物聯網在沈陽城市智能交通中的現狀與對策研究

劉文博

摘 要：文章首先介紹了物聯網的基本概念及相關的幾個關鍵技術，接著闡述了物聯網在國內外各行業(yè)以及沈陽智能交通領域的應用現狀，基于沈陽城市交通實際，分別從智能交通系統(tǒng)可靠性、穩(wěn)定性、安全性、配套設施、信息傳遞渠道等幾個方面重點分析了智能交通方面存在的突出問題。在借鑒發(fā)達國家及我國大城市建設智能交通系統(tǒng)經驗的基礎上，分別從政府規(guī)劃、市場導向、技術層面、運營模式等角度提出了對策與建議，以期找到緩解沈陽市道路擁堵、節(jié)約資源、改善發(fā)展環(huán)境的有效途徑。

關鍵詞：物聯網；智能交通；云計算

中圖分類號：F570 文獻標識碼：A

Abstract： This paper first introduces the basic concept of the internet of things and several key technologies， then the application of the internet of things in various industries at home and abroad and in Shenyang intelligent transportation is described. Based on the actual traffic of Shenyang city， emphatically analyzes prominent problems in intelligent transportation from the aspects of reliability， stability， security， supporting facilities and information transmission channels of intelligent transportation system. In some major cities in developed countries for reference and the construction of intelligent transportation system based on the experience， respectively from the perspectives of government planning， market orientation， technical level and operation mode put forward the countermeasures and suggestions to find out the ease road congestion in Shenyang， save energy resources， effective way to improve the development environment.

Key words： internet of things（IOT）； intelligent transportation； cloud computing

《沈陽市智慧產業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2016-2020年）》（沈政發(fā)[2015]67號）文件中提出，“沈陽市正處于協調推進‘四個全面戰(zhàn)略布局、打造國家創(chuàng)新改革試驗區(qū)的重要發(fā)展期，創(chuàng)新發(fā)展和加快發(fā)展智慧產業(yè)，是沈陽市對接國家‘中國制造2025、‘互聯網+行動、大數據發(fā)展行動綱要等戰(zhàn)略部署的重要舉措?！薄爸腔郛a業(yè)”包含的智慧服務業(yè)中提到了利用物聯網、大數據等新一代信息技術提升交通等服務產業(yè)的智慧化程度，并提供智慧化的服務，具體包括智能交通服務等。

伴隨著城市規(guī)模和人口的增長，城市空間、社會和環(huán)境之間的矛盾日益突出，交通問題已成為現代社會的重要問題。針對城市交通問題，由于交通需求的激增，從傳統(tǒng)技術手段上很難根本解決道路交通帶來的交通擁擠、土地利用和環(huán)境問題。因此，必須依托現代化的信息技術和手段，才能有效降低交通對環(huán)境的污染，改善城市交通環(huán)境，為城市發(fā)展提供更充足的動力，為市民構建一個更適宜的生活環(huán)境。

近年來，物聯網技術風靡全球，在全世界眾多領域推廣應用，并取得了豐碩的成果。物聯網技術能同時實現感知、互聯和處理等功能，它具有網絡化、智能化和感知控制物理實體的特點。本文將對物聯網技術在沈陽城市智能交通應用方面展開深入探索與研究。

1 物聯網概述

1.1 物聯網概念。物聯網（Internet of Things）是一個基于互聯網、傳統(tǒng)電信網等信息承載體，讓所有能夠被獨立尋址的普通物理對象實現互聯互通的網絡。它具有普通對象設備化、自治終端互聯化和普適服務智能化三個重要特征。

1.2 物聯網的關鍵技術。物聯網在邏輯上可以分為認知層、網絡層、管理層和應用層。

認知層，即遍布在我們周邊的各類傳感器、條形碼、攝像頭等組成的傳感器網絡。它的作用是實現對物體的感知、識別、檢測及數據采集，以及反應和控制等。這些作用改變了傳統(tǒng)信息系統(tǒng)內部運算能力強，但對外部感知能力弱的狀況，因此認知層是物聯網的基礎，也是物聯網與傳統(tǒng)信息系統(tǒng)的最大區(qū)別所在。

