基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的城市客運(yùn)行業(yè)監(jiān)管信息平臺(tái)體系架構(gòu)設(shè)計(jì)

王寒松，劉好德，劉向龍，宜毛毛

(交通運(yùn)輸部科學(xué)研究院城市交通研究中心，北京 100029)

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基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的城市客運(yùn)行業(yè)監(jiān)管信息平臺(tái)體系架構(gòu)設(shè)計(jì)

王寒松，劉好德，劉向龍，宜毛毛

(交通運(yùn)輸部科學(xué)研究院城市交通研究中心，北京 100029)

摘 要:為提高城市客運(yùn)行業(yè)管理部門的信息監(jiān)測(cè)能力和服務(wù)水平，在物聯(lián)網(wǎng)（IOT）技術(shù)快速發(fā)展的背景下，本文探討了城市客運(yùn)行業(yè)監(jiān)管信息平臺(tái)建設(shè)和發(fā)展的新模式。針對(duì)當(dāng)前城市客運(yùn)行業(yè)監(jiān)管業(yè)務(wù)中存在的問題，從準(zhǔn)確性、全面性、穩(wěn)定性、協(xié)調(diào)性、經(jīng)濟(jì)性五個(gè)方面分析了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用的效果，論文給出了典型物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)路線的基本思想、優(yōu)缺點(diǎn)和應(yīng)用局限性。分析結(jié)果顯示：物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與傳統(tǒng)方式相比具有明顯的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在城市客運(yùn)行業(yè)監(jiān)管領(lǐng)域具有廣泛的適用性。在業(yè)務(wù)需求分析和典型物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)路線對(duì)比分析的基礎(chǔ)上，本文將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與城市客運(yùn)行業(yè)監(jiān)管相融合，最后提出了基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的城市客運(yùn)行業(yè)監(jiān)管信息平臺(tái)體系架構(gòu)設(shè)計(jì)方案。

關(guān)鍵詞:城市客運(yùn)；行業(yè)監(jiān)管；物聯(lián)網(wǎng)；運(yùn)行監(jiān)測(cè)；科學(xué)決策

引言

城市客運(yùn)包括公共汽電車、軌道交通、出租汽車、城市輪渡等多種交通運(yùn)輸方式。隨著我國(guó)城鎮(zhèn)化的快速推進(jìn)以及公交優(yōu)先發(fā)展戰(zhàn)略的不斷深化落實(shí)，城市客運(yùn)發(fā)展環(huán)境進(jìn)一步改善，城市客運(yùn)量持續(xù)上升，城市客運(yùn)的社會(huì)公益性特征和在城市功能正常運(yùn)轉(zhuǎn)中的重要性日益突顯。截止2014年年底，全國(guó)城市客運(yùn)系統(tǒng)運(yùn)送旅客1315.66億人次，同比增長(zhǎng)2.5%。其中公共汽電車完成客運(yùn)量為781.9億人次，占59.4%；城市軌道交通完成客運(yùn)量為126.7億人次，占9.6%；出租汽車完成客運(yùn)量為406.1億人次，占30.9%；城市輪渡完成客運(yùn)量為1.1億人次，占0.1%。[1]

雖然城市客運(yùn)行業(yè)近年來(lái)取得了可喜的成績(jī)，但由于城市范圍的持續(xù)擴(kuò)大、城市居住人口的急劇膨脹，城市居民的出行需求日益增長(zhǎng)，對(duì)城市客運(yùn)的服務(wù)能力和服務(wù)質(zhì)量提出了更高的要求。隨著國(guó)務(wù)院《國(guó)家新型城鎮(zhèn)化規(guī)劃（2014－2020年）》的發(fā)布，城鎮(zhèn)化、機(jī)動(dòng)化和城鄉(xiāng)一體化進(jìn)程將進(jìn)一步加快，城市客運(yùn)服務(wù)水平與日益增長(zhǎng)的出行需求之間的矛盾將進(jìn)一步加重，為城市客運(yùn)行業(yè)管理部門帶來(lái)了極大的挑戰(zhàn)，如何提高城市客運(yùn)的運(yùn)行效率和服務(wù)質(zhì)量，如何提高行業(yè)監(jiān)管力度和管理決策水平，是城市客運(yùn)行業(yè)管理部門普遍面臨的難題。

