基于物聯網的智能交通實訓系統設計

姜寧

摘 要：隨著我國經濟的快速發展，汽車保有量也迅速增加，人們的出行范圍在不斷擴大。智能交通將先進的傳感、通信和數據處理等物聯網技術應用于交通運輸領域，構建一個安全、暢通和環保的交通運輸系統，是解決未來交通運輸問題的有效方案。

關鍵詞：物聯網；智能交通；RFID；交通運輸

中圖分類號：TP273 文獻標識碼：A 文章編號：2095-1302（2017）09-0-02

0 引 言

近年來中國的汽車數量呈現爆炸式增長趨勢，汽車的使用雖便利了人們的生活，但車與路的矛盾愈發突出，主要表現為交通擁堵、事故多發導致環境污染等。為解決該問題，政府出臺了多項措施如限號出行、提倡乘坐公共交通工具等，但都不能從源頭解決交通問題。2008年北京奧運會，北京的智能交通取得了突破性進展，為保障奧運會期間道路暢通，北京引進大量高新技術加強交通疏導、管理[1]。物聯網在電子傳感技術、通信技術、網絡技術等方面具有成熟的技術優勢，與智能交通系統的結合為現代交通運輸行業提供了發展的新思路。

1 物聯網

物聯網（Internet of Things，IoT）是新一代信息技術領域的重要組成部分，顧名思義，物聯網是物物相連的互聯網。物聯網有兩層含義：物聯網的核心和基礎仍是互聯網，是在互聯網基礎上延伸和擴展的網絡；物聯網是指通過各種信息傳感設備，如射頻識別（RFID）技術、傳感器、紅外感應器、全球定位系統、激光掃描器等各種裝置與技術，實時采集任何需要監控、連接、互動的物體或過程信息，與互聯網結合形成一個巨大的網絡。可利用無所不在的網絡技術實現物與物、物與人、物品與網絡的連接，方便識別、管理和控制[2]。

2 智能交通系統

智能交通系統（Intelligent Transportation System，ITS）是將物聯網中的計算機技術、電子傳感技術、通信技術、數據處理傳輸技術、有效集成[3]，對城市道路進行全方位、大范圍的實時監管，形成信息化、智能化、社會化的新型運輸系統[4]。

智能交通系統借助物聯網技術，通過在各汽車上安裝傳感設備來感知當前的道路信息，通過芯片識別車輛身份并進行信息發送和接收，回傳數據，在交通管理信息中心的系統中進行匯總，由信息中心統一協調，指揮疏導交通。智能交通系統可以使交通基礎設施發揮最大效能，緩解交通擁擠，實時、準確、高效地監控交通狀況，在城市交通管理方面具有重要作用。目前正在使用的智能交通技術包括無線視頻監控、公交站臺智能報站、電子車票、公交手機卡等業務。

3 智能交通實訓系統設計

智能交通中的物聯網技術具有典型的物聯網三層架構，由感知層、網絡層和應用層組成，其中感知層主要實現交通流信息的采集、車輛識別和定位等功能；網絡層主要實現交通信息的傳輸；應用層主要包含各類應用，既包括局部區域的獨立應用（交通信號控制服務和車輛智能控制服務等），也包括大范圍的應用（交通誘導服務、出行者信息服務和不停車收費等）。智能交通實訓室覆蓋物聯網三個層面的技術要求，包括傳感器技術、RFID技術、微處理器技術、WiFi通信技術等。

基于物聯網的智能交通系統主要包括智能小車、道路交通管理（交通路口控制）、ETC系統、智能停車系統、智能公交站系統等。智能交通系統實訓平臺如圖1所示。

3.1 智能小車駕駛

智能小車是整個智能交通系統中的重要組成部分，小車按照指定的規則運行，完成各種智能交通系統的應用和功能。智能小車采用雙層PCB板+X設計模式。底層PCB板主要包括超聲波模塊、紅外模塊、電機控制模塊、RFID讀卡模塊等。上層PCB板主要包括主MCU、按鍵控制、WiFi設備服務器、顯示屏等。X為小車預留的擴展接口，可以搭載無線充電模塊、副MCU等擴展板，為小車的功能擴展提供了無限可能。

3.2 道路交通管理

交通沙盤配備多條主干道，能同時容納多輛車通行，加入上位機調控后還能實現車輛在路口自動避讓、駛入駛出停車場、尋找充電樁等功能。道路交通管理系統包括交通路口控制、車輛速度測量等單元，實現多車的十字路口控制、道路監控、車速測量等功能；并通過OLED顯示屏顯示模擬系統電子地圖，并將道路交通信息、環境感知數據、車輛位置信息實時顯示在顯示屏上。實現道路交通狀況的顯示與網絡發布、特定車輛的位置跟蹤和交通引導，并支持智能終端的本地/遠程網絡訪問和信息發布。

3.3 ETC系統

ETC系統可模擬高速公路不停車收費系統。系統包括超高頻裝置、車輛檢測裝置、自動道閘控制裝置、車道拍攝裝置、信息顯示裝置等。車輛檢測傳感器采用紅外對射傳感器。ETC系統實現了對車輛電子車牌的識別及入口收費站信息、行駛里程、扣費等信息的處理。

3.4 智能停車系統

智能停車系統模擬區域停車信息系統及停車場管理系統。主要硬件設備包括HMI顯示屏（顯示停車場剩余車位、每個停車位停車時間、扣費狀況）、停車場信息顯示器、車載RFID讀卡器、車位傳感器、停車場收費信息顯示器等。區域停車信息系統包括區域停車場信息實時發布、停車場位置導航等。停車場管理系統包括停車場車位信息顯示、停車導引、視頻監控、車位傳感器、停車場收費系統等。

3.5 公交車站系統

公交車站系統模擬顯示公交車的到站提醒。上位機對兩輛車進行實時定位，然后通過WiFi模塊發送指令給臺面上的公交站臺，公交站臺對指令解析后顯示對應的車輛到站信息。乘客在等車時，只需看公交站臺智能報站顯示屏就可得知距離該車站的車輛和車次、汽車車牌等詳細信息，可準確顯示等車時間。

4 結 語

智能交通實訓系統可以驗證物聯網的基礎理論與實驗教學，還可用于綜合布線和編寫二次開發代碼，將各相關專業知識交叉引用，讓學生體會實際產品開發的過程，積累開發經驗。基于物聯網的智能交通網絡從根本上解決了當前各國的交通運輸問題，可有效緩解道路擁堵，有助于道路環境保護，確保道路車輛和行人安全，及時、妥善地處理突發事件，降低二次事故發生的可能性，提高了交通運輸系統的效率，實現了人與環境的和諧發展。

參考文獻

[1]張浩.物聯網環境下智能交通系統模型設計及架構研究[D].北京：北京交通大學，2011.

[2]常杰.基于物聯網技術的高等院校物流實訓中心建設研究[D].濟南：山東大學，2012.

[3]吳燕.物聯網技術在智能交通系統架構中的應用[J].自動化與儀器儀表，2016（6）：131-132.

[4]張爾利，劉存香，劉學軍.基于綜合科技的智能交通實訓系統的研制[J].西部交通科技，2012（4）：81-85.

[5]陳繼光.高速公路RFID讀寫器的可靠組網方法[J].物聯網技術，2014，4（5）：16-18.

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[7]張小木，董壽源，趙金龍.基于物聯網的智能交通系統設計[J].信息通信，2013（10）：52-53.

[8]曹劍東，張敖木翰，張為.淺議物聯網與智能交通的關系[J].物聯網技術，2015，5（6）：100-101.endprint