網絡層，即由各種有線及無線節(jié)點、固定與移動網關組成的通信網絡與互聯網的融合體。主要作用是把認知層的數據接入網絡以供上層使用。它的核心是互聯網（包括下一代互聯網），而各種無線網絡則提供隨時隨地的網絡接入服務。使用的技術包括互聯網、移動通信網絡、WiFi等無線寬帶網絡和藍牙等無線低速網絡等。

管理層，其作用是在高性能計算機和海量存儲技術的支撐下，將大規(guī)模數據高效可靠地組織起來，為上層服務層提供智能的支撐平臺。包括能儲存大量數據的數據中心、以搜索引擎為代表的網絡信息查詢技術、智能處理系統(tǒng)和保護信息與隱私的安全系統(tǒng)等。

應用層，即物聯網技術與各類行業(yè)應用相結合，通過物聯網的“物物互聯”實現無所不在的智能化應用，例如智能物流、智能電網、智能交通、環(huán)境監(jiān)測等。endprint

2 物聯網在國內外各行業(yè)的應用現狀

2.1 國外應用現狀。在美國，物聯網相關技術體系的發(fā)展研究已經上升至國家戰(zhàn)略層面，早在2003年美國聯邦公路局、美國國家公路協會、各州運輸部、汽車工業(yè)聯盟等組成的特殊聯合機構就提出了車路協同系統(tǒng)（vehicle infrastructure integration，VII）；歐盟作為世界科技最為發(fā)達的地區(qū)之一，對物聯網的發(fā)展研究也比較早，其提出了旨在推動歐盟的物聯網發(fā)展，加快各行各業(yè)現代化、智能化建設進程的戰(zhàn)略研究路線圖；繼實現e-plan計劃之后，日本政府又提出了u-plan，他們將物聯網的技術應用到生活的各個方面，推動國家經濟發(fā)展；韓國情報通信部在提出u-Korea戰(zhàn)略后，提出了以“8項創(chuàng)新服務、3大基礎建設、9大成長動力”為主要發(fā)展內容的u-IT839戰(zhàn)略，勾勒了韓國智能科技服務的發(fā)展藍圖。

2.2 國內應用現狀。在《國家中長期科學與技術發(fā)展規(guī)劃（2006—2020年）》中提及了物聯網相關技術的發(fā)展及在我國行業(yè)中的應用，射頻識別技術被列入重大項目發(fā)展計劃中，“新一代寬帶移動無線通訊網”的建設專項也將物聯網傳感網列入重點研究領域。

在實踐應用方面，我國一些行業(yè)企業(yè)在物聯網應用方面也獲得了一些成就。如我國天津港，借助射頻識別技術，改建集裝箱陸運作業(yè)流程，實現對港口集裝箱數據的自動識別和采集，改善集裝箱作業(yè)環(huán)節(jié)，實現作業(yè)過程的信息化、自動化，提高了十個百分點的作業(yè)效率，將車輛通過卡口的時耗縮短了一半以上；我國部分省份建設了“國省道干線公路養(yǎng)護綜合信息管理系統(tǒng)”，通過運用物聯網技術，建設覆蓋省、市、縣的多級管理系統(tǒng)，并實現網絡互聯互通，為管理部門提供全面、實時的信息數據，對公路養(yǎng)護綜合管理提供服務支持；在我國城市公交建設方面，基于GPS車載設備的智能公交系統(tǒng)應用廣泛，我國大中型城市的公交管理系統(tǒng)都具備一定的公交車輛定位、行駛速度與軌跡監(jiān)控等功能。

2.3 物聯網在沈陽智能交通領域的應用現狀

（1）構建營運車輛運政管理網絡系統(tǒng)。2004年構建了沈陽市營運車輛運政管理網絡系統(tǒng)，實現了全市客運車輛、貨運車輛、公交車輛、出租車輛、稽查個案管理等的信息化管理，并對全市各交通運輸管理部門的信息進行了聯網。2010年初，根據交通運輸行業(yè)的發(fā)展變化情況，對營運車輛運政管理網絡系統(tǒng)進行了升級改造，進一步完善了信息管理、信息交互、信息公開、社會服務等方面的功能，為行業(yè)的信息化、智能化建設創(chuàng)造了基礎條件。