1　物聯(lián)網(wǎng)在城市客運(yùn)行業(yè)中的技術(shù)應(yīng)用

物聯(lián)網(wǎng)英文名稱“The Internet of things”（IOT），是新一代信息技術(shù)的重要組成部分，是信息采集技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的融合。國(guó)際電信聯(lián)盟(ITU)于2005年提出：物聯(lián)網(wǎng)是通過(guò)射頻識(shí)別和智能計(jì)算等技術(shù)實(shí)現(xiàn)全世界設(shè)備互聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)。2010年我國(guó)在《政府工作報(bào)告》中提出：物聯(lián)網(wǎng)是指通過(guò)信息傳感設(shè)備，按照約定的協(xié)議，把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)相連接，進(jìn)行信息交換和通信，以實(shí)現(xiàn)智能化識(shí)別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)[2]。我國(guó)于2010年將物聯(lián)網(wǎng)列入戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的重要方向，從此物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展進(jìn)入了一個(gè)快速發(fā)展的時(shí)期。通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)能夠?qū)崿F(xiàn)物與物之間、人與物之間的信息交流，物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)仍然是互聯(lián)網(wǎng)，但卻是傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)的延伸和擴(kuò)展。傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)是人與人之間相連，而物聯(lián)網(wǎng)將網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的主體擴(kuò)展為海量的智能終端設(shè)備；傳統(tǒng)的互聯(lián)網(wǎng)需要用戶操作（例如點(diǎn)擊按鈕）才能獲取信息，物聯(lián)網(wǎng)能夠在無(wú)需人工干預(yù)的情況下就完成信息的采集和傳輸。物聯(lián)網(wǎng)的本質(zhì)是信息感知和信息傳輸，物聯(lián)網(wǎng)并非特指一種技術(shù)，而是基于大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、移動(dòng)互聯(lián)的一套技術(shù)體系，其核心在于信息感知技術(shù)和通信傳輸技術(shù)。物聯(lián)網(wǎng)并不是一種新技術(shù)，而是在射頻技術(shù)、傳感器技術(shù)、智能芯片技術(shù)、無(wú)線通信技術(shù)等多種成熟技術(shù)基礎(chǔ)上，依據(jù)萬(wàn)物互聯(lián)的需求進(jìn)行技術(shù)升級(jí)、技術(shù)融合和應(yīng)用創(chuàng)新。

國(guó)務(wù)院大部制機(jī)構(gòu)改革將原屬建設(shè)部的“指導(dǎo)城市客運(yùn)職責(zé)”整體劃入交通運(yùn)輸部，從體制上實(shí)現(xiàn)了對(duì)城鄉(xiāng)客運(yùn)的統(tǒng)籌管理。在各級(jí)交通運(yùn)輸管理部門的共同努力下，圍繞“四個(gè)交通”建設(shè)的總體部署，積極推進(jìn)城市客運(yùn)信息化領(lǐng)域的重點(diǎn)項(xiàng)目和示范工程建設(shè)，取得了可喜的成績(jī)，改變了行業(yè)管理傳統(tǒng)上“看不見、摸不著、跟不上”的現(xiàn)象，提升了管理能力和服務(wù)水平。隨著“城市公共交通智能化應(yīng)用示范工程”、“城市出租汽車服務(wù)管理信息系統(tǒng)”等工程項(xiàng)目的開展，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)也在城市客運(yùn)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。

在城市客運(yùn)領(lǐng)域，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)主要表現(xiàn)為將各種信息源、車載終端、場(chǎng)站終端與互聯(lián)網(wǎng)連接起來(lái)，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)運(yùn)營(yíng)車輛、場(chǎng)站、駕駛員、乘客的相關(guān)信息的采集和處理，并能夠與后臺(tái)管理系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸和交換。車載信息感知設(shè)備包括衛(wèi)星定位終端、行駛記錄儀、車載POS機(jī)、IC卡讀寫器等終端設(shè)備，場(chǎng)站信息感知設(shè)備包括RFID讀寫器、視頻監(jiān)控設(shè)備、進(jìn)出站閘機(jī)等終端設(shè)備。通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)信息源、車載及場(chǎng)站終端、后臺(tái)系統(tǒng)之間的有機(jī)連接，不僅應(yīng)實(shí)現(xiàn)終端設(shè)備與后臺(tái)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)連接和通訊，還應(yīng)實(shí)現(xiàn)車載各類終端之間、場(chǎng)站各類終端之間、車載終端與場(chǎng)站終端之間的數(shù)據(jù)連接和通訊。利用衛(wèi)星定位、NFC近場(chǎng)通訊、RFID射頻等技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)信息源的感知，利用CAN總線等技術(shù)實(shí)現(xiàn)車載終端之間的設(shè)備互聯(lián)，利用Zigbee等技術(shù)實(shí)現(xiàn)車載終端與場(chǎng)站終端之間的通信。

2　城市客運(yùn)行業(yè)監(jiān)管需求分析

十八屆三中全會(huì)對(duì)全面深化改革做了總體部署，明確提出要著力推進(jìn)國(guó)家治理體系和治理能力現(xiàn)代化，這就要求行業(yè)管理部門靈活用好“兩只手”，把該放的權(quán)放到位，該制定的規(guī)則制定好。相對(duì)于道路運(yùn)輸、水路運(yùn)輸?shù)葌鹘y(tǒng)業(yè)務(wù)，城市客運(yùn)是一個(gè)較新的業(yè)務(wù)領(lǐng)域，自從2008年將指導(dǎo)城市客運(yùn)的職責(zé)劃歸交通運(yùn)輸部，各級(jí)行業(yè)管理部門有一個(gè)交接、磨合、了解的過(guò)程，逐步認(rèn)識(shí)到城市客運(yùn)的發(fā)展現(xiàn)狀和存在的問題，由于各種歷史原因，城市客運(yùn)行業(yè)監(jiān)管缺失、公共服務(wù)不到位的現(xiàn)象在國(guó)內(nèi)普遍存在。在扎實(shí)推進(jìn)交通運(yùn)輸法制建設(shè)、提高依法行政水平的大背景下，各級(jí)城市客運(yùn)行業(yè)管理部門強(qiáng)化職能、主動(dòng)作為，加強(qiáng)對(duì)城市公共客運(yùn)行業(yè)的市場(chǎng)監(jiān)管，努力創(chuàng)造公平良好的市場(chǎng)環(huán)境。在交通運(yùn)輸部“公交都市”示范城市和“城市公共交通智能化應(yīng)用示范工程”的推進(jìn)下，以信息化引領(lǐng)城市客運(yùn)行業(yè)發(fā)展，切實(shí)提升城市公共客運(yùn)的治理能力和服務(wù)水平。

