ZigBee技術在智能交通中的應用研究

高晨光 邢軍 高照艷 馬寶英 徐晶淑

[摘 要]隨著科學技術的快速發展，智能交通技術也隨著時代發生了巨大的變化。我國作為一個人口大國，各方面的資源都非常短缺，如何將各種資源物盡其用是研究的重點內容。交通也是如此，如何能夠快捷、方便、合理地使用道路，減輕道路壓力成為交通領域的熱門話題。無線通信技術作為一項新技術，在智能交通中有著廣泛的應用。文章對ZigBee技術在智能交通中的主要應用進行研究，以期實現對機動車輛予以高效監管，及時疏通道路，為人們出行提供更多便利。

[關鍵詞]ZigBee技術;智能交通;應用研究

[DOI]10.13939/j.cnki.zgsc.2021.20.185

1 引言

隨著經濟的發展和人們生活條件的提升，近些年我國各城市的汽車數量快速增加，交通運輸業發展迅速，有效促進了人們的交流，節省人們出行的時間，但與此同時，也導致城市的交通愈發擁擠，城市的交通問題越來越突出[1]，嚴重的交通堵塞已制約了城市的可持續發展。解決交通擁堵問題迫在眉睫，智能交通系統是解決這一問題的有效方法[2]。

我國人口眾多，隨著鐵路、公路日益增多，車輛數量的快速遞增，實現交通樞紐的智能化與自動化變得尤為重要。目前，我國的智能交通系統處于起步階段，如何應用無線通信技術在最大程度上發揮交通設施的功效至關重要。鑒于此，本文研究了ZigBee技術在智能交通中的主要應用情況。

2 智能交通系統與ZigBee技術概述

2.1 智能交通系統

智能交通最早于20世紀50年代在美國發展起來，并且逐漸統稱為（Intelligent Traffic Management System，ITS）。智能交通在世界范國內的發展情況并不同步，其中，歐洲和日本在初期階段就優先考慮交通安全、污染程度與經濟成本。20世紀80年代，我國公共交通道路事業對ITS進行了全面的認識與研究，對城市的交通進行管理。近幾年，國內的一些科研院所和大學逐步進行城市交通方面的研究，逐漸引起相關人士的重視。

我國智能交通包括的主要領域有運營控制、車輛服務控制等方面，智能交通技術主要基于傳感器技術、計算機技術和數據通信技術，并能有效地結合用戶與車輛、管理者[3]，從而實現快捷化、方便化以及簡單化的新型智能交通管理系統。這也是目前全球公認的解決城市道路擁擠、提高城市道路交通效率、改善道路交通環境的最好途徑。

2.2 ZigBee技術

無線傳感器網絡（Wireless Sensor Networks，WSN）的出現促進了無線網絡技術的發展，同時，也對無線網絡提出了獨特的要求。目前這類無線通信方面的主要技術包括紅外IrDA、Wi-Fi、藍牙以及ZigBee技術。ZigBee技術主要應用于無線傳感網絡中，是一種短距離、低速率的無線網絡技術[4]，該技術可達到2.4GHz的工作頻率，傳輸速率最高為250kbit/s，其傳輸距離一般在10m～75m的范圍內，并且可以進一步增加。ZigBee技術的主要特點是功耗低、可靠性強、成本低、安全性好、網絡容量大，這些特點也決定了該技術具有廣泛的應用前景。目前，ZigBee技術已廣泛應用于農業、工業、智能家居、交通運輸、智能建筑等眾多領域中，基于ZigBee技術的無線傳感器網絡技術將來會在許多方面給生產生活帶來諸多的方便[5]。

3 ZigBee技術在智能交通中的主要應用

3.1 ZigBee技術用于公交車進出站的管理

隨著社會經濟的迅速發展，城市交通擁堵問題尤為突出， “公交優先”的實施有效緩解了城市面臨的交通擁堵問題，促進了城市公交系統的快速發展，可隨著公交線路的逐漸增多，也造成了主干線路重復系數過高，導致在進站區和進站排隊區的公交車無序、亂插隊、無組織等現象的發生[6]，這些現象都是由于公交站的起始點與終點設有專人看守，而其他站點則無人，針對這些問題可以應用基于ZigBee技術的智能系統對公交車運行情況進行監控和管理。這類系統往往會在每個站臺安裝一個站臺監控器，在公交車內部安裝無線識別器。其具體實施過程是：給每輛公交車與每個站臺分配各自的標識號，在公交車臨進站前會向站臺發送無線信號，監控器根據持續檢測收到的無線信號強度，識別車輛的標識號，當接收到的無線信號強度足夠大時，該車輛的相關信息將由監控器傳送給監控中心，與此同時將自己的標識號傳送給公交車，根據接收的站臺標識號，公交車中的無線識別器將會發出報站信息;反之，如果監控器檢測收到的無線信號強度非常弱，該公交車離站消息將被發送給監控中心，從而解決了一般公交站設計與交通管理之間的缺陷。

3.2 ZigBee技術用于智能停車場管理

隨著人們生活水平的日益提高，私家車已成為多數家庭的首選，與此同時，人們面臨著無法合理、有效地管理和利用停車位。此外，停車場所消耗的人力、財力、物力的價格也越來越高，智能化管理停車廠已然成為一種發展趨勢。停車場車輛管理系統所應用的技術主要包括ZigBee無線定位技術和ZigBee無線傳輸技術，應用信息統計顯示平臺對車輛的進出實行管理，設備造價與運用費用低，效果好，目前，已在一些城市老城區的部分停車場進行了檢驗，效果較好，對于老式停車場的改造意義重大[7]。

為了實現對停車場內部的ZigBee無線覆蓋，通常將路由節點設置在停車場的關鍵區域，并在智能停車場的出入口與車位上安放具有磁/光傳感器的ZigBee節點，傳感器節點通過實現信息采集和傳輸的功能來檢測車輛的出入，控制出入口欄的升降并實時監控車位被占用情況。與此同時，為了對車輛的軌跡進行跟蹤，通過在停車場車道兩側設置磁/光傳感器來實現。停車場內各ZigBee節點采集的信息都發送到服務器端，并通過信息管理模塊對信息進行分析，再給出準確的指令。

智能停車場描述：當車輛到達車庫入口時，入口的攝像機會對車輛車牌進行拍照，并由車牌識別模塊給出識別之后的車牌信息，系統會比對車牌信息，如果一致，柵欄開啟，通過采集車場內部停車狀況給出該車的停車編號，與此同時自動發出控制命令，解開該車的停車車位鎖;同樣，當車輛離開停車場車庫時，出口的攝像機會對車輛車牌進行拍照，并將系統信息與車牌信息進行比對，基于車輛駛出的車位編號對該編號車位進行記錄，若確認當前車位狀態為“空”時，車位鎖將被開啟。可見，通過ZigBee技術實現了信息的匯集、傳遞與處理，對車輛也進行了檢測、定位與信息傳遞，這為停車場管理人員監測車場的使用情況提供了方便，保證停車場的空余車位得到最大化的利用，大大節省了停車、取車的時間，提高了車位的使用效率，解決了車輛擁堵問題，有效地緩解了交通壓力。