交通運(yùn)輸物聯(lián)網(wǎng)總體框架設(shè)計(jì)

付 立，胡方俊，谷云輝

（交通運(yùn)輸部科學(xué)研究院，北京100029）

0 引言

物聯(lián)網(wǎng)是新一代信息技術(shù)的重要組成部分，很多發(fā)達(dá)國(guó)家和地區(qū)將物聯(lián)網(wǎng)看作助力經(jīng)濟(jì)走出困境、塑造長(zhǎng)遠(yuǎn)數(shù)字競(jìng)爭(zhēng)力的關(guān)鍵，希望抓住這個(gè)機(jī)遇，在新一輪信息產(chǎn)業(yè)的重新洗牌中占領(lǐng)先機(jī)。我國(guó)作為發(fā)展中國(guó)家，物聯(lián)網(wǎng)對(duì)于我國(guó)的經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展意義更為重大。國(guó)務(wù)院、國(guó)家發(fā)改委、工信部、財(cái)政部先后出臺(tái)了一系列支持物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)的政策和措施來(lái)加速促進(jìn)中國(guó)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展。交通運(yùn)輸行業(yè)是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的重要應(yīng)用領(lǐng)域，交通運(yùn)輸物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)可以彌補(bǔ)我國(guó)傳統(tǒng)的交通信息化建設(shè)模式的弊端，適應(yīng)現(xiàn)代交通運(yùn)輸業(yè)發(fā)展的新需求，有效支撐交通運(yùn)輸部提出的“綜合交通、智慧交通、綠色交通、平安交通”建設(shè)。本文提出了我國(guó)傳統(tǒng)交通信息化發(fā)展存在的問(wèn)題以及交通運(yùn)輸物聯(lián)網(wǎng)總體框架設(shè)計(jì)，并對(duì)交通運(yùn)輸行業(yè)下一步推動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用提出了建議。

1 我國(guó)交通信息化發(fā)展現(xiàn)狀及問(wèn)題

近幾年，交通運(yùn)輸信息化應(yīng)用水平不斷提高，在促進(jìn)行業(yè)發(fā)展中的支撐和保障作用日益凸顯，有效提升了交通運(yùn)輸系統(tǒng)的通行效率、運(yùn)行質(zhì)量、安全性能和服務(wù)水平。交通運(yùn)輸信息化發(fā)展總體框架基本形成，發(fā)展進(jìn)程明顯加快，應(yīng)用逐步深入，資源整合取得重要進(jìn)展，信息化發(fā)展逐步進(jìn)入整合共享、協(xié)同應(yīng)用的新階段。沿海主要港口、遠(yuǎn)洋航運(yùn)、海事通航管理等領(lǐng)域信息化水平跨入世界先進(jìn)行列，高速公路聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)、通信、監(jiān)控以及內(nèi)河航道通信等領(lǐng)域與世界先進(jìn)水平的差距不斷縮小，公路管理、港航管理、運(yùn)輸管理、科技教育等領(lǐng)域的信息化應(yīng)用也取得較好的實(shí)效，有力促進(jìn)了交通運(yùn)輸行業(yè)管理和服務(wù)水平的提高。

但是，交通運(yùn)輸信息化整體水平還不完全適應(yīng)現(xiàn)代交通運(yùn)輸業(yè)發(fā)展的需要，傳統(tǒng)交通信息化建設(shè)模式已逐步顯示出缺陷，主要表現(xiàn)在以下方面：

（1）基礎(chǔ)設(shè)施重復(fù)建設(shè)、交通要素信息重復(fù)采集、相同信息重復(fù)傳輸、系統(tǒng)功能重復(fù)開發(fā)問(wèn)題突出，造成社會(huì)資源的浪費(fèi)；

（2）各業(yè)務(wù)系統(tǒng)信息編碼、通信接口等標(biāo)準(zhǔn)不一、信息資源互不開放，信息孤島問(wèn)題嚴(yán)重；

（3）自上而下的核心業(yè)務(wù)應(yīng)用體系尚未構(gòu)建，已有信息系統(tǒng)應(yīng)用呈現(xiàn)點(diǎn)狀或斷面分布，系統(tǒng)運(yùn)行與業(yè)務(wù)應(yīng)用“兩張皮”的現(xiàn)象未能有效解決；

