高速公路交通智能傳感網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用分析

摘要：智能傳感網(wǎng)絡(luò)使得各種現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)直接在網(wǎng)絡(luò)上傳輸、處理，并且可以在網(wǎng)絡(luò)上的任何節(jié)點(diǎn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)傳感器進(jìn)行監(jiān)視、控制和編程，將這一技術(shù)應(yīng)用于高速公路的路面情況、交通動(dòng)態(tài)、車輛及人員情況等內(nèi)容的實(shí)時(shí)監(jiān)管和服務(wù)，既便于加強(qiáng)高速公路管理，又能更好地服務(wù)社會(huì)，對(duì)構(gòu)建現(xiàn)代交通體系具有極其重要的意義?；诖吮尘埃疚木蛯?duì)高速公路交通智能傳感網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用有關(guān)內(nèi)容進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞：高速公路;智能傳感網(wǎng)絡(luò);傳感器應(yīng)用

1智能傳感網(wǎng)絡(luò)中感知設(shè)備的應(yīng)用

1.1影響感知設(shè)備布局的因素

在高速公路網(wǎng)中設(shè)置多個(gè)傳感節(jié)點(diǎn)，利用各種感知設(shè)備對(duì)高速交通的路面情況、車流量情況、車輛運(yùn)行狀態(tài)等相關(guān)信息進(jìn)行精確采集，有利于高速公路交通管理和控制。但是，感知設(shè)備也會(huì)因?yàn)楦鞣N因素的影響而存在數(shù)據(jù)采集缺陷，需要予以高度重視。

（1） 路網(wǎng)結(jié)構(gòu)感知設(shè)備節(jié)點(diǎn)布設(shè)需要立足于現(xiàn)有路網(wǎng)交通結(jié)構(gòu)的實(shí)際需要，由于交通路網(wǎng)的布局不是固定不變的，為了能更準(zhǔn)確地進(jìn)行交通數(shù)據(jù)收集和比對(duì)，要依據(jù)實(shí)際交通通行需求進(jìn)行調(diào)整和優(yōu)化，所以感知設(shè)備在布局中還必須要有一定的前瞻性和預(yù)判性，為今后的高速公路交通路網(wǎng)規(guī)劃留出空間。

（2） 路網(wǎng)密度是對(duì)高速公路交通路網(wǎng)規(guī)模的直接體現(xiàn)。路網(wǎng)密度值越大表示高速公路的路網(wǎng)結(jié)構(gòu)性能越復(fù)雜，也說明了此區(qū)域內(nèi)交通情況的多樣性，同時(shí)反映出該地區(qū)交通的重要性?；诖耍诓荚O(shè)感知設(shè)備時(shí)就必須更加注重其合理性和均衡性。

（3） 度路網(wǎng)連通度與路網(wǎng)密度大同小異，都是路網(wǎng)規(guī)模的體現(xiàn)。不同的是路網(wǎng)連通度更加具體地反映了高速公路交通的體系結(jié)構(gòu)。通常，如果路網(wǎng)的連通度越大，表示路網(wǎng)貫通性越好，交通體系越健全，交通越繁華和復(fù)雜，所體現(xiàn)出來(lái)的交通數(shù)據(jù)信息也就越豐富，所以感知設(shè)備在布設(shè)上要注意與之相適應(yīng)，要布設(shè)得盡量全面和科學(xué)。

（4） 道路總里程道路總里程反映了某一特定區(qū)域內(nèi)所有道路通行里程的總和。為了實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)高速公路交通狀況的全面監(jiān)管，必須對(duì)整個(gè)交通路網(wǎng)進(jìn)行感知設(shè)備的節(jié)點(diǎn)布設(shè)，以實(shí)時(shí)掌握更豐富更及時(shí)的高速公路路網(wǎng)信息，為指導(dǎo)高速公路交通管理和應(yīng)對(duì)突發(fā)事件提供準(zhǔn)備。但是單個(gè)感知設(shè)備站的有效控制里程局限于5～50km的范圍內(nèi)，超出范圍的數(shù)據(jù)信息就不能被感知，所以必須以路網(wǎng)總線作為感知設(shè)備節(jié)點(diǎn)布置的基礎(chǔ)參照，進(jìn)行全線覆蓋性布置。

1.2感知設(shè)備布設(shè)的原則性

（1） 全面覆蓋布設(shè)原則。智能傳感網(wǎng)感知節(jié)點(diǎn)在布設(shè)時(shí)要保證覆蓋全面性和數(shù)據(jù)采集精確性，必須規(guī)避出現(xiàn)采集盲區(qū)的工作失誤。必須注意在布設(shè)后對(duì)區(qū)域采集的測(cè)試工作。

（2） 合理布設(shè)原則。感知設(shè)備節(jié)點(diǎn)布設(shè)時(shí)，要保持與國(guó)家高速公路路網(wǎng)整體布局相適應(yīng)，與不同地區(qū)間路網(wǎng)形態(tài)和技術(shù)特點(diǎn)的差異相協(xié)調(diào)，要依據(jù)不同地區(qū)和路網(wǎng)特點(diǎn)進(jìn)行不同形式的布設(shè)，原則上保持因地制宜的布設(shè)原則。

（3） 適度布設(shè)原則。需要充分利用現(xiàn)有道路設(shè)施或附屬設(shè)施進(jìn)行合理布設(shè)，以降低布設(shè)成本和縮短布設(shè)周期。同時(shí)要對(duì)布設(shè)進(jìn)行統(tǒng)籌安排，防止出現(xiàn)節(jié)點(diǎn)布設(shè)重疊、布設(shè)超出監(jiān)測(cè)有效范圍、布設(shè)漏洞等現(xiàn)象，盡量降低動(dòng)態(tài)交通數(shù)據(jù)采集體系的建設(shè)投入和后期維護(hù)成本。