（2）GPS指揮調度系統(tǒng)的應用。對沈陽市交通行業(yè)的GPS監(jiān)控系統(tǒng)進行了整合及升級改造，實現了對全市出租汽車、道路運輸車輛、公交車輛的遠程實時監(jiān)控。目前，沈陽市內所有公交車都已安裝GPS定位設備，其中4 100多臺公交車已經被納入智能指揮調度系統(tǒng)內。全市出租汽車統(tǒng)一安裝GPS服務平臺兼容的車載終端設備，具備監(jiān)控、防劫、定位、調度等功能。全市道路運輸車輛安裝GPS監(jiān)控系統(tǒng)4 100臺。旅游包車、危險貨物運輸車輛全部安裝了GPS監(jiān)控系統(tǒng)。

（3）安裝智能遠程監(jiān)控系統(tǒng)。沈陽市的主要客貨場站安裝了智能遠程視頻監(jiān)控系統(tǒng)，可以實現企業(yè)和管理部門對場站的實際運營情況的實時監(jiān)控。同時，為完善出租汽車服務信息平臺和行業(yè)監(jiān)管平臺建設，加強對違法違規(guī)行為的智能化監(jiān)管，組織研發(fā)了可實現移動稽查的出租汽車射頻防偽標簽，明顯提升了行業(yè)監(jiān)管效率和治理能力。

3 沈陽市在智能交通領域存在的突出問題

3.1 智能交通系統(tǒng)可靠性與穩(wěn)定性較低。智能交通系統(tǒng)復雜度和整合程度越來越高，而系統(tǒng)的健壯性卻沒有同步提高，往往有牽一發(fā)而動全身的問題出現。以沈陽市智能交通系統(tǒng)為例，由近百臺服務器和上千臺前端設備組成，包括信號控制、交通流量采集、交通誘導、電子警察、卡口等子系統(tǒng)，數據要和省級交管平臺、區(qū)縣級交管子平臺、公安業(yè)務集成平臺等系統(tǒng)相連。系統(tǒng)具有流程復雜、業(yè)務系統(tǒng)眾多、客戶端分散等一系列特點，要保證日常的業(yè)務系統(tǒng)正常順利運行比較困難，穩(wěn)定性有待提高。

3.2 智能化配套設施程度低。實現交通智能化管理，需要車輛、設備、站務設施以及人員的支持。但目前，受政策、資金等因素影響，交通智能化的推進工作還處于起步階段，配套設施還不健全，有些路網規(guī)劃不完備、停車設施缺乏，城市的橋梁隧道、道路設施及其附屬設施也缺乏相關的信息化系統(tǒng)設施，使得管理部門難以全面掌握交通基礎設施的基本狀態(tài)，從而難以對其進行有效監(jiān)管，因此也無法形成完善的智能化指揮調度體系。

3.3 智能交通系統(tǒng)信息安全問題存在隱患。由于智能交通兼具交通工具帶來的移動特性和通信傳輸所使用的無線通信兩方面的特點，也就集成了無線網和移動網兩大類型網絡的安全問題。目前針對智能交通的研究還僅偏重于其功能的開發(fā)，忽略了其信息安全問題的保障。實際上，從信息的收集、傳輸、處理各個環(huán)節(jié)，智能交通都存在嚴重的信息泄露、偽造、網絡攻擊、容忍性等安全問題，這些都急需得到重視和解決。

3.4 城市道路交通實時信息傳遞渠道單一。目前，營運車輛駕駛員獲取城市道路實時通行信息的渠道單一，且信息內容更新速度不夠方便及時，使用車載終端的用戶較少，未能及時獲知實時路況，駕駛員無法根據道路實時通行狀況選擇最佳出行路線。同時缺乏地鐵、公交、公共自行車等多種交通方式的互動信息，發(fā)布的信息更新不及時，缺乏預測的交通信息等。