（4）采集數(shù)據(jù)目標(biāo)單一，并未深度挖掘，交通運(yùn)輸行業(yè)信息資源整合能力和開發(fā)利用水平較低，為公眾服務(wù)的信息支持能力明顯不足；

（5）單一功能系統(tǒng)推廣成本較大，難以形成規(guī)模效益和可持續(xù)發(fā)展。

交通運(yùn)輸物聯(lián)網(wǎng)建立在傳統(tǒng)的交通信息化建設(shè)基礎(chǔ)上，面對(duì)整個(gè)交通運(yùn)輸綜合體系，不再簡(jiǎn)單地以基于功能的信息采集方式構(gòu)建整個(gè)交通運(yùn)輸體系，而是以面向交通要素的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)整個(gè)交通運(yùn)輸領(lǐng)域的物聯(lián)，更強(qiáng)調(diào)交通要素身份的統(tǒng)一標(biāo)識(shí)、交通信息的統(tǒng)一采集、統(tǒng)一存儲(chǔ)、統(tǒng)一處理，標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一且資源共享，以需求為導(dǎo)向，面對(duì)社會(huì)開放，針對(duì)不同的應(yīng)用，進(jìn)行個(gè)性化的系統(tǒng)開發(fā)及數(shù)據(jù)挖掘。

2 交通運(yùn)輸物聯(lián)網(wǎng)框架設(shè)計(jì)

2.1 交通運(yùn)輸物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展目標(biāo)

交通運(yùn)輸物聯(lián)網(wǎng)是在物聯(lián)網(wǎng)理念框架下，通過(guò)統(tǒng)一的交通要素身份標(biāo)識(shí)，交通狀況精確感知，高速自適應(yīng)的通信傳輸和快速準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)處理方式形成的一個(gè)智能、高效、低成本、統(tǒng)一協(xié)同的交通運(yùn)輸綜合管理及服務(wù)系統(tǒng)，其最終發(fā)展目標(biāo)為：發(fā)揮科技信息化的引領(lǐng)作用，以交通要素身份標(biāo)識(shí)為切入點(diǎn)，構(gòu)建全面感知、廣泛互聯(lián)、深度融合、智能應(yīng)用、安全可靠和機(jī)制完善的交通運(yùn)輸物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)體系，形成一套完整的交通運(yùn)輸物聯(lián)網(wǎng)制度保障體系，著力打造交通運(yùn)輸物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)共享支撐平臺(tái)，強(qiáng)化信息共享和資源綜合利用，進(jìn)一步推進(jìn)交通運(yùn)輸發(fā)展的數(shù)字化、信息化、智能化。

2.2 交通運(yùn)輸物聯(lián)網(wǎng)的總體架構(gòu)設(shè)計(jì)

交通運(yùn)輸物聯(lián)網(wǎng)總體架構(gòu)設(shè)計(jì)包括交通運(yùn)輸物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)架構(gòu)、應(yīng)用架構(gòu)、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范架構(gòu)及管理架構(gòu)四方面。其中，技術(shù)架構(gòu)是交通運(yùn)輸物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)設(shè)計(jì)建設(shè)的著力點(diǎn)，建立技術(shù)先進(jìn)、標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一、互聯(lián)互通的技術(shù)架構(gòu)是交通運(yùn)輸物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)設(shè)計(jì)的基本要求。應(yīng)用架構(gòu)是交通運(yùn)輸物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)設(shè)計(jì)的落腳點(diǎn)，建立功能齊全、操作簡(jiǎn)便、使用有效的應(yīng)用架構(gòu)是交通運(yùn)輸物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵所在。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范架構(gòu)是交通運(yùn)輸物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)設(shè)計(jì)的重要環(huán)節(jié)，建立標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一，執(zhí)行有力、運(yùn)行有效的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范架構(gòu)，是交通運(yùn)輸物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)設(shè)計(jì)的重要工作。管理架構(gòu)是交通運(yùn)輸物聯(lián)網(wǎng)頂層設(shè)計(jì)的保障部分，建立架構(gòu)健全、維護(hù)規(guī)范的管理架構(gòu)是交通運(yùn)輸物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)設(shè)計(jì)的現(xiàn)實(shí)要求。交通運(yùn)輸物聯(lián)網(wǎng)總體架構(gòu)如圖1所示。

圖1 交通運(yùn)輸物聯(lián)網(wǎng)總體架構(gòu)

