瞄準；其性能不會受到油漬、霧霾污染等氣候環境的影響，適應環境變化的能力較強；無線射頻識別技術產品運用最廣泛的領域還是在交通運行管理上，能識別距離較長，例如常用于不停車公路收費和自動識別車牌等。

其實，無線射頻自動識別技術獨特的優越性，其他識別技術是不可比擬的：

第一， 識別讀取數據能力強。在沒有光源，甚至物品有外包裝的情況下，也能夠準確無誤地讀出相關數據。有效識別的距離較大，當讀取自帶電源的主動標簽時，無線射頻自動識別系統有超過三十米的有效識別距離。

第二，識別讀取數據的速度快。識別解讀器能在第一時間準確讀取到進入磁場范圍內的車輛信息，也可以同時讀取多個標簽，實現批量次車輛信息的識別。

第三，技術的使用年限更長，其應用區域更廣。具備無線電通信方式，能夠使無線射頻識別技術應用在放射性環境或遭受粉塵等污染的環境，封閉式的技術路徑使其壽命遠遠超過條形碼識別技術。

第四，具有動態更改標簽數據的功能。其目的是通過編程器而賦予RFID電子標簽實現交互式便攜數據文件，寫入標簽時比打印條形碼的速度更快。

第五，正常情況下，標簽與解讀器的通信頻率達到50～100次/秒，所以，只要附著RFC標簽的物體在解讀器的有效識別范圍內，就能實施對該物體的位置和動態進行監控及追蹤。

3.2 無線射頻技術的模塊分析

根據智能交通監控系統的功能屬性和數據對象需求，可以把智能交通監控系統分為四種功能型模塊：一是數據顯示模塊。該模塊主要展示智能交通監控系統可視化階段的數據，其通用性很強，是全面展現系統數據信息體現的重要模塊。二是信息管理模塊。這是具有較好通用性的職能模塊，是實現計算機監控系統功能必不可少的模塊。三是數據預處理模塊。是實現數據顯示模塊功能的一個輔助型模塊，當數據處理對象不斷增加，接近飽和狀態時，使用數據預處理模塊可以有效提升數據檢索效率；四是數據設置模塊。該業務模塊屬于物聯網中計算機監控系統中的核心模塊，根據系統功能設置的相關參數及監控的對象數據都能主要呈現在這個模塊中。

3.3 瞬時值監測與歷史值監測

物聯網技術在智能交通監控系統中的應用，對瞬時值監測其主要目的是實現對監測對象的實時監控，重點關注可視化數據的動態變化特性。對收集的數據信息量并非要進行固定值的靜態比較，而是要根據對各個監測對象采集到實時的靜態信息，通過肉眼視覺延遲的感受實現對實時信息進行的對比。

對監控系統歷史值監測的意義在于觀測數據的變化趨勢，通過數據的變化過程，來分析判斷道路交通流的運行狀況。

因此，如何才能把數據本身與比較信息解釋得更為客觀全面，是智能交通監控系統功能實現的關鍵。

3.4 監控系統可視化分析

根據物聯網組成元素分析，通過傳感層一般是采集到道路路面受力狀態的數據，傳輸層是把預設標準所采集來的電信號通過無線手段傳輸到計算機監控系統的后臺數據庫，服務器再把貯存在數據庫中的數據進行實時處理，從而來應用層監控客戶端發輸送的請求，并且把最終的數據情況呈現到屏幕上來。在這過程中，監控系統中的可視化技術重點應用在自后臺數據庫服務器到前臺客戶端的環節。

所以，監控重點是客戶端的實際呈現的狀態，其所見內容一方面涵括了傳感器所得到的數據信息，另一方面也涵括了計算機監控計算即時監控到的參數信息，也只有完善的應用配合方可實現在客觀角度實現智能的要求。

綜上所述，物聯網如今被視為繼計算機、互聯網后，信息產業的第三次浪潮，物聯網也是信息產業的全新領域，其發展對普通人群的生產生活和社會經濟發展都會產生巨大影響。隨著物聯網技術的推廣應用，必然推動著交通運輸業朝著智能化、標準化的方向發展，智能交通必將是交通事業朝著健康可持續發展的必然路徑，是交通事業的一場革命。

本文以物聯網技術在城市智能交通建設的系統領域中出現的數據類別多、信息量大、數據之間關系龐雜等現實的問題為分析論點，提出了對于解決上述問題所有的積極影響，并展開了相應地驗證與實踐。

參考文獻：

[1]張國伍.城市智能交通物聯網建設探討——“交通7+1論壇”第二十三次會議紀實[J].交通運輸系統工程與信息，2011，12（04）：1-9.

[2]蘭嵐.城市智能交通管理系統方案研究與設計[D].江長安大學，2010.

[3]王東柱，楊琪，王笑京.物聯網交通領域應用標準體系研究[J].交通運輸研究，2015，5（05）：1-8.

[4]席申娥.基于物聯網需求的區域交通信息網絡布局與管理研究[D].武漢理工大學，2014.