基于物聯(lián)網(wǎng)的智能交通流探測技術(shù)研究

史江蕃

摘 要：運(yùn)輸效率對國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展有著積極影響，有必要使用最新技術(shù)提高運(yùn)輸效率，降低運(yùn)輸成本。結(jié)合智能交通流量檢測技術(shù)物聯(lián)網(wǎng)和智能交通管理系統(tǒng)，有效利用檢測技術(shù)、通信技術(shù)、信息技術(shù)等來輔助交通流量檢測。這個系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確地獲取數(shù)據(jù)，融合多個數(shù)據(jù)，最終反饋給智能車，提出有效的提案，達(dá)成交通成本削減的效果，本文主要圍繞物聯(lián)網(wǎng)的智能交通流探測技術(shù)展開研究。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng);智能交通流;探測技術(shù)

物聯(lián)網(wǎng)（ Internet of Things），簡稱iot?，F(xiàn)如今，車載附加網(wǎng)絡(luò)在對外流量的檢測和分析中有著多種的不確定性因素，需要提高其可靠性和實(shí)時性。在問題解決方面上，iot起著重要的作用。iot是各種信息傳感器系統(tǒng)的總稱。通過傳感器、條形碼裝置、全球定位裝置等將人們聯(lián)系到網(wǎng)絡(luò)上，形成更大的系統(tǒng)智能網(wǎng)絡(luò)。基于iot的智能交通流檢測系統(tǒng)（itfds）可以通過因特網(wǎng)和無線網(wǎng)絡(luò)來計(jì)算和交換交通數(shù)據(jù)。本文會對系統(tǒng)模型的構(gòu)筑和數(shù)據(jù)的收集進(jìn)行分析，最后指出該技術(shù)的改善方向。

1 基于物聯(lián)網(wǎng)的智能交通流檢測系統(tǒng)

這個系統(tǒng)是利用iot技術(shù)中智能交通流的檢測系統(tǒng)。從本質(zhì)上來說，融合了傳感技術(shù)、通信技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、信息處理、智能控制技術(shù)等，推動了現(xiàn)有交通技術(shù)的并行顯示，提高了交通系統(tǒng)的管理水平。另外，綜合交通也是一種發(fā)展趨勢，特別是在道路交通管理方面，有顯著的應(yīng)用優(yōu)勢[1]。但是，流通成本過高仍然是當(dāng)前影響中國國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的主要因素之一。因此，在管理系統(tǒng)上必須使用更精練的技術(shù)來改進(jìn)交通信息流。基于物聯(lián)網(wǎng)的下一代智能交通管理系統(tǒng)，通過構(gòu)筑可以有效改善道路網(wǎng)的流通狀況，提高交通流的運(yùn)用效率。這對當(dāng)前國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展具有重要意義，與此同時，有助于排放量和燃料消耗量的減少，促進(jìn)環(huán)境改善。物聯(lián)網(wǎng)在中國有良好發(fā)展前景，具有巨大的市場價值和商業(yè)價值。iot的智能交通流量檢測系統(tǒng)是iot和交通流量檢測的組合產(chǎn)物，是現(xiàn)階段交通行業(yè)發(fā)展的迫切需要。智能交通可以充分發(fā)揮物體網(wǎng)絡(luò)本身的特征[2]。智能交通流量檢測系統(tǒng)是一種基于智能交通管理的智能交通流量檢測系統(tǒng)，可以第一時間向居民傳遞交通、天氣等信息，充分發(fā)揮智能化優(yōu)勢，避免交通堵塞和惡劣天氣。同時，幫助智能車選擇最快的路線，達(dá)到削減油耗和排氣的效果。

2 系統(tǒng)構(gòu)建與網(wǎng)絡(luò)模型

2.1 系統(tǒng)構(gòu)建

itfds由車載傳感器節(jié)點(diǎn)、集合點(diǎn)、iot中央控制室構(gòu)成。傳感器節(jié)點(diǎn)被配置在道路上的所有車輛上，它保存著路線圖，包括車道數(shù)量和道路的最高速度限制等信息。節(jié)點(diǎn)的能量是從車載電源得到的，可以忽略傳感器節(jié)點(diǎn)的消耗量。通過測速計(jì)傳感器節(jié)點(diǎn)取得車的行駛速度。傳感器節(jié)點(diǎn)可以在車載gps通過時實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的時鐘同步。在每個固定時間t，傳感器節(jié)點(diǎn)能夠向周圍車輛廣播，并向通信范圍內(nèi)的所有其他節(jié)點(diǎn)廣播進(jìn)行操作。每個車載節(jié)點(diǎn)將從其他節(jié)點(diǎn)收集的廣播數(shù)據(jù)聚合以計(jì)算各段的業(yè)務(wù)流。在各個交叉點(diǎn)處，設(shè)置集合點(diǎn)是信息收集和數(shù)據(jù)的二次融合的中心節(jié)點(diǎn)。通過收斂點(diǎn)的通信半徑，車載節(jié)點(diǎn)將計(jì)算出的各區(qū)間交通流數(shù)據(jù)發(fā)送收斂點(diǎn)，收斂點(diǎn)將收集到的所有交通流數(shù)據(jù)二次融合，得到各區(qū)間的綜合交通流值。各集合點(diǎn)收集的計(jì)算數(shù)據(jù)通過因特網(wǎng)傳輸?shù)骄W(wǎng)絡(luò)的中央控制室，從中央控制室傳輸?shù)礁骷宵c(diǎn)中其他區(qū)間的交通數(shù)據(jù)[3]。另外，集合點(diǎn)能夠在廣播節(jié)點(diǎn)發(fā)揮積極作用，該通信范圍內(nèi)的車輛節(jié)點(diǎn)廣播各區(qū)間能夠?qū)崿F(xiàn)業(yè)務(wù)流，把車輛通過的道路作為根本依據(jù)。