2.3 交通運(yùn)輸物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)架構(gòu)

交通運(yùn)輸物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)架構(gòu)包括交通要素身份標(biāo)識(shí)體系、交通信息感知體系、網(wǎng)絡(luò)通信體系、數(shù)據(jù)處理體系、數(shù)據(jù)安全體系、應(yīng)用服務(wù)體系（應(yīng)用架構(gòu)）六個(gè)層次。

發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)，需要從“物”做起，交通要素身份標(biāo)識(shí)體系是構(gòu)建交通運(yùn)輸物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)。通過(guò)統(tǒng)籌標(biāo)識(shí)編碼方式，通過(guò)選擇相適應(yīng)的標(biāo)識(shí)載體給交通對(duì)象、交通工具、交通基礎(chǔ)設(shè)施這些交通要素賦予全球唯一的識(shí)別碼，形成交通要素的身份標(biāo)識(shí)體系，以實(shí)現(xiàn)從現(xiàn)實(shí)世界至虛擬世界的精確映像、尋址、匹配及控制。

交通運(yùn)輸物聯(lián)網(wǎng)交通信息感知體系是通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)感知技術(shù)和手段，實(shí)現(xiàn)交通基礎(chǔ)設(shè)施、交通運(yùn)行狀態(tài)、交通環(huán)境、交通對(duì)象、及交通工具的實(shí)時(shí)、精確感知。

交通運(yùn)輸物聯(lián)網(wǎng)交通網(wǎng)絡(luò)通信體系一方面包括了交通工具以及交通工具所使用的基礎(chǔ)設(shè)施之間的組網(wǎng)和通信，實(shí)現(xiàn)交通工具、交通設(shè)施、交通對(duì)象之間數(shù)據(jù)的交換與感知；另一方面，實(shí)現(xiàn)交通系統(tǒng)中交通要素感知信息的遠(yuǎn)距離傳輸。

交通運(yùn)輸物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)處理體系建設(shè)的核心內(nèi)容是搭建兩級(jí)數(shù)據(jù)中心。兩級(jí)數(shù)據(jù)中心應(yīng)利用云計(jì)算等技術(shù)完成對(duì)相應(yīng)數(shù)據(jù)的統(tǒng)一整合、集中管理，并進(jìn)行數(shù)據(jù)分析挖掘、資源共享，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的綜合利用。

交通運(yùn)輸物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)安全體系采取統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一部署、分級(jí)分域、管到終端的指導(dǎo)思想，對(duì)交通運(yùn)輸物聯(lián)網(wǎng)內(nèi)部所有信息系統(tǒng)的應(yīng)用、數(shù)據(jù)、集成和集成設(shè)施全面管控。安全體系采取技術(shù)、策略、組織和運(yùn)作體系緊密結(jié)合的方式，涵蓋交通運(yùn)輸部、各交通運(yùn)輸廳及地方各級(jí)交通運(yùn)輸管理部門，實(shí)現(xiàn)對(duì)信息安全的統(tǒng)一管控。交通運(yùn)輸物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)安全體系主要包括策略體系、組織體系、運(yùn)作體系和技術(shù)體系。

2.4 交通運(yùn)輸物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用架構(gòu)

交通運(yùn)輸物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用架構(gòu)主要分為車聯(lián)網(wǎng)、船聯(lián)網(wǎng)、基礎(chǔ)設(shè)施管理網(wǎng)、集裝箱管理網(wǎng)和從業(yè)人員網(wǎng)五個(gè)應(yīng)用平臺(tái)。這五個(gè)平臺(tái)分別以交通運(yùn)輸行業(yè)的五大類交通要素為對(duì)象，在信息網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)上分別實(shí)現(xiàn)其屬性信息和靜、動(dòng)態(tài)行為信息的提取和有效利用，并根據(jù)不同的功能需求對(duì)所有車輛的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行有效的監(jiān)管和提供綜合服務(wù)。

