物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智慧交通系統(tǒng)中的應(yīng)用

楊建國(guó)，楊 明，許詩語

(徐州生物工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇 徐州 221006)

智慧交通系統(tǒng)(Intelligent Traffic System，簡(jiǎn)稱ITS)是在交通管理中運(yùn)用先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)，特別是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)中的信息識(shí)別技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳遞技術(shù)、傳感器技術(shù)、RFID技術(shù)和智慧控制技術(shù)等，優(yōu)化道路交通運(yùn)輸和車輛管理，以加強(qiáng)車輛、道路、使用者三者之間的聯(lián)系。

1 國(guó)內(nèi)外智慧交通管理系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

目前，日本是智慧交通系統(tǒng)發(fā)展最為成熟的國(guó)家，其建設(shè)的ITS系統(tǒng)是運(yùn)行非常有效的智慧交通系統(tǒng)，包含汽車信息和通信系統(tǒng)(VICS—用于提供實(shí)時(shí)道路交通信息)、不停車收費(fèi)系統(tǒng)(ETC)和先進(jìn)道路支援系統(tǒng)(AHS)三個(gè)子系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以及時(shí)向車載導(dǎo)航設(shè)備提供大量的交通信息和圖像，提高通行效率，有效緩解交通擁堵問題，改善駕駛環(huán)境。此外，美國(guó)和歐洲等國(guó)家也在廣泛使用智慧交通管理系統(tǒng)。

我國(guó)的智慧交通系統(tǒng)發(fā)展迅猛，以北京市的ITS系統(tǒng)為例，該系統(tǒng)經(jīng)過多年建設(shè)，包含了交通實(shí)時(shí)檢測(cè)、路口信號(hào)燈協(xié)調(diào)控制、實(shí)時(shí)信息發(fā)布等平臺(tái)，高度集成了視頻監(jiān)控、GPS定位、122報(bào)警、集群通信等子系統(tǒng)，形成了“一個(gè)中心，三個(gè)平臺(tái)，八大系統(tǒng)”的智慧交通系統(tǒng)框架。系統(tǒng)對(duì)公共交通運(yùn)行、出租車運(yùn)行、路口信號(hào)燈控制及緊急事件出警等進(jìn)行了充分高效的整合，極大提高了交通運(yùn)行效率。實(shí)踐證明，ITS系統(tǒng)在交通管理中起到了非常重要的作用，而支撐ITS系統(tǒng)的是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)中的傳感器技術(shù)、RFID技術(shù)、無線組網(wǎng)技術(shù)等。正是有了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的支持，ITS系統(tǒng)才能得到快速發(fā)展。但是，智慧交通系統(tǒng)的發(fā)展存在著規(guī)劃不統(tǒng)一，城市之間道路通行信息不能共享，部門之間協(xié)調(diào)差等問題。

2 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的作用

智慧交通的發(fā)展依賴新技術(shù)的發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速興起，促進(jìn)了智能交通系統(tǒng)的跨越式發(fā)展。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與傳統(tǒng)的智慧交通系統(tǒng)發(fā)展目標(biāo)在某種程度上吻合，使其在交通運(yùn)輸領(lǐng)域具有良好的適應(yīng)性。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)具有三層架構(gòu)：感知層、網(wǎng)絡(luò)層、應(yīng)用層。在智能交通的應(yīng)用中，感知層負(fù)責(zé)車輛識(shí)別、車輛定位和交通流信息數(shù)據(jù)的采集。網(wǎng)絡(luò)層負(fù)責(zé)將感知層采集的各種交通信息進(jìn)行數(shù)據(jù)透?jìng)鳎瑪?shù)據(jù)透?jìng)骺梢圆捎糜芯€和無線兩種方式。應(yīng)用層利用接口電路，將網(wǎng)絡(luò)層傳遞的信息通過計(jì)算機(jī)技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)等，對(duì)交通流數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、計(jì)算和融合等操作，控制相關(guān)設(shè)備工作，如信號(hào)燈實(shí)時(shí)在線控制，以及報(bào)警應(yīng)急處理等。將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)科學(xué)有效地運(yùn)用于智慧交通系統(tǒng)的構(gòu)建中，可實(shí)現(xiàn)對(duì)交通系統(tǒng)動(dòng)態(tài)化、智慧化管理，還可以降低系統(tǒng)建設(shè)和運(yùn)行成本，減少交通事故的發(fā)生。

3 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智慧交通系統(tǒng)中的應(yīng)用

智慧交通系統(tǒng)中應(yīng)用的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，主要有傳感器技術(shù)、RFID技術(shù)、無線組網(wǎng)技術(shù)等。其中傳感器是能夠獲取測(cè)量數(shù)據(jù)并按一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號(hào)的器件或裝置，負(fù)責(zé)信息采集工作。如路口各個(gè)方向的車輛流量和速度監(jiān)測(cè)，路燈自動(dòng)開啟和亮度調(diào)節(jié)等。RFID技術(shù)主要用于車輛信息識(shí)別、車輛時(shí)速的準(zhǔn)確計(jì)算、電子車牌和ETC不停車收費(fèi)系統(tǒng)中。無線組網(wǎng)技術(shù)的作用是實(shí)時(shí)傳遞交通信息，包括數(shù)字、視頻圖像及語音信息等，這些信息通過無線網(wǎng)絡(luò)傳遞到指揮中心，并經(jīng)計(jì)算機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，從而對(duì)車輛或道路通行進(jìn)行監(jiān)管或控制。