2.1功能需求分析

在交通運(yùn)輸部2014年發(fā)布的《城市公共交通智能化應(yīng)用示范工程建設(shè)指南》（以下簡(jiǎn)稱《建設(shè)指南》）中提出：應(yīng)“實(shí)現(xiàn)交通運(yùn)輸主管部門對(duì)城市公共交通行業(yè)基礎(chǔ)信息以及運(yùn)行狀態(tài)信息的準(zhǔn)確和及時(shí)掌握，增強(qiáng)交通運(yùn)輸主管部門監(jiān)管能力，促進(jìn)行業(yè)管理規(guī)范化”、應(yīng)“建設(shè)相應(yīng)的應(yīng)用系統(tǒng)，支撐服務(wù)質(zhì)量考核、發(fā)展水平評(píng)價(jià)、公交都市考核評(píng)價(jià)、線網(wǎng)優(yōu)化調(diào)整等科學(xué)決策”[3]。

隨著中國(guó)智慧城市建設(shè)的開展，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)開始大量應(yīng)用于前端的感知與數(shù)據(jù)采集[4]。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展促使城市客運(yùn)行業(yè)監(jiān)管進(jìn)行職能轉(zhuǎn)變，主要體現(xiàn)在三個(gè)方面的轉(zhuǎn)變：事后監(jiān)督向全程監(jiān)管轉(zhuǎn)變、靜態(tài)監(jiān)督向動(dòng)態(tài)監(jiān)管轉(zhuǎn)變、以查為主向查防結(jié)合轉(zhuǎn)變[5]。結(jié)合《建設(shè)指南》的具體要求和監(jiān)管職能轉(zhuǎn)變的趨勢(shì)，城市客運(yùn)行業(yè)管理部門應(yīng)實(shí)現(xiàn)對(duì)運(yùn)營(yíng)企業(yè)、線路、車輛、從業(yè)人員、客流量的監(jiān)管，主要體現(xiàn)在如下幾點(diǎn)：

（1） 面向運(yùn)營(yíng)企業(yè)：行業(yè)管理部門需要進(jìn)行企業(yè)服務(wù)質(zhì)量評(píng)價(jià)、企業(yè)運(yùn)營(yíng)成本與收入分析、企業(yè)行車責(zé)任事故死亡率統(tǒng)計(jì)、企業(yè)運(yùn)營(yíng)計(jì)劃完成情況統(tǒng)計(jì)、企業(yè)運(yùn)營(yíng)車輛入場(chǎng)率統(tǒng)計(jì)、出租汽車出車率統(tǒng)計(jì)；

（2） 面向運(yùn)營(yíng)線路：行業(yè)管理部門需要進(jìn)行線路班次兌換率統(tǒng)計(jì)、線路高峰時(shí)段發(fā)車間隔統(tǒng)計(jì)、線路到站間隔合格率統(tǒng)計(jì)、線路首末班發(fā)車準(zhǔn)點(diǎn)率統(tǒng)計(jì)、線路首末班到站準(zhǔn)點(diǎn)率統(tǒng)計(jì)；

（3） 面向運(yùn)營(yíng)車輛/船只：行業(yè)管理部門需要進(jìn)行車輛運(yùn)營(yíng)里程統(tǒng)計(jì)、車輛燃油消耗統(tǒng)計(jì)、車輛高峰時(shí)段擁擠度分析、車輛執(zhí)法稽查管理統(tǒng)計(jì)（非法營(yíng)運(yùn)、未按照規(guī)定線路行駛、拒載乘客等）、出租汽車空載率分析；

（4） 面向從業(yè)人員：行業(yè)管理部門需要進(jìn)行從業(yè)資格稽查管理、從業(yè)人員行車責(zé)任事故統(tǒng)計(jì)、從業(yè)人員危險(xiǎn)駕駛行為分析（帶速開關(guān)門、急剎車、急轉(zhuǎn)彎等行為）、從業(yè)人員投訴與處理、出租汽車駕駛員服務(wù)質(zhì)量評(píng)價(jià)。

綜上所述，基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的行業(yè)管理功能需求如表1：

表1　城市客運(yùn)行業(yè)監(jiān)管功能需求

上述是基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用的城市客運(yùn)行業(yè)監(jiān)管的功能需求。城市客運(yùn)行業(yè)管理部門在日常業(yè)務(wù)中還有更多的需求，如運(yùn)營(yíng)車輛基礎(chǔ)信息管理、新開運(yùn)營(yíng)線路的審批等業(yè)務(wù)需求，本文中不做詳細(xì)探討。

2.2非功能性需求分析

為滿足城市客運(yùn)信息監(jiān)管平臺(tái)的功能實(shí)現(xiàn)，必須滿足以下需求：

（1） 準(zhǔn)確性：要求信息識(shí)別準(zhǔn)確率高，不允許出現(xiàn)識(shí)別失敗或識(shí)別錯(cuò)誤的現(xiàn)象；要求信息真實(shí)可靠，不允許發(fā)生弄虛作假、肆意篡改的行為；

（2） 全面性：要求監(jiān)測(cè)終端全覆蓋安裝，信息采集入庫(kù)比率應(yīng)達(dá)到100%；應(yīng)能夠應(yīng)用于各種業(yè)務(wù)場(chǎng)景；應(yīng)實(shí)現(xiàn)對(duì)車輛、從業(yè)人員、乘客所有監(jiān)測(cè)對(duì)象的信息采集；

