物聯(lián)網(wǎng)與智能交通控制系統(tǒng)

摘 要：現(xiàn)代社會尤其是城市社會面臨的最大課題之一就是城市交通問題，所以智能交通控制系統(tǒng)成為我國當前交通運輸領域的重要研究課題，而物聯(lián)網(wǎng)給信息技術領域帶來了一次重大的發(fā)展和變革機遇，這里將物聯(lián)網(wǎng)領域的嵌入式等相關技術與智能交通控制系統(tǒng)相結合，結合模糊控制方法實現(xiàn)穩(wěn)定、高效、有序的智能交通控制。

關鍵詞：智能交通控制 物聯(lián)網(wǎng) 嵌入式 模糊控制

中圖分類號：U495 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）07（b）-0015-02

1 物聯(lián)網(wǎng)概念及結構組成

物聯(lián)網(wǎng)（theIntemetofthings）在維基百科的定義是：把感應器和裝備嵌入到隧道、鐵路、建筑、電網(wǎng)、公路、橋梁、供水體系、大壩、油氣管道以及家用電器等各式物體上，并接入互聯(lián)網(wǎng)，用特定的軟件程序運行，實現(xiàn)遠程控制。

物聯(lián)網(wǎng)有三個特征：一是全面感知，即利用RFID、二維碼、傳感器等實時地獲得物體的信息；二是可靠傳遞，通過電信網(wǎng)絡與互聯(lián)網(wǎng)的結合，實時準確地將物體的各種信息傳達出去；三是智能處理，利用云計算、模糊控制等各種智能計算技術，分析和處理物體進行智能化地控制。

2 智能交通

智能交通系統(tǒng)是在比較健全的道路硬件設施基礎上，將先進的電子技術、傳感器技術、信息技術和系統(tǒng)工程技術集成運用于地面交通管理所建立的一種高效、準確、實時、全方位、大范圍發(fā)揮作用的交通管理系統(tǒng)它是充分利用現(xiàn)有交通基礎設施的能力，增加運輸效率，保證交通安全，減少交通擁擠的有力措施。

世界上公認較好的城市交通控制系統(tǒng)是SCOOT（英國）系統(tǒng)和SCAT系統(tǒng)（澳大利亞），這兩種系統(tǒng)早在20世紀80年代中期就已經(jīng)被我國引進引，但實際效果并不樂觀。兩種系統(tǒng)的基礎均為精確的數(shù)學模型或預設的方案，而我國城市的交通車輛種類繁多、隨機性大、影響因素多，尤其是中小城市，很難通過用精確的數(shù)學模型來描述。

分布式人工智能的一個重要部分是多智能體系統(tǒng)，其目的是將復雜的大系統(tǒng)構造成簡單的小的子系統(tǒng)，各子系統(tǒng)之間為能夠相互連接、相互協(xié)調(diào)，便于控制管理。進而復雜系統(tǒng)的控制問題可以通過子系統(tǒng)的自治和相互協(xié)調(diào)來解決。正是由于城市交通網(wǎng)絡的實時性和復雜性等特點，應用多智能體系統(tǒng)結構進行智能控制是一種比較明智的選擇。本文按照該結構設計智能交通控制系統(tǒng)（結構如圖1所示）。其中，進行車流量信息檢測利用的是RFID技術，結合嵌入式技術設計開發(fā)交通信號控制器，通過各種智能算法之間的比較，最終采用模糊控制。在該結構圖中，路口信號控制器能夠?qū)崟r更新單個路口的車流量數(shù)據(jù)，并給相連接的路口提供交通流數(shù)據(jù)用于信號配時；區(qū)域信號控制器通過分析區(qū)域交通流信息能夠使路段之間交通流達到動態(tài)平衡；信號控制中心管理智能體統(tǒng)一協(xié)調(diào)各區(qū)域交通運行。

3 RFID技術的概述和發(fā)展

RFID（RadioFrequencyxDentifieation）是一種非接觸式的自動識別技術，即無線射頻識別。它是通過無線射頻方式進行非接觸雙向數(shù)據(jù)通信，辨識目標獲取相關的信息。射頻識別技術的優(yōu)點是：無需直接接觸、無需人工干預、無需光學可視即可完成數(shù)據(jù)的通信和處理，并且便于操作。能夠廣泛應用于生產(chǎn)、物流、交通、運輸、醫(yī)療等需要大量收集和處理數(shù)據(jù)的應用領域。