2.2 道路網(wǎng)絡(luò)模型

本文為了智能檢測道路交通流量，對系統(tǒng)內(nèi)的道路進(jìn)行了網(wǎng)格化。假設(shè)系統(tǒng)內(nèi)的城市道路位于（mxn）區(qū)域，則網(wǎng)格按距離分割。每一條網(wǎng)格中的道路編號可以分為單程和雙向交通，表示當(dāng)前的道路位置和道路方向。這個網(wǎng)絡(luò)有以下特征。

（1）強(qiáng)動態(tài)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洹Ｓ捎谲囕d傳感器節(jié)點(diǎn)與車輛一起高速移動，所以網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涫浅尸F(xiàn)動態(tài)形式的。

（2）可以檢測并預(yù)測車輛的狀態(tài)。車載傳感器節(jié)點(diǎn)的移動速度較快，但受道路及前方車輛的移動狀態(tài)的限制，需要收集并預(yù)測位置、移動方向及速度來保證交通的有序性。

（3）有較強(qiáng)的車載節(jié)點(diǎn)信息收集和處理能力。由于車上的電源向車上的節(jié)點(diǎn)提供穩(wěn)定且連續(xù)的電力，所以車上的gps使節(jié)點(diǎn)具有更強(qiáng)的信息獲取和處理能力，以便節(jié)點(diǎn)提供準(zhǔn)確的時鐘和位置。

（4）二次數(shù)據(jù)融合與發(fā)布。收集的數(shù)據(jù)與車載節(jié)點(diǎn)在集合點(diǎn)二次融合，得到道路交通流量值。取得的交通流量信息通過中央的機(jī)房和集合點(diǎn)被傳送給車載節(jié)點(diǎn)，成為車輛道路選擇的主要依據(jù)。圖1表示道路網(wǎng)模型：

3 數(shù)據(jù)信息的獲取和計(jì)算

首先，需要測量并計(jì)算道路車輛的速度。通過節(jié)點(diǎn)交通流量、道路交通流量速度、道路最大值等數(shù)據(jù)信息，檢測并計(jì)算道路速度。接著，檢測并計(jì)算車輛的密度。車輛在接收多個節(jié)點(diǎn)廣播的情況下，表示車輛周圍的車較多，發(fā)生交通堵塞的可能性高。最后，利用車輛通過時收集的數(shù)據(jù)計(jì)算道路網(wǎng)格內(nèi)的交通量數(shù)據(jù)，結(jié)合速度、車輛密度等信息計(jì)算網(wǎng)格內(nèi)的交通堵塞程度。道路網(wǎng)格的長度是固定的，在某個網(wǎng)格中收集數(shù)據(jù)的次數(shù)越多，道路通過時間越長，堵塞的可能性就越高。

車輛通過十字路口時，節(jié)點(diǎn)的交通信息會被發(fā)送到集合點(diǎn)，車輛將接收到的數(shù)據(jù)融合到計(jì)算網(wǎng)格內(nèi)。為了保障道路交通流量數(shù)據(jù)的有效性，要求在各集合點(diǎn)獲取前方十字路口和該地點(diǎn)所在十字路口之間的交通流量數(shù)據(jù)。將數(shù)據(jù)收集和整合完成后，需要將數(shù)據(jù)匯總進(jìn)行分發(fā)。在各集合點(diǎn)收集數(shù)據(jù)后，計(jì)算流量數(shù)據(jù)，發(fā)送給中央因特網(wǎng)控制器?？刂破鲗⑹占降男畔⑷诤显谝黄鸢l(fā)送給車載節(jié)點(diǎn)，支援車輛的道路選擇。

4 基于物聯(lián)網(wǎng)的智能交通流量檢測技術(shù)改進(jìn)

在實(shí)際的交通中，流動是動態(tài)的，呈變化趨勢。這一現(xiàn)象顯著表現(xiàn)在都市地區(qū)的早高峰和晚高峰。高峰時段交通量顯著增加，閉園時段交通量顯著減少。在本研究中基于iot的智能交通流檢測技術(shù)，車輛移動到下一個十字路口需要一定的時間，車輛向集合點(diǎn)發(fā)送信息，從集合點(diǎn)獲取新信息需要約60秒時間。但是，此時道路上的車輛正在發(fā)生變化，需要進(jìn)一步的研究來縮小車輛取得信息的準(zhǔn)確性。另外，iot的智能交通6個檢測技術(shù)系統(tǒng)需要更強(qiáng)的信息傳輸能力和數(shù)據(jù)收集能力。車多、速度快的情況下，能有效地收集信息融合數(shù)據(jù)，將得到的信息傳送給車。

5 結(jié)語

文章主要介紹的是檢測基于iot的智能業(yè)務(wù)流的技術(shù)，并分析iot的智能業(yè)務(wù)流的系統(tǒng)配置、結(jié)構(gòu)和分工。例如，檢測iot的智能業(yè)務(wù)流系統(tǒng)是由汽車、聚焦和因特網(wǎng)的計(jì)算機(jī)控制中心組成的節(jié)點(diǎn)。集成點(diǎn)和iot控制中心將數(shù)據(jù)信息整合后分發(fā)給車載節(jié)點(diǎn)，方便車輛的道路選擇。

參考文獻(xiàn)：

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