（3） 穩(wěn)定性：要求監(jiān)測(cè)終端能夠7*24小時(shí)持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)；應(yīng)能盡量避免人為干擾，設(shè)備在線率應(yīng)在95%以上，終端故障率應(yīng)盡量小并能夠迅速恢復(fù)；應(yīng)不受地理環(huán)境和氣候的影響；

（4） 協(xié)調(diào)性：監(jiān)測(cè)信息能夠與企業(yè)實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)協(xié)同，運(yùn)營(yíng)企業(yè)能夠在監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上對(duì)原有系統(tǒng)進(jìn)行功能拓展，以獲得運(yùn)營(yíng)企業(yè)長(zhǎng)久性的積極配合；應(yīng)不干擾企業(yè)正常運(yùn)營(yíng)，并盡量為駕駛員和乘客提供便利；

（5） 經(jīng)濟(jì)性：應(yīng)盡量采用較小的成本實(shí)現(xiàn)運(yùn)行監(jiān)測(cè)體系建設(shè)目標(biāo)，減輕行業(yè)管理部門、運(yùn)營(yíng)企業(yè)的壓力；應(yīng)盡量利用存量資產(chǎn)，避免重復(fù)建設(shè)和資源浪費(fèi)。

3　物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)優(yōu)勢(shì)與適應(yīng)性分析

3.1物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與傳統(tǒng)方式對(duì)比分析

城市客運(yùn)信息監(jiān)管平臺(tái)可為行業(yè)管理科學(xué)決策提供服務(wù)，而運(yùn)行監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)是信息平臺(tái)功能運(yùn)轉(zhuǎn)的核心。只有準(zhǔn)確、及時(shí)、全面地獲取了運(yùn)行監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，才能充分發(fā)揮應(yīng)用系統(tǒng)的監(jiān)管和決策功能。隨著城市客運(yùn)出行需求的快速發(fā)展，業(yè)務(wù)管理信息量也將呈指數(shù)增長(zhǎng)，海量數(shù)據(jù)的信息采集和分析處理已成為新常態(tài)，傳統(tǒng)的依靠人工、粗放化的處理方式已無(wú)法滿足新形勢(shì)的需要，必須與時(shí)俱進(jìn)，在城市客運(yùn)信息監(jiān)管平臺(tái)的建設(shè)中采用物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算等先進(jìn)的技術(shù)手段，實(shí)現(xiàn)精細(xì)化、智能化的信息采集和處理，解決業(yè)務(wù)中面臨的實(shí)際問題，為城市客運(yùn)提供更廣闊的發(fā)展空間。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與傳統(tǒng)人工處理技術(shù)相比具有明顯優(yōu)勢(shì)，如圖1所示：

3.2物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)適應(yīng)性分析

物聯(lián)網(wǎng)是對(duì)多種成熟技術(shù)的融合和應(yīng)用創(chuàng)新，并可廣泛應(yīng)用于執(zhí)法稽查管理、運(yùn)力投放監(jiān)管、運(yùn)營(yíng)服務(wù)監(jiān)管、行車安全監(jiān)管、燃油消耗監(jiān)管、客流統(tǒng)計(jì)分析等監(jiān)管業(yè)務(wù)中。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)主要分類及應(yīng)用場(chǎng)景如下：

（1） 智能卡和射頻識(shí)別技術(shù)：包括CPU卡芯片、RFID射頻識(shí)別標(biāo)簽等，智能卡技術(shù)通常與接觸式讀寫技術(shù)、射頻識(shí)別技術(shù)、NFC近場(chǎng)通訊技術(shù)、Zigbee短距離無(wú)線傳輸技術(shù)、密鑰管理及安全認(rèn)證技術(shù)相結(jié)合[6]，可實(shí)現(xiàn)對(duì)車輛、從業(yè)人員的身份認(rèn)證，主要應(yīng)用于運(yùn)力投放監(jiān)管、運(yùn)營(yíng)服務(wù)監(jiān)管、燃油消耗監(jiān)管和客流統(tǒng)計(jì)分析；

（2） 衛(wèi)星定位技術(shù)：包括GPS衛(wèi)星定位、北斗衛(wèi)星定位等技術(shù)，通常與微處理器技術(shù)、無(wú)線通信技術(shù)、GIS/WEBGIS技術(shù)、智能調(diào)度技術(shù)相結(jié)合，可實(shí)現(xiàn)對(duì)移動(dòng)位置、速度、報(bào)警等監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的采集，主要應(yīng)用于運(yùn)力投放監(jiān)管、行車安全監(jiān)管和燃油消耗監(jiān)管；

（3） 視頻圖像技術(shù)：包括視頻采集、視頻編碼等技術(shù)，通常與圖像識(shí)別技術(shù)、圖像智能分析技術(shù)相結(jié)合，可實(shí)現(xiàn)對(duì)車輛的身份認(rèn)證，也可實(shí)現(xiàn)對(duì)車輛內(nèi)部狀態(tài)、駕駛員行為的實(shí)時(shí)監(jiān)控，主要應(yīng)用于行車安全監(jiān)管；

