物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在營(yíng)運(yùn)車輛安全監(jiān)管中的應(yīng)用

王一兵

摘 要： 闡述了物聯(lián)網(wǎng)的內(nèi)涵和外延，分析了其發(fā)展歷程、歷史沿革和在城市交通方面的應(yīng)用方案。詳細(xì)介紹了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能車輛管理系統(tǒng)、營(yíng)運(yùn)車輛運(yùn)輸過程監(jiān)管及安全檢驗(yàn)中的應(yīng)用，展現(xiàn)了物聯(lián)網(wǎng)在營(yíng)運(yùn)車輛運(yùn)行監(jiān)管方面的應(yīng)用遠(yuǎn)景。

關(guān)鍵詞： 物聯(lián)網(wǎng)； 智能車輛管理； 運(yùn)輸過程監(jiān)管； 安全檢驗(yàn)

中圖分類號(hào)：U495 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1006-8228（2018）03-35-03

Application of Internet of Things technology in the safety supervision

of commercial vehicle

Wang Yibing

（Hangzhou traffic police detachmen， Hangzhou， Zhejiang 310004， China）

Abstract： This paper expounds the connotation and extension of IOT， analyzes its development course， historical evolution and the application scheme in urban traffic， introduces the application of IOT technology in the intelligent vehicle management system， and the transportation process supervision and safety supervision of commercial vehicle， and shows the application prospect of IOT in the operation regulatory of commercial vehicle.

Key words： Internet of Things； intelligent vehicle management； transportation process supervision； safety supervision

0 引言

營(yíng)運(yùn)車輛運(yùn)行范圍廣、時(shí)間長(zhǎng)、貨物眾多，客流量和物流量巨大。近年，營(yíng)運(yùn)車輛重、特大交通事故頻發(fā)，造成了嚴(yán)重的人員傷亡、財(cái)產(chǎn)損失及不良的社會(huì)影響，各級(jí)管理部門和相關(guān)企業(yè)針對(duì)預(yù)防營(yíng)運(yùn)車輛事故預(yù)防，采取了大量措施。由于道路交通事故存在多維外在因素的干擾，人工監(jiān)管的方式難以把握影響營(yíng)運(yùn)車輛交通安全關(guān)鍵因素的機(jī)理和規(guī)律，更無法滿足交通安全精細(xì)化管理的需求。

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以在互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上通過各種無線射頻技術(shù)共享物體之間的信息，實(shí)現(xiàn)智能化識(shí)別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理等應(yīng)用[1]。在營(yíng)運(yùn)車輛監(jiān)管方面，可以根據(jù)不同功能需求對(duì)所有車輛的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)管，提供綜合服務(wù)，對(duì)提高監(jiān)管系統(tǒng)的感知、通信和控制之間的交互效果顯著。

本文從物聯(lián)網(wǎng)的定義與關(guān)鍵技術(shù)入手，深入分析了在營(yíng)運(yùn)車輛安全監(jiān)管方面的應(yīng)用，在此基礎(chǔ)上探討了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用前景。

1 物聯(lián)網(wǎng)

1.1 定義

物聯(lián)網(wǎng)概念最初由MIT Auto-ID中心的Ashton教授于1999年研究RFID時(shí)提出來，即：按約定協(xié)議，借助射頻技術(shù)（RFID）、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設(shè)備，將物品與互聯(lián)網(wǎng)相連接，進(jìn)行信息交換和通信，實(shí)現(xiàn)智能化識(shí)別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理[2]。2005年，物聯(lián)網(wǎng)的概念被進(jìn)行了較大擴(kuò)展，不再只是基于RFID技術(shù)，可以借助傳感器技術(shù)、納米技術(shù)、智能終端等，實(shí)現(xiàn)任何時(shí)刻、任何地點(diǎn)、任何物體之間的互聯(lián)。2009年，物聯(lián)網(wǎng)研究策略圖問世。物聯(lián)網(wǎng)并非一個(gè)全新的概念，是一個(gè)對(duì)現(xiàn)有科技綜合利用和發(fā)展方向的系統(tǒng)概括。

1.2 關(guān)鍵技術(shù)

1.2.1 物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)

總體上，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以分為感知識(shí)別、網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建及綜合應(yīng)用三個(gè)層面，如圖1所示。

圖1 物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)

