物聯網技術在智能交通中的應用

周潔

近年來，沸沸揚揚的物聯網概念開始進入人們的視野，物聯網是繼計算機、互聯網和移動通信之后的又一次信息產業的革命性發展。本文主要介紹了基于物聯網架構的智能交通信號采集與控制體系的具體實現。

一、概述

隨著經濟的發展和社會的進步，城市人口增多，汽車的數量持續增加，交通擁擠和堵塞現象日趨嚴重，由此引發的環境噪聲、大氣污染、能源消耗等已經成為現在全球各工業發達國家和發展中國家面臨的嚴峻問題。智能交通系統作為近十年大規模興起的改善交通堵塞減緩交通擁擠的有效技術措施，越來越受到國內外政府決策部門和專家學者的重視，在許多國家和地區也開始了廣泛的應用。

物聯網時代的智能交通，全面涵蓋了信息采集、動態誘導、智能管控等環節。通過對機動車信息和路況信息的實時感知和反饋，在GPS、RFID、GIS（地理信息系統）等技術的集成應用和有機整合的平臺下，實現了車輛從物理空間到信息空間的唯一性雙向交互式映射，通過對信息空間的虛擬化車輛的智能管控實現對真實物理空間的車輛和路網的“可視化”管控。

二、智能交通系統的模型框架

基于物聯網架構的智能交通體系綜合采用線圈、微波、視頻、地磁檢測等固定式的多種交通信息采集手段，結合出租車、公交及其他勤務車輛的日常運營，采用搭載車載定位裝置和無線通訊系統的浮動車檢測技術，實現路網斷面和縱剖面的交通流量、占有率、旅行時間、平均速度等交通信息要素的全面全天候實時獲取。通過路網交通信息的全面實時獲取，利用無線傳輸、數據融合、數學建模、人工智能等技術，結合警用GIS系統，實現交通堵塞預警、公交優先、公眾車輛和特殊車輛的最優路徑規劃、動態誘導、綠波控制和突發事件交通管制等功能。通過路網流量分析預測和交通狀況研判，為路網建設和交通控制策略調整、相關交通規劃提供輔助決策和反饋。

這種架構下的智能交通體系通過路網斷面和縱剖面的交通信息的實時全天候采集和智能分析，結合車載無線定位裝置和多種通訊方式，實現了車輛動態誘導、路徑規劃、信號控制系統的智能綠波控制和區域路網交通管控，為新建路網交通信息采集功能設置和設施配置提供規范和標準，便于整個交通信息系統的集成整合，為大情報平臺提供服務等功能。

美國是應用ITS較為成功的國家。1995年美國交通部出版的“國家智能交通系統項目規劃”，明確規定了智能交通系統的7大領域和29個用戶服務功能。7大領域包括出行和交通管理系統、出行需求管理系統、公共交通運營系統、商用車輛運營系統、電子收費系統、應急管理系統、先進的車輛控制和安全系統。下面結合美國成功的ITS案例，簡要說明物聯網下的智能交通系統模型。

（1）中心型子系統。該子系統包括交通管理子系統、突發事件管理子系統、收費管理子系統、商用車輛管理子系統、維護與工程管理子系統、信息服務提供子系統、尾氣排放管理子系統、公共交通管理子系統、車隊及貨運管理子系統及存檔數據管理子系統10個子系統。該類子系統的共同特點是空間上的獨立性，即在空間位置的選擇上不受交通基礎設施的制約。這類子系統與其它子系統的聯絡通暢依賴于有線通訊。

（2）區域型子系統。該子系統包括道路子系統、安全監控子系統、公路收費子系統、停車管理子系統和商用車輛核查子系統5個子系統屬于區域類型。這類子系統通常需要進入路邊的某些具體位置來安裝或維護諸如檢測器、信號燈、程控信息板等設施。區域型子系統一般要與一個或多個中心型子系統以有線方式連接，同時還往往需要與通過其所部署路段的車輛進行信息交互。

（3）旅行者子系統。該類子系統以旅行者或旅行服務業經營者為服務對象，運用智能交通系統的有關功能實現對多式聯運旅行的有效支持。遠程旅行支持子系統和個人信息訪問子系統屬于旅行者子系統。旅行者子系統可通過有線或無線方式與其它類型的子系統間進行直接的信息傳遞。

（4）車輛型子系統。該類子系統的特點是安裝在車輛上。根據載體車輛的種類，車輛型子系統又可細分為普通車輛子系統、緊急車輛子系統、商用車輛子系統、公交車輛子系統和維護與工程車輛子系統。這些子系統可根據需要與中心型子系統、區域型子系統及旅行者子系統進行無線通訊，也可與其它載體車輛進行車輛間通訊。

三、物聯網智能交通應用舉例 ——北京智能交通物聯網

榮獲國家科技進步一等獎的北京市公安局公安交通管理局“城市智能交通管理指揮控制系統”，讓首都交通管理步入科技時代。十年來，首都交管部門構建了以“一個中心、三個平臺、八大系統”為核心的智能交通管理系統體系框架，高度集成了視頻監控、單兵定位、122接處警、GPS警車定位、信號控制、集群通信等近百個應用子系統，達到了733T的實時海量異構數據的高度融合，強化了智能交通管理的實戰能力。

在北京的環路上，安裝著157個高清攝像頭，它們可以自動記數，統計交通流量;當道路上發生事故、擁堵、路面積水、道路遺灑等9種意外事件時，系統便會自動對意外事件全程錄像、自動報警。

在北京的快速路、主干路網中，有上萬個檢測線圈，它們埋在接近路口的地面下，通過電子感應傳遞到檢測器，就像城市的神經末梢，24小時自動采集路面交通流量、流速、占有率等運行數據。此外，超聲波、微波、視頻等科技設備也隨時檢測著交通信息，它們通過系統后臺的整合、分析、處理，除了以圖形的方式在地圖上顯示出實時動態路況信息外，還可以準確發現道路上的異常況。

這套交通流量檢測系統還能自動與前四周的相關數據進行對比，如果車流量、擁堵情況超過了歷史平均的常量，系統便自動發出警告提示，交管部門便可以據此部署警力。

結語

物聯網技術在智能交通控制領域的應用，將全面提升智能交通的管控水平和信息服務水平，實現從現場物理實體的管控到信息空間中虛擬鏡像的管控。隨著政府的大力扶持與技術和標準的成熟，智能交通物聯網會是物聯網發展的重要領域，將朝著大規模網絡化、集成化和面向服務化發展，成為智慧城市的重要組成部分。