淺談物聯網在智能交通中的應用

熊建芳

(嶺南師范學院 信息工程學院， 廣東 湛江 524048)

1 物聯網

研究可知，物聯網(Internet of Things,IoT)是一個將物體、人、系統和信息資源與智能服務相互連接的基礎設施，可以用來處理物理世界和虛擬世界的信息并做出一定的回饋響應。在物聯網的發展過程中，涉及到2項重點關鍵實用技術，對此可做闡釋概述如下。

(1)射頻識別技術。具有識讀距離遠、識讀速度快、不受環境限制、體積小、易封裝、可同時識讀多個物品等優點。現已應用在諸如公交月卡、電子交通無人收費(ETC)系統、出入門禁管理等業務構建場景中。

(2)無線傳感網。主要負責物體信息采集，表現出自組織、高隱蔽性等特征。其設計原理是基于一種可檢測周圍環境變化的技術，就是通過傳感器和無線網絡結合，自動感知和采集處理被感知對象的數據。如橋梁隧道車流量采集、隧道傾斜監控等。現在已經擴大到微機電系統、芯片上系統結合無線通信技術及嵌入式技術和傳感器、感知對象等方面，實際應用于現代生產、節能和國防安全等眾多研究應用領域中。無線通信網絡的節點組成結構可如圖1所示。

圖1 無線通信網絡節點組成結構圖

Fig.1Structurediagramofnodesinwirelesscommunicationnetwork

2 智能交通

2.1 智能交通的概念解讀

交通是城市之間彼此互達的紐帶，也是經濟發展的基礎。城市交通發展是國家現代化水平的重要考量因素，也是衡定居民生活質量及城市經濟發達程度的基礎動力型指標。

智能交通系統(Intelligent Transportation System，ITS)就是將通信技術和信息技術應用在交通基礎設施、公共交通以及交通運輸系統中，也就是對通信、信息和控制技術在運輸系統中集成應用的統稱。智能交通的最終目的就是實現交通智能化，使人、車、路共同構建優質、高效、安全的交通環境，增強駕車愉悅感，利于出行，進而積極推動城市經濟綜合實力的進一步升級與快速增長。

2.2 智能交通的發展趨勢簡析

隨著城市化進程的日趨深入，目前國內外的一些城市交通都面臨著交通擁堵、排放污染、停車困難及安全事故等現實問題。為此，智能交通的專家及相關科研人員都在探索尋求良性解決辦法。時下，通過現有文獻研究可知，在目前交通的基礎上，可以在交通領域中充分運用物聯網、云計算、人工智能、自動控制、移動互聯網等多門類技術，通過高新技術匯集整合城市交通信息，獲取交通治理疏導方案，從而全面提升道路安全，降低能源消耗及環境污染排放，如此則不失為一個先進、完備的有效可行辦法。

3 物聯網在智能交通中的應用

目前，物聯網除了廣泛應用在包括農業、食品管理、智能家居、醫療、社會治安管理、節能環保等諸多研究實踐活動外，也已開始加大在智能交通方面的應用力度，用以逐步解決城市交通中遇到的問題。關于物聯網在智能交通正在展開或者擬將大規模推進的社會應用，本文將對此給出研究分述如下。

(1) 不停車收費系統( Electronic Toll Collection，ETC )。通過安裝在車輛擋風玻璃上的車載電子標簽與在收費站 ETC 車道上的微波天線之間的微波專用短程通訊，利用計算機聯網技術與銀行進行后臺結算處理，設計流程如圖2所示(http://www.sc1001d.com/News_show.php?NewsID=72)，從而達到車輛通過路橋收費站無需停車就能繳納路橋費的目的。

圖2 不停車收費系統示意圖

到2015年底，全國ETC聯網已基本實現，主線收費站ETC覆蓋率達到100%，全國ETC用戶數量達到2 000萬。目前，各省份正加快推進全國聯網各項工作。ETC緩解了高速路橋收費時擁堵情況，尤其當遇到節假日及休閑旅游時，自駕人數劇增，高速路上車流量巨大，車速又快，每輛車都無需停車繳費，高速路變停車場的場景得到較大的改觀。

(2)用支付寶刷碼支付公交費及高鐵電子票。這里，對其研究詳情可論述如下。

① 支付寶移動刷碼。2018年4月18日，由阿里巴巴集團、螞蟻金服集團聯合主辦的“2018公共交通出行峰會”在浙江杭州舉行，吸引了超過千名管理部門、公交企業和“互聯網+公交”運營商代表到會參加。論壇上，公交移動支付、互聯網+公交出行商業模式等話題成為關注熱點，與會者普遍認為：移動支付開啟了公共交通互聯網化的新天地，智慧公交將帶來公交服務質量的新一輪提升。杭州、廣州及石家莊等大城市可以移動支付的公交線路均有較大的覆蓋率。2018年1月，西安地鐵全線率先開通移動支付，依靠大數據等先進技術應用，嘗試將地鐵業態結構與商業生態圈結合，推出地鐵運營的新零售概念。

刷碼支付公交出行還可以根據刷碼數據來優化公交線路運營管理，比如哪些線路客流量大，可以適當增加開行車次等。刷碼支付方式也將會漸次取代公交卡，科技在發展，交通也將伴隨著長足進步。通過刷碼可得精確數據統計，無形中將摒棄一直沿用的傳統管理模式，等車時間長、座位少及車速慢等有關問題都將得到緩解、以致消除。