感知識(shí)別層實(shí)現(xiàn)智能感知識(shí)別、信息自動(dòng)處理和自動(dòng)控制，通過通信模塊將物體連接到網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層。感知識(shí)別層獲取的信息在網(wǎng)絡(luò)層進(jìn)行處理和傳輸，網(wǎng)絡(luò)管理中心和信息處理中心是存儲(chǔ)、查詢、分析和處理信息的物聯(lián)網(wǎng)中樞。應(yīng)用層基于軟件和計(jì)算機(jī)技術(shù)，通過云計(jì)算實(shí)現(xiàn)對(duì)信息的存儲(chǔ)、分析和處理，給出控制和決策，進(jìn)行人機(jī)交互。

1.2.2 RFID技術(shù)

RFID（Radio Frequency Identification）即無線射頻識(shí)別，是一種非接觸式的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，主要由讀寫器、電子標(biāo)簽和應(yīng)用軟件系統(tǒng)三部分組成。電子標(biāo)簽通過無線電波與讀寫設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，由讀寫器發(fā)出的射頻脈沖提供能量。讀寫器將主機(jī)的讀寫命令傳送到電子標(biāo)簽，再講從主機(jī)發(fā)往電子標(biāo)簽的數(shù)據(jù)加密，將電子標(biāo)簽返回的數(shù)據(jù)解密傳送至主機(jī)。應(yīng)用軟件系統(tǒng)則進(jìn)行數(shù)據(jù)信息的存儲(chǔ)管理、讀寫控制等。如圖2所示。

[應(yīng)用軟件系統(tǒng)][控制模塊][廣播接口][天線] [數(shù)據(jù)

接收][數(shù)據(jù)

請(qǐng)求] [讀寫器] [指令][數(shù)據(jù)][電子標(biāo)簽] [指令][數(shù)據(jù)]

圖2 RFID系統(tǒng)邏輯關(guān)系

在城市交通領(lǐng)域，RFID系統(tǒng)在公交射頻卡、不停車收費(fèi)、門禁管理系統(tǒng)、智能信號(hào)控制、交通路徑誘導(dǎo)、智能停車場(chǎng)、公共自行車管理、電子車牌等方面中得到廣泛應(yīng)用。

1.2.3 DSRC和VPS技術(shù)

目前在汽車定位、通信及收費(fèi)領(lǐng)域應(yīng)用較多的是 DSRC（Dedicated Short Range Communication）和VPS（Vehicle Positioning System）技術(shù)。DSCR是一種微波技術(shù)，在智能交通領(lǐng)域主要提供車輛導(dǎo)航、調(diào)度、數(shù)據(jù)交換、實(shí)時(shí)檢測(cè)和數(shù)據(jù)加密等服務(wù)；VPS是一種GPS+SM技術(shù)，在汽車導(dǎo)航、求助及語音通信方面有著較廣泛的應(yīng)用。

1.2.4 云計(jì)算

云計(jì)算是一種基于互聯(lián)網(wǎng)的計(jì)算服務(wù)模型，云可以劃分為云基礎(chǔ)設(shè)施、云平臺(tái)、云應(yīng)用及云客戶端四個(gè)層次。云計(jì)算中最關(guān)鍵的是虛擬化技術(shù)，即將硬件資源或操作系統(tǒng)虛擬化，為上層用戶提供抽象計(jì)算平臺(tái)，隱藏底層的物理實(shí)現(xiàn)。

交通信息云指的是一種交通信息采集、處理和應(yīng)用的工作模式。采集高速信息網(wǎng)絡(luò)上的各種信息，將交通系統(tǒng)控制融入到交通信息服務(wù)中。云計(jì)算可用于GPS系統(tǒng)、控制性路徑誘導(dǎo)等，如圖3所示。

圖3 交通信息云計(jì)算與服務(wù)[3]

1.3 在城市交通中的應(yīng)用方案

1.3.1 車輛與道路設(shè)施的互聯(lián)

借助物聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)車輛與道路基礎(chǔ)設(shè)施之間的信息交換，需要兼容傳統(tǒng)車輛與現(xiàn)有交通信號(hào)設(shè)施。將無線數(shù)字傳輸模塊植入交通信號(hào)系統(tǒng)及聯(lián)網(wǎng)車輛，實(shí)現(xiàn)相互之間的信息傳輸，聯(lián)網(wǎng)汽車的顯示終端同時(shí)作為城市道路交通導(dǎo)航系統(tǒng)來使用。聯(lián)網(wǎng)車輛的數(shù)字傳輸模塊包含車輛ID信息，是通信、檢測(cè)、收費(fèi)及管理的依據(jù)。

1.3.2 車輛之間的互聯(lián)互動(dòng)