RFID最早出現(xiàn)在第二次世界大戰(zhàn)時期，當時它被應用在空中作戰(zhàn)行動中進行敵我識別。因此，RFID并不是一個全新的技術，它在國外的發(fā)展比較迅速，RFID產(chǎn)品種類很多，像摩托羅拉、德州儀器、西門子等世界著名廠家都生產(chǎn)RFID產(chǎn)品，而且都各有特色。雖然我國的RFID技術的開發(fā)較晚，但經(jīng)過長時間的努力已經(jīng)開發(fā)出了具有自主知識產(chǎn)權的特色產(chǎn)品。

4 交通信號機

交通控制系統(tǒng)的一個重要組成部分就是交通信號機，且交通信號控制算法的硬件載體也是交通信號機。隨著32位單機的功耗和價格的不斷走低，國人對它的認可越來越多。實時多任務的嵌入式操作系統(tǒng)的使用也被應用到各種領域，并且受到越來越多的重視。應用了嵌入式操作系統(tǒng)的產(chǎn)品市場也日趨活躍起來。今后市場的主導必然嵌入式系統(tǒng)在智能交通控制領域上的應用。本文目的是建立一種基于RFID技術和ARM處理器為對象的嵌入式智能交通控制系統(tǒng)，對城市交通進行實時高效的智能控制。

本系統(tǒng)的信號控制采用的是嵌入式模塊，處理器選擇的是擁有200 MHz的ARM920T內(nèi)核的EP9315處理器，它是高度集成，能夠滿足交通控制高效實時運算要求。該模塊集成了多種通信接口，與流量數(shù)據(jù)檢測設備，信號控制機的通信可以通過串口或者CAN口實現(xiàn)，由以太網(wǎng)接口完成與控制中心的通信。人機交互部分是工作人員在特殊或緊急情況下進行現(xiàn)場調(diào)試的重要組成部分，輸入部分包括8×8鍵盤陣列，PS/2接口和觸摸屏，輸出部分包括LCD，VGA顯示器，IDE和CF卡槽以及USB接口。JTAG及串口調(diào)試部分提供了系統(tǒng)開發(fā)調(diào)試時實現(xiàn)程序下載、運行調(diào)試等功能。

5 模糊控制器

模糊控制（FuzzyControl）是以模糊化的語言變量、模糊化的集合論以及模糊邏輯推理為基礎，它是智能控制的一種重要方法。它的設計方法主要來取決于操作員的實際經(jīng)驗，對于處理一些非線性的系統(tǒng)，模糊控制是非常合適的。模糊控制器的設計包括：確定模糊控制器的結構，即根據(jù)具體的系統(tǒng)確定其輸入、輸出變量；輸入輸出變量的模糊化，即把輸入、輸出的精確量轉化為對應語言變量的模糊集合；模糊推理決策算法的設計，即根據(jù)模糊控制規(guī)則進行模糊推理，并決策出輸出模糊量；對輸出模糊量進行解模糊判決，即通過各種解模糊方法完成由模糊量到精確量的轉化，實現(xiàn)對被控對象的控。

交通需求通常用路口停車線前的排隊長度即停車線前相隔一定距離（通常為80～100 m）的兩檢測器之間的車輛數(shù)來表示。建立模糊表如表1和表2所示。

6 結語

隨著物聯(lián)網(wǎng)技術的不斷成熟，交通控制朝著智能化的方向發(fā)展已經(jīng)是大勢所趨，智能交通系統(tǒng)是交通事業(yè)的一場革命。通過有效的結合與應用先進的信息技術、通信技術、控制技術、傳感技術、計算機技術和系統(tǒng)綜合技術，使人、車、路之間的相互作用關系以最優(yōu)的方式呈現(xiàn)，進而實現(xiàn)高效、準確、實時、安全、節(jié)能的目標。本文的主要研究工作為：通過對物聯(lián)網(wǎng)和智能交通知識的學習，了解了物聯(lián)網(wǎng)和智能交通領域的新技術，新概念，了解了物聯(lián)網(wǎng)技術在智能交通領域的應用。學習RFID技術，了解RFID的發(fā)展和特點以及優(yōu)勢，設計了基于ARM嵌入式系統(tǒng)的交通信號機，并采用模糊控制算法對交通信號燈進行實時高效的控制。

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