（4） 傳感器技術(shù)：包括電阻式傳感器、壓阻式傳感器、光敏傳感器等技術(shù)，通常與CAN總線通信技術(shù)相結(jié)合，可實(shí)現(xiàn)對(duì)車輛運(yùn)行狀態(tài)、駕駛員操作行為的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)采集，主要應(yīng)用于行車安全監(jiān)管和燃油消耗監(jiān)管。

圖1　物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)優(yōu)勢(shì)分析

綜上所述，城市客運(yùn)行業(yè)監(jiān)管各類業(yè)務(wù)中可使用的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)如表2：

表2　物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用場(chǎng)景分析

3.3典型物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)路線對(duì)比分析

特定的業(yè)務(wù)需求能夠通過(guò)多種物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)方式實(shí)現(xiàn)。例如運(yùn)力投放監(jiān)管的需求，既可以通過(guò)智能卡技術(shù)實(shí)現(xiàn)，也可以通過(guò)衛(wèi)星定位技術(shù)、圖像識(shí)別技術(shù)實(shí)現(xiàn)；再例如客流統(tǒng)計(jì)分析的需求，既可以通過(guò)智能卡技術(shù)實(shí)現(xiàn)，也可以通過(guò)圖像智能分析技術(shù)實(shí)現(xiàn)。

在實(shí)現(xiàn)特定的業(yè)務(wù)需求時(shí)，僅確定技術(shù)方式是不夠精細(xì)的，在采用同類技術(shù)方式的情況下，仍然有多種技術(shù)路線可供選擇，例如在執(zhí)法稽查管理中采用智能卡技術(shù)，既可以采用“CPU卡 +手持式讀卡器”的技術(shù)路線，也可以采用“CPU卡+ ZigBee通信模塊 + RSU裝置”的技術(shù)路線。

由于城市客運(yùn)行業(yè)監(jiān)管的業(yè)務(wù)需求與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)相結(jié)合的技術(shù)路線相當(dāng)豐富，在本文中僅選擇以下幾種典型的技術(shù)路線進(jìn)行分析和對(duì)比：

（1） CPU卡+ NFC通信+讀寫器：以CPU卡作為信息載體，以接觸式方式傳輸信息，通過(guò)手持式讀卡器、車載POS機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和處理，適用于執(zhí)法稽查管理、客流統(tǒng)計(jì)分析等業(yè)務(wù)需求，具有準(zhǔn)確、全面、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)的優(yōu)點(diǎn)，并能與運(yùn)營(yíng)車輛售檢票業(yè)務(wù)相協(xié)同，但在執(zhí)法時(shí)需停車稽查，會(huì)對(duì)正常運(yùn)營(yíng)造成一定干擾。

（2） CPU卡+ Zigbee通信+路側(cè)單元（RSU）：以CPU卡作為信息載體，通過(guò)Zigbee模塊傳輸信息，通過(guò)路側(cè)單元（RSU）分析和處理數(shù)據(jù)，適用于執(zhí)法稽查管理、運(yùn)力投放監(jiān)管、運(yùn)營(yíng)服務(wù)監(jiān)管等業(yè)務(wù)需求，具有準(zhǔn)確、全面、穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)不停車稽查，經(jīng)濟(jì)性一般。

（3） 無(wú)源RFID標(biāo)簽 + 射頻識(shí)別 + 讀寫器：以無(wú)源RFID標(biāo)簽作為信息載體，通過(guò)無(wú)線射頻傳輸信息，通過(guò)讀寫器分析和處理數(shù)據(jù)，適用于執(zhí)法稽查、運(yùn)力投放監(jiān)管等業(yè)務(wù)需求，具有準(zhǔn)確、穩(wěn)定、成本低的優(yōu)點(diǎn)，并能與企業(yè)停車場(chǎng)管理業(yè)務(wù)相協(xié)同，但受識(shí)別距離影響，僅適用于首末站、停車場(chǎng)、道路卡口等業(yè)務(wù)場(chǎng)景。

（4） 衛(wèi)星定位終端+無(wú)線通訊：實(shí)時(shí)獲取衛(wèi)星定位信息并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，通過(guò)無(wú)線通訊模塊傳輸信息。適用于運(yùn)力投放監(jiān)管、運(yùn)營(yíng)服務(wù)監(jiān)管、行車安全監(jiān)管等業(yè)務(wù)需求，具有準(zhǔn)確、全面、協(xié)同的優(yōu)點(diǎn)，并能與企業(yè)智能調(diào)度、車輛自動(dòng)報(bào)站等業(yè)務(wù)相協(xié)同，部分城市已有建設(shè)基礎(chǔ)，但受人為因素的影響較大，建設(shè)成本較高。

（5） 視頻攝像頭+智能芯片：通過(guò)攝像頭獲取視頻圖像，能夠進(jìn)行視頻編碼和實(shí)時(shí)傳輸，并能通過(guò)智能處理芯片實(shí)現(xiàn)車牌圖像識(shí)別、車輛行駛測(cè)速、電子圍欄等功能。適用于運(yùn)力投放監(jiān)管、行車安全監(jiān)管、客流統(tǒng)計(jì)分析等業(yè)務(wù)需求，具有穩(wěn)定、協(xié)同的優(yōu)點(diǎn)，并能與企業(yè)停車場(chǎng)管理、場(chǎng)站安防等業(yè)務(wù)相協(xié)同，但識(shí)別準(zhǔn)確率相對(duì)偏低，受雨雪天氣影響較大，建設(shè)成本較高。