4 沈陽城市智能交通的對策研究及建議

4.1 政府主導推進沈陽城市智能交通系統(tǒng)整體規(guī)劃。城市智能交通系統(tǒng)是一項非常復雜的系統(tǒng)工程，涉及部門眾多、環(huán)節(jié)復雜、需求多樣，系統(tǒng)規(guī)劃的各層面包含哪些核心內容、從哪些銜接點上著眼并展開、著重解決哪些問題以及整合哪些環(huán)節(jié)等，必須要從宏觀層面做好戰(zhàn)略規(guī)劃與部署。智能交通規(guī)劃的制定，理念是關鍵。要本著“以人為本、戰(zhàn)略著眼、針對性強、動態(tài)調整”的思路進行設計，首先要考慮滿足人的多方面的需求，突出規(guī)劃的前瞻性，設計要有戰(zhàn)略思維和長遠眼光，并且要讓不同層面的規(guī)劃都具有自己的特色，從深度上下功夫，避免面面俱到、抽象空洞，最后要有動態(tài)可變思維，對規(guī)劃編制要求能滾動的動態(tài)調整，保證規(guī)劃編制與實施能與時俱進。endprint

智能交通產業(yè)化發(fā)展政策的實質是國家通過政策、法令和法規(guī)來引導、扶持智能交通產業(yè)化的發(fā)展，是對市場機制不足的彌補。針對當前智能交通產業(yè)發(fā)展的現狀，政府需要解決好以下幾個方面：一是對知識產權的保護力度。在智能交通領域內知識產權極為復雜，侵權行為極易發(fā)生且查處難度較大，因此，相關部門必須加大對侵權行為的懲處力度，鼓勵有實力企業(yè)，創(chuàng)造良好的市場環(huán)境。二是完善市場準入制度。提高市場進入的門檻，對不符合要求的、嚴重違法亂紀的企業(yè)追究相應的法律責任，保證市場的健康持續(xù)發(fā)展。三是加強市場監(jiān)管。積極發(fā)揮政府等職能部門在市場監(jiān)管中的正面作用，加強行業(yè)自律，對違法違規(guī)、不誠實守信的企業(yè)給予堅決打擊。

4.2 增加投入，完善智能交通基礎設施建設。由政府給予政策、資金及用地支持，對交通場站設施進行統(tǒng)一規(guī)劃和建設。完善公交樞紐站、換乘站及首末站建設；通過商業(yè)運作模式建設集停車、吃飯、如廁、加油、維修等多功能一體的出租汽車綜合服務場站；結合城市發(fā)展總體規(guī)劃，對現有道路運輸場站建設進行改擴建，并完善設施的配套功能；城市中心保留適當規(guī)模的貨物配送中心，大規(guī)模、多頻次、大型貨物集散中心實施外遷，減輕城市用地和交通壓力。

完善城市公交、出租汽車和道路營運車輛的智能化指揮調度系統(tǒng)。對城市所有公交車輛安裝GPS調度系統(tǒng)和電子監(jiān)控設施，實現實時監(jiān)控和智能指揮調度，強化專用道路權管理，改善路口交通通行環(huán)境，縮短公交車輛等待信號周期，為市民提供公交優(yōu)先服務；加強GPS在出租汽車行業(yè)及道路運輸車輛的普及應用，提高出租汽車行業(yè)的運行效率，減少道路占用情況發(fā)生，并實現對道路客運及貨運車輛逐步實現智能調度和實時視頻監(jiān)控。建議政府有關部門整合現有資源，通過信息匯總實時播報道路通行狀況，并提供有用的出行信息，為駕駛員選擇最佳的行車路線提供參考。

4.3 物聯網與云計算相結合完善綜合智能交通系統(tǒng)。物聯網包含著海量的傳感器節(jié)點，采樣數據來自于各個不同媒介，這些傳感器按照一定的頻率不停地采集數據，系統(tǒng)要對這些海量數據進行存儲、傳輸和分析，還需要存儲采集的歷史數據，這是一個相當大的難題，為了解決它，就必須建立一個功能強大的業(yè)務服務平臺。云計算正是為了解決平臺問題而出現的一種全新的、完整的體系架構，它在交通物聯網的海量數據處理方面起到了重要的支撐作用。沒有云計算平臺的支持，物聯網的價值就不大了。因此，物聯網與云計算的結合，會更進一步地促進智能交通系統(tǒng)的發(fā)展。