例如，車聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用平臺(tái)可以提供一系列涉車、涉駕領(lǐng)域的管理服務(wù)，實(shí)現(xiàn)功能如貨運(yùn)車輛運(yùn)政管理（規(guī)費(fèi)管控、資質(zhì)管控）；客運(yùn)車輛運(yùn)政管理功能（資質(zhì)管控、規(guī)費(fèi)管控、運(yùn)營(yíng)線路管控）；出租車運(yùn)政管理功能（資質(zhì)管控、規(guī)費(fèi)管控）；營(yíng)運(yùn)貨車配載信息平臺(tái)；場(chǎng)站出入控制及調(diào)度管理；不停車收費(fèi)及半自動(dòng)化收費(fèi)；路徑識(shí)別及通行費(fèi)拆分；城市擁堵收費(fèi)、交通流量統(tǒng)計(jì)及出行誘導(dǎo)系統(tǒng)；公交車輛運(yùn)行狀態(tài)管理等。

2.5 交通運(yùn)輸物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范架構(gòu)

交通運(yùn)輸物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范架構(gòu)主要涵蓋交通運(yùn)輸物聯(lián)網(wǎng)總體標(biāo)準(zhǔn)、交通運(yùn)輸物聯(lián)網(wǎng)身份標(biāo)識(shí)體系標(biāo)準(zhǔn)、交通運(yùn)輸物聯(lián)網(wǎng)感知體系標(biāo)準(zhǔn)、交通運(yùn)輸物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)傳輸體系標(biāo)準(zhǔn)、交通運(yùn)輸物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)處理體系標(biāo)準(zhǔn)、交通運(yùn)輸物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)安全體系標(biāo)準(zhǔn)六個(gè)方面。

其中，交通運(yùn)輸物聯(lián)網(wǎng)總體標(biāo)準(zhǔn)包括交通運(yùn)輸物聯(lián)網(wǎng)導(dǎo)則、交通運(yùn)輸物聯(lián)網(wǎng)總體架構(gòu)、物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)需求等；交通運(yùn)輸物聯(lián)網(wǎng)身份標(biāo)識(shí)體系標(biāo)準(zhǔn)包括公路基礎(chǔ)設(shè)施身份標(biāo)識(shí)系列標(biāo)準(zhǔn)、水路基礎(chǔ)設(shè)施身份標(biāo)識(shí)系列標(biāo)準(zhǔn)、車輛身份標(biāo)識(shí)系列標(biāo)準(zhǔn)、船舶身份標(biāo)識(shí)系列標(biāo)準(zhǔn)、從業(yè)人員身份標(biāo)識(shí)系列標(biāo)準(zhǔn)、集裝箱身份標(biāo)識(shí)系列標(biāo)識(shí)標(biāo)準(zhǔn)等；交通運(yùn)輸物聯(lián)網(wǎng)感知體系標(biāo)準(zhǔn)包括公路基礎(chǔ)設(shè)施狀態(tài)感知系列標(biāo)準(zhǔn)、水路基礎(chǔ)設(shè)施狀態(tài)感知系列標(biāo)準(zhǔn)、車輛運(yùn)行狀態(tài)感知系列標(biāo)準(zhǔn)、船舶運(yùn)行狀態(tài)感知系列標(biāo)準(zhǔn)、交通環(huán)境感知系列標(biāo)準(zhǔn)、駕駛員狀態(tài)感知系列標(biāo)準(zhǔn)等；交通運(yùn)輸物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)傳輸體系標(biāo)準(zhǔn)包括交通短程通信系列標(biāo)準(zhǔn)、面向交通運(yùn)輸應(yīng)用的物聯(lián)網(wǎng)接入網(wǎng)關(guān)系列標(biāo)準(zhǔn)等；交通運(yùn)輸物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)處理體系標(biāo)準(zhǔn)包括交通運(yùn)輸物聯(lián)網(wǎng)云計(jì)算平臺(tái)架構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)系列標(biāo)準(zhǔn)、信息安全系列標(biāo)準(zhǔn)、交通信息系統(tǒng)資源共享系列標(biāo)準(zhǔn)、交通信息發(fā)布系列標(biāo)準(zhǔn)等；交通運(yùn)輸物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)安全體系標(biāo)準(zhǔn)一般不單獨(dú)存在，都附屬于各技術(shù)規(guī)范中。

2.6 交通運(yùn)輸物聯(lián)網(wǎng)管理架構(gòu)