（6） 傳感器+CAN總線+智能芯片：通過(guò)各種傳感器獲取車輛狀態(tài)、駕駛員操作、乘客評(píng)價(jià)等信息，通過(guò)CAN總線進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，通過(guò)智能處理芯片進(jìn)行數(shù)據(jù)分析處理。適用于運(yùn)營(yíng)服務(wù)監(jiān)管、行車安全監(jiān)管、燃油消耗監(jiān)管等業(yè)務(wù)需求，具有準(zhǔn)確、穩(wěn)定、協(xié)同的優(yōu)點(diǎn)，但成本較高，應(yīng)用場(chǎng)景不夠全面，部分傳感器（例如紅外檢測(cè)）的準(zhǔn)確率相對(duì)較低。

通過(guò)上述各種技術(shù)路線在業(yè)務(wù)應(yīng)用中的優(yōu)劣勢(shì)分析，使用星級(jí)評(píng)分法，對(duì)技術(shù)路線的準(zhǔn)確性、全面性、穩(wěn)定性、協(xié)調(diào)性、經(jīng)濟(jì)性等方面進(jìn)行評(píng)分，如表3所示：

表3　典型技術(shù)路線星級(jí)評(píng)分對(duì)比

在項(xiàng)目設(shè)計(jì)和實(shí)施中，各城市應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況和建設(shè)目標(biāo)，選擇一種或多種技術(shù)路線進(jìn)行組合，綜合考慮五方面的項(xiàng)目需求，構(gòu)建切合實(shí)際的解決方案。

4　城市客運(yùn)行業(yè)監(jiān)管信息平臺(tái)體系架構(gòu)設(shè)計(jì)

建立體系架構(gòu)的主要過(guò)程是從應(yīng)用需求中統(tǒng)一抽取出組成系統(tǒng)的部件以及部件之間的組織關(guān)系。從功能角度可劃分為Networked Auto-ID、USN、M2M等多種體系結(jié)構(gòu)[7]。本文在借鑒上述物聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，根據(jù)對(duì)城市客運(yùn)行業(yè)監(jiān)管需求的深入分析，結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀和應(yīng)用方向，將城市客運(yùn)行業(yè)監(jiān)管信息平臺(tái)體系架構(gòu)劃分為信息感知層、信息處理層、通信傳輸層、信息應(yīng)用層，如圖2所示。

4.1信息感知層

通過(guò)衛(wèi)星信號(hào)接收、無(wú)線射頻（RF）、近場(chǎng)通訊（NFC）、Zigbee無(wú)線通信、CAN總線等技術(shù)，從信息源載體獲取感知數(shù)據(jù)。可從導(dǎo)航衛(wèi)星獲取空間定位信息；可從RFID標(biāo)簽獲取車輛標(biāo)識(shí)、人員標(biāo)識(shí)信息；可從IC卡獲取從業(yè)人員信息、乘客電子錢包信息；可從攝像頭獲取車廂內(nèi)部圖像信息、車牌號(hào)信息；可從車輛傳感器獲取駕駛員操作、車輛運(yùn)行狀態(tài)信息。

圖2　基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的城市客運(yùn)行業(yè)監(jiān)管信息平臺(tái)體系架

4.2信息處理層

對(duì)獲取到的信息數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算和加工處理，主要包括：通過(guò)對(duì)空間定位信息進(jìn)行計(jì)算，得出經(jīng)緯度信息、速度信息；對(duì)IC卡進(jìn)行密鑰驗(yàn)證，以及讀寫交易；對(duì)圖像按指定格式進(jìn)行編碼、存儲(chǔ)，可通過(guò)智能處理芯片進(jìn)行圖像識(shí)別和分析；將獲取到的各種傳感數(shù)據(jù)解析后得到速度、剎車、開關(guān)門等信息。

4.3信息傳輸層

通過(guò)Wifi、GPRS、CDMA、3G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)、4G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)等通信方式，在指定的通信節(jié)點(diǎn)，將已處理的信息數(shù)據(jù)傳輸?shù)胶笈_(tái)應(yīng)用系統(tǒng)。

4.4信息應(yīng)用層

4.4.1執(zhí)法稽查管理

實(shí)現(xiàn)對(duì)向公共汽電車、出租汽車運(yùn)營(yíng)車輛及從業(yè)人員的稽查取證和執(zhí)法管理。通過(guò)IC卡讀寫器、RFID讀寫器等裝置，執(zhí)法人員可以判別運(yùn)營(yíng)車輛道路運(yùn)輸證、駕駛員從業(yè)人員資格證的真?zhèn)?，?duì)冒牌出租車等行為依法處理，對(duì)不具備駕駛資質(zhì)的從業(yè)人員進(jìn)行稽查，促進(jìn)行業(yè)健康發(fā)展。

傳統(tǒng)的城市客運(yùn)執(zhí)法主要采用攔截車輛的人工稽查方式，基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，可在手持稽查系統(tǒng)的基礎(chǔ)上升級(jí)，建設(shè)車載稽查系統(tǒng)和固定點(diǎn)稽查系統(tǒng)。車載稽查系統(tǒng)部署在交通執(zhí)法車內(nèi)，固定稽查系統(tǒng)一般安裝在卡口、收費(fèi)站，通過(guò)動(dòng)態(tài)圖像識(shí)別技術(shù)、RFID射頻識(shí)別技術(shù)實(shí)現(xiàn)不停車的執(zhí)法稽查，部分城市還結(jié)合使用出租汽車防偽頂燈技術(shù)，可降低工作強(qiáng)度、提升執(zhí)法效率。

