基于“物聯網”的城市智慧交通系統的應用研究

趙濤

(江蘇信息職業技術學院,江蘇無錫 214000)

1 背景介紹

20世紀六七十年代,歐、美、日等發達國家開始重視能源與交通運行效率等問題,因此開始嘗試發展一種新的交通管理系統和管理對策來達到節約能源和提高交通運行效率的目的,這就是智慧交通的雛形。目前,在智能交通系統的關鍵技術和應用規模上發展比較成熟的國家仍舊是歐、美、日等發達國家。從這些國家的發展情況看,在減少交通污染、緩解交通壓力和處理緊急交通事件等直接性問題上智慧交通系統已經顯現出明顯的成效,不僅如此,智慧交通系統還為新興產業的發展、國際競爭力的增強、國家安全的提升和世界能源短缺等問題的解決提供了一種重要戰略性步驟。經過40余年的發展,歐、美、日等發達國家在智慧交通系統的開發和應用方面取得的巨大成功不僅體現在重點發展領域里面對智慧交通系統的大規模應用,更體現在對智慧交通系統框架方面的整體建設。

國內智慧交通系統的整體發展水平相比于歐、美、日等發達國家,無論是在動態化發展水平方面還是智能化發展水平方面都非常落后。當前國內的交通系統的實際情況是,路面的交通信息采集點非常少,對車、路和人方面的管理相互分離,已經建設完成的還處于初級階段的各交通管理系統間相互獨立運作,因此所能夠獲得的交通信息的全面性、精確性和時效性方面都不夠。在具體操作上主要方式為以路口信號控制為主,在干預和管理方面還是通過人工來完成。造成以上問題的主要原因在于交通技術手段應用方面的落后和系統統籌規劃的缺乏,主要表現為,由于國內對智慧交通方面快速建設的需要,因此在建設期對標準的執行度不夠,在資源的應用方面缺乏整合意識,這就造成許多已有的交通系統還在重復建設,各城市之間的交通管理系統各自獨立運行,缺乏一個統一的部署規劃,作用非常單一。由于高度集成化的管控和決策支持平臺在交通信息的采集和管理決策方面的缺乏,因此對交通的信息采集和控制等方面無法進行一個全局和綜合的統一協調,交通管控的區域效率十分低下。加上目前信息技術在交通系統中集成協調運用方面水平較低,無法通過對不同信息節點的數據源進行全面的匯總和分析,造成所獲取的信息決策結果在時效性和準確性方面得不到保障。目前的交通系統中除了射頻識別等少數技術外,物聯網技術在交通系統中的應用還十分少,基于物聯網來實現的智慧交通系統更少。

當前國內已經建設完成數量可觀的相互獨立的交通管理系統,加上已有的大量交通管理設施、裝備,當下迫切需要對這些設備和資源進行集成利用以發揮良好的綜合效應,因此基于物聯網的智慧交通的發展已經成為國內交通智能化發展進程中的一個必然選擇。

2 智慧交通概念

圖1 智慧交通系統整體架構圖

圖2 智慧交通系統應用架構圖

現代的智慧交通的模式融合了信息、移動互聯網、通訊、大數據、傳感、控制、衛星定位及導航、物聯網、云計算等先進的電子技術,是利用數字和智能所建立的具有全面性、時效性、精確性的綜合交通管理系統。優點是提高交通運行效率、改善交通運行環境、保障交通運行安全和提高能源的利用率,能夠使各交通參與者之間密切配合達到和諧統一。

3 智慧交通方案

3.1 基于物聯網的智慧交通系統整體架構

文中如圖1所示,智慧交通系統從整體架構上可以劃分為三層:

(1)物聯網感知層。物聯網感知層由M2M終端和無線傳感器網絡組成。主要作用是采集交通運行環境中的各種數據、圖片和視頻等信息。(2)物聯網網絡層。物聯網網絡層主要是承載網絡,包括移動通信和通信網關等通信技術。主要作用是保障物聯網感知層和物聯網應用層之間信息傳輸的通暢。(3)物聯網應用層。物聯網應用層由應用系統和運營支撐平臺兩部分組成。主要作用是將不同的交通信息提交到控制中心,控制中心可以通過這些不同的信息來進行相應的決策和服務。

3.2 基于物聯網的智慧交通系統應用架構圖

文中如圖2所示,智慧交通系統在應用架構上分為三個主要模塊:

(1)指揮控制中心。智慧控制中心交通監控系統、交通運輸規劃決策系統、基于物聯網的道路車輛狀態監控系統、交通控制系統,具有數據分析和交通運行規劃決策等功能,主要是對應用子系統進行集中管理。(2)信息服務中心。信息服務中心包括智能車載導航系統、智能車流誘導系統、智能停車場信息服務系統和多渠道信息服務系統。主要是進行交通數據的共享和交通信息的發布等,為車輛和交通參與者提供及時的交通運行信息和公眾服務類信息。(3)應用子系統。應用子系統包括車輛的智能輔助駕駛系統和智能防撞系統、智能私家車輛管理系統、智能公交管理系統、智能客運車輛運營管理系統、智能貨運車輛運營管理系統和特種車輛運輸智能管理系統、不停車收費系統和其他自動收費系統、應急系統和緊急援助系統、先進的車輛控制系統和自動公路系統。應用子系統主要對各不同職能部門的專有通道應用的實現。

4 智慧交通服務內容

(1)高度智慧的交通管理服務。利用電子通信、傳感和電子控制等先進的技術來實現高度智慧的交通控制和規劃、交通狀態預測等功能。(2)先進的信息服務。為交通參與者提供可變資訊標識,交通運行狀態廣播,衛星定位及導航,電視、廣播路況報道,無線通訊,交通資訊查詢。(3)先進的車輛運行服務。利用ATMS、ATIS與AVCSS的技術服務來實現對車輛狀況的自動定位與監視,公交等客運車輛的電腦排班、輔助調度,站內及車內信息顯示,雙向通訊,最佳路線引導和運營車輛咨詢的查詢。(4)先進的貨運車輛服務。利用ATMS、ATIS與AVCSS的技術服務來實現對貨運車輛的自動監視、定位、測重和自助收費,最佳路線引導,雙向通訊,自動貨物辨識。(5)智能收付費服務。利用車輛的ETC設備和電子車牌等與交通收費設備進行雙向通訊,地面交通不停車、自動化收費、余額查詢,自動車輛辨識和影像執法。(6)交通信息管理服務。對包括道路條件、交通狀況、服務設施位置和導游等信息的實時采集,通過廣播、CMS、電視等方式實現交通信息的實時發布,交通狀況信息交互式服務,車輛的信息、定位及導航、交通、旅游等信息服務,駕駛員信息等。(7)應急及緊急救援服務.應急車輛的通訊、交通信號引導、定位與調度管理,車輛故障和事故求援,應急物資的配置和調度,事件自動偵測,突發事件應急指揮。(8)先進車輛控制及安全服務。結合電腦、傳感器、通信和電子自動控制技術的防撞預警,路口行人觸動及警示接近車輛,車輛前路狀況警示,車輛自動停放、自動檢測,車與車之間通訊。

5 結語

本文在總結國內外相關研究理論成果和實踐經驗的基礎上,通過對智慧交通系統進行深入的探討和研究,論證智慧交通系統在我國當前情況下的可行性和需求性,從而為我國建設適合我國國情的智慧交通系統提供一種設想和參考。

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