交通運(yùn)輸物聯(lián)網(wǎng)管理架構(gòu)包括交通運(yùn)輸物聯(lián)網(wǎng)信息化管理體系、交通運(yùn)輸物聯(lián)網(wǎng)規(guī)章制度體系及交通運(yùn)輸物聯(lián)網(wǎng)管理組織體系。交通運(yùn)輸物聯(lián)網(wǎng)信息化管理體系主要涵蓋交通運(yùn)輸物聯(lián)網(wǎng)信息化工作中涉及的各種管理流程及要求，用于指導(dǎo)交通運(yùn)輸物聯(lián)網(wǎng)信息化管理工作的各種詳細(xì)流程的具體制訂和完善，包括規(guī)劃、建設(shè)、運(yùn)維、評(píng)價(jià)等流程。交通運(yùn)輸物聯(lián)網(wǎng)規(guī)章制度體系主要涵蓋保證交通運(yùn)輸物聯(lián)網(wǎng)信息化管理工作順利開展的規(guī)章制度體系框架及該體系的內(nèi)容組成要求，用于指導(dǎo)信息化管理工作中的各種行政規(guī)章制度文件的具體制訂和完善。交通運(yùn)輸物聯(lián)網(wǎng)管理組織體系需要給予完整的信息化管理組織體系才能發(fā)揮其重要作用。建議在推進(jìn)交通運(yùn)輸物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)的過(guò)程中，在管理組織體系架構(gòu)上設(shè)立戰(zhàn)略層面的交通物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)導(dǎo)小組，在執(zhí)行層面上設(shè)立科技信息處。

3 建議

3.1 以車聯(lián)網(wǎng)、船聯(lián)網(wǎng)為切入點(diǎn)建立示范工程帶動(dòng)交通運(yùn)輸物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)

交通運(yùn)輸工具涉及交通運(yùn)輸業(yè)務(wù)環(huán)節(jié)、管理部門眾多，可以交通運(yùn)輸工具的身份信息為共同點(diǎn)，將各業(yè)務(wù)串聯(lián)，實(shí)現(xiàn)各業(yè)務(wù)部門間信息資源的共享。

3.2 制定標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，支持交通運(yùn)輸物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)工作的全面展開

物聯(lián)網(wǎng)的理念之一就是實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通，應(yīng)基于交通運(yùn)輸物聯(lián)網(wǎng)工程實(shí)際應(yīng)用檢驗(yàn)的結(jié)果，編制、發(fā)布交通運(yùn)輸物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及技術(shù)指南，使物聯(lián)網(wǎng)的整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈都了解交通行業(yè)的應(yīng)用需求，引導(dǎo)社會(huì)資源的聚集，形成合力，最終形成交通運(yùn)輸物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)體系，推動(dòng)技術(shù)研發(fā)、行業(yè)應(yīng)用和相關(guān)產(chǎn)業(yè)的協(xié)同發(fā)展。

3.3 搭建兩級(jí)架構(gòu)的數(shù)據(jù)中心，形成交通運(yùn)輸物聯(lián)網(wǎng)決策支持平臺(tái)

交通運(yùn)輸物聯(lián)網(wǎng)要構(gòu)建“物物感知”“物物協(xié)同”的交通運(yùn)輸信息化新體系，勢(shì)必需要構(gòu)建數(shù)據(jù)互聯(lián)共享、融合協(xié)同的交通數(shù)據(jù)協(xié)同處理新平臺(tái)。

應(yīng)在現(xiàn)有應(yīng)用系統(tǒng)數(shù)據(jù)中心的基礎(chǔ)上進(jìn)行集成、部署，國(guó)家和地方共同搭建交通運(yùn)輸物聯(lián)網(wǎng)兩級(jí)數(shù)據(jù)協(xié)同處理平臺(tái)，建立交通運(yùn)輸物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)共享的機(jī)制、推動(dòng)云計(jì)算技術(shù)的應(yīng)用、探索云服務(wù)的運(yùn)營(yíng)模式。

3.4 建立完整獨(dú)立的投融資體系

我國(guó)交通信息化建設(shè)一直依附于公路、港口的建設(shè)資金，而交通運(yùn)輸物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)需要的資金額巨大，應(yīng)設(shè)立交通運(yùn)輸物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、產(chǎn)業(yè)化、應(yīng)用示范專項(xiàng)資金，搭建獨(dú)立的投融資體系，用以支持關(guān)鍵技術(shù)的研發(fā)，以及公共服務(wù)平臺(tái)、工程技術(shù)中心、實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)，搭建重點(diǎn)示范工程以及部署戰(zhàn)略性的交通運(yùn)輸物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施。

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