② 高鐵電子票。2018年7月份，中國鐵路總公司黨組書記、總經理陸東福在“智能高鐵發展暨京津城際鐵路開通十周年論壇”上宣布：電子客票將于明年在全國全面推廣。

所謂電子客票就是乘客通過網絡訂票后，到達高鐵站，無需再取紙質車票，只是持有二代身份證等有效證件即可驗票進站，直接上車。這樣，快速、迅捷、無憂、滿意出行已成為現實可能，而城市交通的運營效率及服務也將得到優質同步顯著提升。

(3)自動車輛辨識系統用于停車位管理。在城市中，停車難已成為時下城市化進程中持續吸引關注的重要民生事件之一。城市出行中，有時即便公告牌上顯示有車位，也很難找到空閑車位的準確位置。著名Nedap公司為提升車位管理效率，研發推出了Wireless Space Count System 來解決此問題。

分析可知，傳統停車場是通過出入閘口來感應汽車數量，從而判斷停車場剩余多少空位；而Nedap是在停車場內建立了感應及無線信息發送的感測裝置。管理者將無線傳感器安裝在車位上，當車輛停入車位后，傳感器和無線傳輸技術將信息發送至后臺信息系統，更新原來的車位數據，實現停車場的精確動態管理。

(4)輔助駕駛培訓系統。車輛網輔助駕駛不僅可提升車輛駕駛安全性，還能通過與車主互動的方式培訓駕駛員養成良好的駕駛習慣，如此將不僅利于節能減排，而且還有助于獲取更大的經濟效益。詳細研究內容可表述如下。

① 節省油耗。PLX DEVICES公司開發出一套駕駛輔助節能裝置，會顯示車輛每加侖汽油行駛的公路里程以及發動機的相關信息，主要用于輔助節能。該系統將裝備在方向盤附近，在很短時間內可以盡知車輛的基本信息，如車速、發動機轉速、發動機負載、含氧量，通過這些信息可以分析得到車輛運行的最佳狀態。據實驗數據統計，該裝置的節能效益若以每加侖/英里數計算，針對不同車種與車況條件，節能效益為0～33%不等。

該設備能夠根據車主的每次駕駛行為，算得一個Kiwi Score，此分數是根據車輛的平滑性、風阻拉力、加速、減速等進行評定，分數越高，代表每加侖/英里數越大。在每次駕駛后便生成一系列的數據，提示駕駛人與上次相比較，可節省多少錢，以此來培養駕車者的良好節能駕駛習慣。

② 精確預測導航服務。在智能交通方面，該服務將著重于預測功能，即根據駕駛人的歷史資料、天氣等進行預測。

智能交通中的預測就是指，運用交通預測模型，會將行經途中可能遇到的各種交通狀況考慮進去，提供與客戶時間和進程相關的路徑分析；也可以依據地點調查結果，提供正確、且可信賴的行程規劃。而預測得到的交通警告信息則可幫助客戶調整其出行計劃，盡可能保障預計到達時間的正確性。通過即時路徑增減，優化行程規劃和資源運用的效率，因而減少支出以及改善客戶服務。系統同樣可將駕駛人行為、習慣等資料記錄上傳并將現場的即時信息與導航設備連接，獲得更加人性化的定制信息服務。

(5)電子車牌。中國高速公路網收費已經通過正在普及的ETC而提升了這一行業的智能化、數字化水平。而若能為車輛再追加一枚電子車牌，通過電子車牌采集到的信息源，智能交通系統處理起問題來就會變得更加簡單。電子車牌的基本設計原理是：利用RFID高精度識別、高準確采集、高靈敏度的技術特點，在機動車輛上裝備一枚電子車牌標簽，將該RFID電子車牌作為車輛信息的載體，當裝備車輛在通過裝有已授權的射頻識別讀寫器的高速路段時，就能對各輛機動車電子車牌上的數據進行采集或寫入，從而達到各類綜合交通管理整治的實踐需求目的。

利用電子車牌，就會與各種有關車輛的系統進行聯網接入，比如，該車經過的路橋、高速收費站、加油、洗車、停車等等，都會從車牌的信息上將采集的數據予以核實確認、并順序寫入，一旦需要支付費用時，還可以與車主的銀行卡、支付寶等綁定，完成支付。電子車牌功能強大，若能配合現有的高科技軟件，還將帶來如下亮點功能，具體闡述如下。

(1)對于車輛失竊案等公共安全方面有著強大助力。每輛車都配有電子車牌，可以實時追逃、排查嫌疑車輛；即使有些車輛的電子車牌及標簽遭到惡意破壞，但相關部門仍然可以通過網絡化監測來迅速鎖定到此車方位。

(2)城市公交部門可以通過實時網流量進行宏觀調度和局部控制，如紅綠燈通行時間就可以依據車輛流量做到自適應的調節與設置。

(3)強化停車場宏觀的調配和局部的管理。

(4)真正意義上，實現了全國交通“一卡通”。擁有電子車牌，所有費用均在后臺電子支付，車主根本無需現金支付，可以緩解高速路橋收費時造成的擁堵。

(5)在高速路網內，能對行駛車輛實時測速，禁絕一切超速違章現象發生。

4 結束語

隨著城市化進程的加快，城市交通擁堵現象正亟待有效解決，傳統的交通管理模式已難以應對頻繁變化的城市交通狀況。因此，為緩解交通矛盾，滿足城市交通需求，未來的智能交通將與物聯網深度融合，不僅相輔相成，并且相互促進，從而全面提升道路安全，降低能源消耗及環境污染，真正做到利民出行，以交通帶經濟，實現城市經濟的共享繁榮與協同發展。