4.4.2運(yùn)力投放監(jiān)管

實(shí)現(xiàn)對(duì)公共汽電車、軌道和城市輪渡運(yùn)營(yíng)運(yùn)力投放的監(jiān)管，尤其是早高峰、晚高峰時(shí)段的運(yùn)力投放情況。通過(guò)對(duì)線路首末班發(fā)車、到站信息的運(yùn)行監(jiān)測(cè)，實(shí)現(xiàn)對(duì)線路運(yùn)營(yíng)班次、發(fā)車趟次等運(yùn)力投放情況的統(tǒng)計(jì)，并通過(guò)與運(yùn)營(yíng)計(jì)劃進(jìn)行對(duì)比，得到線路班次兌現(xiàn)率、運(yùn)營(yíng)計(jì)劃完成情況等指標(biāo)數(shù)據(jù)。通過(guò)按年、月對(duì)相關(guān)指標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總統(tǒng)計(jì)，可作為政府購(gòu)買服務(wù)的重要依據(jù)。

實(shí)現(xiàn)對(duì)出租汽車運(yùn)力投放的監(jiān)管，通過(guò)對(duì)出租汽車企業(yè)出車率、出租汽車規(guī)定地點(diǎn)到達(dá)次數(shù)的運(yùn)行監(jiān)測(cè)，能夠保障機(jī)場(chǎng)、火車站等重點(diǎn)客運(yùn)樞紐的城市客運(yùn)供給能力，提升樞紐客流疏散效率。通過(guò)按年、月對(duì)相關(guān)指標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總統(tǒng)計(jì)，可作為企業(yè)服務(wù)質(zhì)量評(píng)價(jià)和運(yùn)營(yíng)牌照發(fā)放的依據(jù)。

4.4.3運(yùn)營(yíng)服務(wù)監(jiān)管

實(shí)現(xiàn)對(duì)公共汽電車、軌道交通、城市輪渡線路運(yùn)營(yíng)可靠性、運(yùn)營(yíng)服務(wù)質(zhì)量的監(jiān)管。通過(guò)GPS終端、RFID讀寫器等裝置，可實(shí)現(xiàn)對(duì)車輛在首末站、途徑各站點(diǎn)的實(shí)際運(yùn)行信息進(jìn)行監(jiān)測(cè)，包括首末班車輛發(fā)車信息、途徑站點(diǎn)到站信息、終點(diǎn)站到站信息等信息，在此基礎(chǔ)上對(duì)首末班發(fā)車正點(diǎn)率、平均到站間隔時(shí)間、到站間隔超時(shí)次數(shù)等情況進(jìn)行監(jiān)管，可為乘客出行信息服務(wù)發(fā)布提供數(shù)據(jù)資源，同時(shí)可作為企業(yè)服務(wù)質(zhì)量評(píng)價(jià)的重要依據(jù)。

傳統(tǒng)的城市公共交通行業(yè)監(jiān)管偏重對(duì)公交線路覆蓋范圍、服務(wù)時(shí)間的管理，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，各城市行業(yè)管理部門逐步重視對(duì)公交服務(wù)質(zhì)量的考核，行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《城市公共汽電車企業(yè)服務(wù)質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)體系》即將發(fā)布。部分城市已開展公交線路“時(shí)刻表掛牌”試點(diǎn)，在公交站牌醒目位置標(biāo)明每個(gè)班次途經(jīng)本站點(diǎn)的精確時(shí)間，以便于市民合理安排出行時(shí)間，公眾需求倒逼行業(yè)管理部門建設(shè)運(yùn)營(yíng)服務(wù)監(jiān)管系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)公共汽車到站準(zhǔn)點(diǎn)率、平均候車時(shí)間等影響乘客滿意度的服務(wù)指標(biāo)的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)。

4.4.4行車安全監(jiān)管

實(shí)現(xiàn)對(duì)公共汽電車、出租汽車、城市輪渡車輛異常狀態(tài)、危險(xiǎn)駕駛行為的監(jiān)管。通過(guò)GPS終端、行駛記錄儀、車載攝像頭等裝置，可實(shí)現(xiàn)對(duì)車輛運(yùn)行狀態(tài)信息的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，包括車輛超速行駛、緊車輛急制動(dòng)、車輛急轉(zhuǎn)彎、車輛帶速開關(guān)門、駕駛員撥打手機(jī)、駕駛員抽煙等信息的監(jiān)測(cè)，可作為企業(yè)服務(wù)質(zhì)量評(píng)價(jià)、從業(yè)人員誠(chéng)信監(jiān)督的重要依據(jù)。

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為提高城市客運(yùn)安全服務(wù)水平提供了更多的技術(shù)手段，推進(jìn)交通運(yùn)輸安全管理從事后救援向事前防范轉(zhuǎn)變，迫切需要構(gòu)建城市客運(yùn)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行安全監(jiān)測(cè)與預(yù)警系統(tǒng)，形成一套完整的城市客運(yùn)安全預(yù)警、預(yù)報(bào)、預(yù)防、應(yīng)急處置和事后評(píng)價(jià)技術(shù)方法體系。