目前，我國(guó)智慧交通系統(tǒng)已從探索階段進(jìn)入到實(shí)際開發(fā)和應(yīng)用階段，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智慧交通系統(tǒng)中的應(yīng)用也得到了拓展。如將視頻圖像和模式識(shí)別相結(jié)合的視頻監(jiān)控與采集技術(shù)，該技術(shù)將視頻采集設(shè)備采集到的連續(xù)模擬圖像，經(jīng)相關(guān)電路轉(zhuǎn)換成離散的數(shù)字圖像后，輸入計(jì)算機(jī)，并由軟件分析計(jì)算和處理后，得到車牌號(hào)碼、車型、車速、交通流量等參數(shù)，再將信息通過有線或無線網(wǎng)絡(luò)傳送至指揮中心。此外，GPS技術(shù)也廣泛應(yīng)用于智能交通系統(tǒng)中，用于車輛的位置感知及計(jì)算道路行駛速度等。

4 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智慧交通系統(tǒng)中的發(fā)展趨勢(shì)

4.1 交通管理模式由被動(dòng)式管理向主動(dòng)式管理轉(zhuǎn)型

智慧交通管理系統(tǒng)通常是將傳感器采集的交通信息上傳到控制中心，由控制中心自動(dòng)或輔以人工下達(dá)指令，采取分流、限行、執(zhí)法等方法來疏導(dǎo)交通，以提高道路和車輛的通行效率。這種管理模式是圍繞著人、車、路三要素的被動(dòng)式管理，交通狀態(tài)的預(yù)見性和時(shí)效性較差。隨著相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，基于態(tài)勢(shì)感知的主動(dòng)式交通管理可以很好地解決這個(gè)問題。態(tài)勢(shì)感知是一種基于環(huán)境的，動(dòng)態(tài)地、整體地洞悉安全風(fēng)險(xiǎn)的能力，將其應(yīng)用于智慧交通管理系統(tǒng)中，是以物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)和5G技術(shù)為基礎(chǔ)，從全局視角提升系統(tǒng)的預(yù)先發(fā)現(xiàn)、判斷、分析及即時(shí)響應(yīng)處置的能力。主動(dòng)式交通管理將改變以往模式，代之以信息無處不在、互動(dòng)無處不有和控制所想所得的前瞻式管理模式，實(shí)現(xiàn)車輛安全舒適行駛和道路資源的最大利用，形成道路資源供給與機(jī)動(dòng)車交通需求的動(dòng)態(tài)平衡。

4.2 交通網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)收集與分析的智能化

隨著道路里程和車輛的不斷增加，規(guī)模龐大、種類繁多的交通信息呈現(xiàn)爆炸式增長(zhǎng)。從這些繁雜的信息中提煉出價(jià)值較高的、實(shí)時(shí)更新的信息資源，避免出現(xiàn)信息孤島或信息煙囪現(xiàn)象，只能依托數(shù)據(jù)收集與分析的智能化信息處理平臺(tái)。該平臺(tái)將收集到的信息數(shù)據(jù)傳遞到綜合交通運(yùn)輸大數(shù)據(jù)應(yīng)用中心平臺(tái)，平臺(tái)結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)及云計(jì)算等技術(shù)，將數(shù)據(jù)分為靜態(tài)數(shù)據(jù)(如電子地圖)和動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)(如營(yíng)運(yùn)車輛的GPS位置)，然后對(duì)其分析和計(jì)算，再向各子平臺(tái)，如全國(guó)營(yíng)運(yùn)車輛聯(lián)網(wǎng)聯(lián)控系統(tǒng)、全國(guó)網(wǎng)約車監(jiān)管平臺(tái)、電子地圖運(yùn)營(yíng)平臺(tái)等發(fā)出指令，統(tǒng)一指揮或協(xié)調(diào)各子系統(tǒng)的調(diào)度或運(yùn)營(yíng)，以強(qiáng)化行業(yè)數(shù)據(jù)資源統(tǒng)籌，完善行業(yè)大數(shù)據(jù)開放和共享，提升行業(yè)管理和服務(wù)水平。

5 結(jié)語

基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)結(jié)合大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、5G等技術(shù)的智慧交通管理系統(tǒng)，有效地加強(qiáng)了駕駛員、道路和交通管理者之間的聯(lián)系，為車輛出行提供了安全保障，提高了交通管理效率，促進(jìn)了環(huán)境的改善和能源節(jié)約。隨著智慧交通系統(tǒng)的建設(shè)發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)也將發(fā)揮更大的優(yōu)勢(shì)。未來的智慧交通系統(tǒng)必將進(jìn)入主動(dòng)管理狀態(tài)，通過動(dòng)態(tài)感知等技術(shù)手段，實(shí)現(xiàn)人、車、路三者之間的協(xié)同運(yùn)作，確保車輛安全行駛及道路資源的最大利用。