植入無線數(shù)字傳輸模塊的車輛可以向周邊車輛提供數(shù)字化信號(hào)燈信息、位置、車速等信息，以此作為接受信息車輛安全行駛的依據(jù)。聯(lián)網(wǎng)車輛之間可以進(jìn)行通話、廣播。

2 基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的營(yíng)運(yùn)車輛監(jiān)管技術(shù)與系統(tǒng)

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在營(yíng)運(yùn)車輛的監(jiān)管中有廣泛的應(yīng)用，包括管理系統(tǒng)、運(yùn)行監(jiān)控、安全檢驗(yàn)、信息處理等方面。

2.1 智能車輛管理系統(tǒng)

基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能車輛管理系統(tǒng)由基于射頻技術(shù)的車輛識(shí)別模塊、基于信息技術(shù)的車輛監(jiān)控與管理模塊組成。系統(tǒng)邏輯架構(gòu)如圖4所示。

圖4 智能車輛管理系統(tǒng)

2.2 營(yíng)運(yùn)車輛運(yùn)輸過程監(jiān)管

車輛運(yùn)行檢測(cè)傳感網(wǎng)利用RFID車輛身份標(biāo)識(shí)與信息載體技術(shù)構(gòu)建，具有實(shí)時(shí)監(jiān)控、車輛超速警告、行駛信息管理分析、行車線路優(yōu)化決策四項(xiàng)功能，其管理中心為公安廳信息中心。車輛運(yùn)輸安全監(jiān)測(cè)傳感網(wǎng)主要為車輛運(yùn)行提供實(shí)時(shí)路線指導(dǎo)，保證行車安全。

車輛應(yīng)急報(bào)警系統(tǒng)則在車輛發(fā)生緊急情況時(shí)發(fā)揮作用。系統(tǒng)由車載應(yīng)急報(bào)警終端和接警指揮中心組成，利用移動(dòng)無線網(wǎng)絡(luò)通信，系統(tǒng)架構(gòu)如圖5。車輛在行駛過程中發(fā)生危急情況，車載報(bào)警終端（圖6）向接警指揮中心請(qǐng)求救援，接警指揮中心給出救援方案，并通過無線網(wǎng)絡(luò)與救援力量進(jìn)行信息傳輸。

圖5 報(bào)警系統(tǒng)架構(gòu)

2.3 營(yíng)運(yùn)車輛安全檢驗(yàn)

營(yíng)運(yùn)車輛安全檢驗(yàn)包括對(duì)車輛檢測(cè)設(shè)備的自動(dòng)控制、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理等過程。軟件體系以數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)為核心，各應(yīng)用子系統(tǒng)通過數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)交換數(shù)據(jù)，通過標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)庫(kù)接口在互補(bǔ)干擾的情況下實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)互通互聯(lián)。

圖6 車載報(bào)警終端

系統(tǒng)自上而下分為物理設(shè)備、檢測(cè)控制系統(tǒng)及中心管理系統(tǒng)三部分。物理設(shè)備層實(shí)現(xiàn)底層的信號(hào)處理、數(shù)據(jù)采集；檢測(cè)控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)分析計(jì)算、車輛檢驗(yàn)業(yè)務(wù)流程，并通過通訊協(xié)議對(duì)各設(shè)備進(jìn)行控制、獲取檢測(cè)數(shù)據(jù)；中心信息管理系統(tǒng)包含檢測(cè)信息管理系統(tǒng)及支持系統(tǒng)運(yùn)行的服務(wù)器等設(shè)備，實(shí)現(xiàn)對(duì)檢測(cè)數(shù)據(jù)的匯總、分析和監(jiān)控，管理檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)與流程[4]，檢測(cè)系統(tǒng)重要參數(shù)配置，通過數(shù)據(jù)庫(kù)接口實(shí)現(xiàn)與檢測(cè)控制系統(tǒng)的信息交互。

3 結(jié)束語

借助物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)中的RFID技術(shù)、DSRC技術(shù)以及云計(jì)算技術(shù)等，使?fàn)I運(yùn)車輛運(yùn)行監(jiān)管向更加智能化、高效化發(fā)展，車管部門對(duì)運(yùn)營(yíng)車輛的管理也實(shí)現(xiàn)了信息化和網(wǎng)絡(luò)化，提高了車管工作效率與遠(yuǎn)程調(diào)度、信息服務(wù)的能力。本文介紹了物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)及其相關(guān)應(yīng)用，展現(xiàn)了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在營(yíng)運(yùn)車輛安全監(jiān)管中良好的發(fā)展前景。今后的研究中，無人駕駛、車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等還需進(jìn)一步深入。

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