（4） 定量及定性分析相結(jié)合的布設(shè)原則。需要把握定量與定性分析的主輔關(guān)系，實(shí)現(xiàn)定量與定性相結(jié)合的原則，確保布設(shè)方案和流程的規(guī)范性。定性分析必須重點(diǎn)考慮交通樞紐路段的布設(shè)，對(duì)未來(lái)路網(wǎng)形態(tài)變化的影響因素進(jìn)行科學(xué)分析，提升布設(shè)方案的普遍適用性。

（5） 地區(qū)合理負(fù)擔(dān)布設(shè)原則。要求布設(shè)時(shí)重點(diǎn)關(guān)注省際交通出行的規(guī)律，確保國(guó)家高速公路省際交界處于有效感知覆蓋范圍。在布設(shè)方案實(shí)施時(shí)，應(yīng)依據(jù)各地區(qū)的經(jīng)濟(jì)水平，將布設(shè)工程成本進(jìn)行合理分擔(dān)。

2新型傳感器在高速公路中的應(yīng)用

2.1全向雷達(dá)傳感器

全向雷達(dá)是智能傳感設(shè)備的一種，又稱為三維全向激光雷達(dá)傳感器。其相對(duì)于單線和多線雷達(dá)而言具有更廣的可視范圍，其環(huán)境監(jiān)測(cè)的豐富性和細(xì)致性更高。高速公路中的全向雷達(dá)不僅具有極強(qiáng)的距離分辨率、角度分辨率和速度分辨率，而且測(cè)速范圍更廣、測(cè)速更精準(zhǔn)，可以同時(shí)捕獲多項(xiàng)動(dòng)態(tài)信息，同時(shí)具備抗干擾性強(qiáng)、質(zhì)量輕、體積小等優(yōu)點(diǎn)。應(yīng)用這種傳感器可實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)測(cè)算動(dòng)態(tài)中的人車物的位置信息、速度信息、形態(tài)信息，也更便于對(duì)目標(biāo)的探測(cè)、識(shí)別和跟蹤。同時(shí)，全向激光雷達(dá)可實(shí)時(shí)感知外部環(huán)境變化并與GPS衛(wèi)星地圖相結(jié)合，可對(duì)車輛位置傳感器的定位功能進(jìn)行校正，作用于高速公路車輛智能導(dǎo)航和自動(dòng)駕駛。

2.2 IP傳感器

IP傳感器是指基于標(biāo)準(zhǔn)的TCP/IP協(xié)議，采用模塊化結(jié)構(gòu)將傳感器和嵌入式網(wǎng)絡(luò)技術(shù)有機(jī)地結(jié)合起來(lái)的一種新型的網(wǎng)絡(luò)化智能傳感器，并作為一個(gè)獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)直接與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信，從而使現(xiàn)場(chǎng)測(cè)控?cái)?shù)據(jù)就近登錄網(wǎng)絡(luò)，在網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍內(nèi)實(shí)時(shí)發(fā)布和共享。IP傳感器在高速公路交通管理中發(fā)揮著重要作用，不僅可保障露天區(qū)域中各感知設(shè)備采集的數(shù)據(jù)能及時(shí)回傳路段監(jiān)控中心，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸和通信，而且能實(shí)時(shí)采集高速公路隧道區(qū)域的交通信息，從而實(shí)現(xiàn)高速公路系統(tǒng)的全覆蓋監(jiān)管。

2.3視頻車輛檢測(cè)器

不斷升級(jí)視頻車輛檢測(cè)器，將全向雷達(dá)跟蹤檢測(cè)與視頻事件分析子系統(tǒng)結(jié)合。雷達(dá)檢測(cè)傳感器能夠360°高速掃描高速公路上運(yùn)動(dòng)的車輛，并進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤檢測(cè)。全向雷達(dá)感知子系統(tǒng)具有距離遠(yuǎn)、范圍大的探測(cè)能力和交通態(tài)勢(shì)感知能力以及極低的誤報(bào)率。高頻雷達(dá)可以掃描1km范圍內(nèi)的檢測(cè)區(qū)域，檢測(cè)事件類型包括車輛停駛、交通事故、車輛逆行、車輛慢行、車輛擁堵、車輛排隊(duì)、拋灑物、行人以及特定區(qū)域的非法入侵等重要事件，對(duì)異常事件幾秒鐘就可以形成報(bào)警提示，系統(tǒng)還可對(duì)異常車輛進(jìn)行持續(xù)自動(dòng)跟蹤，自動(dòng)提取車輛信息，括車輛停駛地點(diǎn)、時(shí)間以及行駛速度等。

3結(jié)語(yǔ)

總之，智能傳感器網(wǎng)絡(luò)通過對(duì)高速公路的通行情況、天氣狀況、車輛行駛狀態(tài)、道路交通信號(hào)燈等進(jìn)行實(shí)時(shí)的全方位監(jiān)控管理，不僅為交通部門和運(yùn)管部門及時(shí)對(duì)道路進(jìn)行維護(hù)提供便利，而且可極大地降低交通管理成本，提升高速公路通行的安全性，是一項(xiàng)值得大力推廣的技術(shù)。

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（作者單位：遼寧艾特斯智能交通技術(shù)有限公司）

作者簡(jiǎn)介：王雷（1992.5-），男，漢族，遼寧沈陽(yáng)人，研究方向：高速公路機(jī)電方向。