4.4.5燃油消耗監(jiān)管

實(shí)現(xiàn)對(duì)公共汽電車、出租汽車、城市輪渡車輛運(yùn)營(yíng)里程、燃油消耗情況的監(jiān)管?？赏ㄟ^(guò)傳感器、行駛記錄儀獲取油耗數(shù)據(jù)，也可在通過(guò)衛(wèi)星定位等技術(shù)獲取車輛運(yùn)營(yíng)里程的基礎(chǔ)上，結(jié)合車輛燃料類型、車輛型號(hào)、車輛百公里平均耗油參考值等數(shù)據(jù)計(jì)算車輛燃油消耗情況?？勺鳛槿加脱a(bǔ)貼發(fā)放、企業(yè)運(yùn)營(yíng)成本規(guī)制的重要依據(jù)。

傳統(tǒng)的燃油消耗申報(bào)、燃油補(bǔ)貼管理普遍采用運(yùn)輸企業(yè)手工填寫、行業(yè)管理部門逐條審核的工作方式，無(wú)效數(shù)據(jù)較多、數(shù)據(jù)校驗(yàn)工作量大。部分城市已基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)開展燃油消耗申報(bào)及燃油補(bǔ)貼管理工作，依據(jù)車輛衛(wèi)星定位數(shù)據(jù)進(jìn)行后臺(tái)智能分析，能夠自動(dòng)計(jì)算并統(tǒng)計(jì)車輛運(yùn)營(yíng)里程和燃油消耗量，并將逐步擴(kuò)展使用基于RFID射頻技術(shù)、Zigbee技術(shù)等數(shù)據(jù)采集手段，進(jìn)一步提高燃油補(bǔ)貼管理決策的科學(xué)性。

4.4.6客流統(tǒng)計(jì)分析

實(shí)現(xiàn)對(duì)公共汽電車、軌道交通、城市輪渡線路客流、車輛擁擠度的統(tǒng)計(jì)分析。通過(guò)車載POS機(jī)、站臺(tái)閘機(jī)、紅外客流采集器等裝置，實(shí)現(xiàn)對(duì)乘客刷卡、上車人數(shù)、下車人數(shù)等信息的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，在此基礎(chǔ)上對(duì)早晚高峰客流量、節(jié)假日客流量、重點(diǎn)線路客流量、重點(diǎn)區(qū)域客流量等情況進(jìn)行監(jiān)管，可在客流量超出閾值時(shí)自動(dòng)預(yù)警，可生成重點(diǎn)線路、重點(diǎn)區(qū)域客流量動(dòng)態(tài)分布圖，為公交線網(wǎng)優(yōu)化提供依據(jù)。

5　結(jié)論和展望

物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)等高新技術(shù)的快速發(fā)展，為城市客運(yùn)行業(yè)轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)發(fā)展方式提供了有力的支撐。物聯(lián)網(wǎng)與移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用相結(jié)合已成為信息技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)，并將創(chuàng)新產(chǎn)生多樣化的市場(chǎng)秩序和管理模式，例如以專車形式提供的約租車服務(wù)、基于NFC技術(shù)的手機(jī)支付等。在深化改革開放的大背景下，在逐步放寬行政審批和市場(chǎng)準(zhǔn)入的同時(shí)，必然要求加強(qiáng)市場(chǎng)監(jiān)管力度和服務(wù)水平。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在城市客運(yùn)行業(yè)監(jiān)管中具有廣泛的應(yīng)用前景，部分經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)城市已開始嘗試基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用，但總體上物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在城市客運(yùn)領(lǐng)域的應(yīng)用范圍不廣、信息采集入庫(kù)率不高，影響了監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的完整性和準(zhǔn)確率。隨著“互聯(lián)網(wǎng)+”行動(dòng)計(jì)劃的提出，各級(jí)城市客運(yùn)行業(yè)管理部門的重視程度將逐步提高，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與城市客運(yùn)行業(yè)管理將進(jìn)一步融合，從而有效提升治理能力和科學(xué)決策水平。

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Architecture Design of Urban Passenger Transport Industry Regulation System Platform Based on Internet of Things Technology

Wang Hansong,Liu Haode,Liu Xianglong,Yi Maomao

(China Academy of Transportation Sciences,China Urban Sustainable Transport Research Cente,ostalcode,Beijing 100029,China)

Abstract:With the rapid development of IOT(Internet of things) technology,this paper discussed the new mode of construction and development of urban passenger transport Industry administration system in order to improve the Information monitoring capability and service level.For the problems existing in urban passenger transport Industry administration,this paper analyzed the application result of IOT technology from accuracy,stability,comprehensive,coordinated,and economy,and gave the basic idea,advantages,disadvantages,and limitations of typical IOT technology routes.The results showed that compared with the traditional way,IOT technology had obvious advantages,and had wide applicability on urban passenger transport Industry administration domain.Based on the analysis of business requirements and comparisons among typical IOT technology routes,this paper combined the IOT technology with urban passenger transport Industry administration,and finally proposed the design architecture of urban passenger transport Industry administration system based on IOT technology.

Keywords:urban passenger transport; Industry administration; Internet of things; operational monitoring; scientific decision

作者簡(jiǎn)介:王寒松（1979-），男，工程師，主要研究方向?yàn)榻煌ㄟ\(yùn)輸信息化。E-mail:kingpine@yeah.net

基金項(xiàng)目:中央級(jí)公益性科研院所基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)項(xiàng)目（20144803）

收稿日期:2015-08-27; 修回日期:2016-01-11

DOI:10.3724/SP.J.1224.2016.00031

中圖分類號(hào):U491

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B

文章編號(hào):1674-4969(2016)01-0031-09