云計算平臺可以深度整合交通運輸行業(yè)信息、各行業(yè)的業(yè)務資源，為政府部門、企業(yè)、個人提供覆蓋人、車（船）、路、貨、環(huán)境、安全等全方位的應用服務，完善了綜合智能交通運輸體系。云計算模式的推廣服務有利于集成現有的相對獨立的交通網絡系統(tǒng)，如ETC、車路協同系統(tǒng)等，深度整合交通運輸行業(yè)各種運輸方式的信息，實現信息資源的共享，使得各種運輸方式能實現“無縫”銜接，為全社會提供準確及時、安全可靠、方便適用的綜合交通運輸信息服務。

4.4 建立統(tǒng)一的物聯網標準體系和物聯網運營模式。目前來看，我國物聯網產業(yè)和應用還處于起步階段，一些利益相關方基于自身利益的解讀，使得政府、產業(yè)和市場對物聯網的內涵和外延認識不清，例如有些行業(yè)采用的是私有協議，尚缺乏完善的物聯網標準體系，在產品設計、系統(tǒng)集成方面無統(tǒng)一標準可循，這將嚴重制約物聯網的技術應用和產業(yè)發(fā)展。

基于物聯網的智能交通系統(tǒng)具有綜合性和整合性的特點，建立統(tǒng)一的物聯網標準體系是非常有必要的。該標準體系建設主要包括交通物聯網標準體系和智能交通云平臺技術規(guī)范及數據元格式等核心標準草案的編制與推廣，它能引導和規(guī)范行業(yè)的健康可持續(xù)發(fā)展。

再有，成功的物聯網運營模式也是決定智能交通物聯網系統(tǒng)實現推廣應用的關鍵因素之一。該系統(tǒng)要建立在云計算基礎上，以用戶服務為中心，根據已有的運營平臺和業(yè)務能力，針對目標市場整合內外部資源，形成用戶、商家、市場參與者共同創(chuàng)造價值的網絡商業(yè)模式，這是一個產業(yè)鏈上下游合作共贏的良性運營模式，在一定的安全機制下，形成信息的全面自由流通，圍繞信息服務實現多實體共生、多方共贏的局面，從而支撐物聯網在智能交通應用領域的可持續(xù)建設和服務。

5 結束語

隨著經濟與科技的發(fā)展，公眾對城市交通的服務便利性、舒適性、安全性有了更高的要求。本文研究了物聯網在國內外各行業(yè)以及在沈陽城市智能交通方面的應用現狀，提出了沈陽城市智能交通領域存在的一些問題，最后從政府、行業(yè)、技術條件以及運營模式等幾個角度提出了物聯網在沈陽城市智能交通應用方面的對策及建議。隨著物聯網技術在智能交通領域的深度融合，智能交通會呈現種類繁多的行業(yè)應用，城市交通智能化程度也會迎來質的飛躍。

參考文獻：

[1] 王念念. 城市軌道交通規(guī)劃線網綜合評價研究[D]. 北京：北京交通大學（碩士學位論文），2007.

[2] 謝輝，董德存，歐東秀. 基于物聯網的新一代智能交通[J]. 交通科技與經濟，2011（1）：33-36.

[3] 文天驥. 基于物聯網的智能交通系統(tǒng)分析與設計[J]. 當代經濟，2017（2）：94-95.

[4] 蔣新華，陳宇，朱銓，等. 交通物聯網的發(fā)展現狀及趨勢研究[J]. 計算機應用研究，2013（8）：2256-2261.

[5] 程謨剛. 沈陽城市智能交通管理現狀與對策研究[D]. 長春：東北師范大學（碩士學位論文），2011.

[6] 劉啟明. 物聯網在城市交通中的應用研究[D]. 武漢：華中科技大學（碩士學位論文），2012.

[7] 李野，王晶波，董利波，等. 物聯網在智能交通中的應用研究[J]. 移動通信，2015（15）：30-34.

[8] 蔣偉. 基于物聯網環(huán)境下智能交通系統(tǒng)應用研究[J]. 物流科技，2016（1）：108-110.

[9] Tai-His Wu， Chinyao Low， Jiunn-Wei Bai. Heuristie solution to multi-depot Location-routing problems[J]. Computer & Operation Research， 2002，29：1393-1415.

[10] 席申娥. 基于物聯網需求的區(qū)域交通信息網絡布局與管理研究[D]. 武漢：武漢理工大學（博士學位論文），2013.endprint