物聯(lián)網的概念及其在交通運輸中的應用課件

1、物聯(lián)網的概念及其在交通運輸中的應用物聯(lián)網的概念及其在交通運輸中的應用目錄引言物聯(lián)網與智能交通智能交通物聯(lián)網行業(yè)標準智能交通物聯(lián)網商業(yè)模式物聯(lián)網平臺目錄引言 智能交通行業(yè)中無處不在利用物聯(lián)網技術、網絡和設備來實現(xiàn)交通運輸?shù)闹悄芑渑c物聯(lián)網的結合是必須的也是必然的。2011年后，交通運輸部陸續(xù)發(fā)布了公路水路交通運輸信息化十二五發(fā)展規(guī)劃和公路水路交通運輸十二五科技發(fā)展規(guī)劃，提出充分利用物聯(lián)網技術發(fā)展智能交通更是為智能交通的發(fā)展提供了新的助力。智能交通行業(yè)已被公認是物聯(lián)網產業(yè)化發(fā)展落到實際應用的最能夠取得成功的優(yōu)先行業(yè)之一，必將能夠創(chuàng)造出巨大的應用空間和市場價值，對國民經濟發(fā)展產生重要影響。一、引言

2、 智能交通行業(yè)中無處不在利用物聯(lián)網技術、網絡和設二、物聯(lián)網與智能交通 物聯(lián)網的概念于1999年由美國麻省理工大學提出，早期物聯(lián)網是依托RFID技術的物流網絡，隨著技術和應用的發(fā)展，內涵已經發(fā)生很大變化。通過信息傳感設備，按約定的協(xié)議實現(xiàn)人與人、人與物、物與物全面互聯(lián)的網絡。其主要特征是通過射頻識別、傳感器等方式獲取物理世界的各種信息，結合互聯(lián)網、移動通信網等網絡進行信息的傳送與交互，采用智能計算技術對信息進行分析處理，從而提高對物質世界的感知能力，實現(xiàn)智能化的決策和控制。二、物聯(lián)網與智能交通 物聯(lián)網的概念于1999年由美國麻國際形勢：物聯(lián)網重塑國家長期競爭力國際形勢：物聯(lián)網重塑國家長期競爭力國

3、內物聯(lián)網現(xiàn)狀北京：打造中國物聯(lián)網產業(yè)發(fā)展中心，解決擁堵，方便出行。上海：物聯(lián)網技術應用到世博的交通監(jiān)控上，通過視頻與傳感器技術結合的方式，對車輛進行監(jiān)控。江蘇：無錫惠山區(qū)經濟開發(fā)區(qū)國內首個基于物聯(lián)網的智能交通項目 惠山智能交通示范工程啟用。此外鄭州、深圳其他大中城市也開始提案應抓住機遇將物聯(lián)網技術率先應用于智能交通領域中。國內物聯(lián)網現(xiàn)狀北京：打造中國物聯(lián)網產業(yè)發(fā)展中心，解決擁堵，方物聯(lián)網的體系架構基于感知信息的應用服務傳輸感知層信息獲取并處理物品信息物聯(lián)網的體系架構基于感知信息的應用服務傳輸感知層信息獲取并處物聯(lián)網的應用架構物聯(lián)網的應用架構物聯(lián)網技術發(fā)展趨勢應用孤島 云計算平臺C-S結構 P2

4、P結構網絡通道 智能網絡互聯(lián)連接 范在互融物聯(lián)網技術發(fā)展趨勢應用孤島 云計算平臺C-S結構 P2P智能交通（ITS） 將先進的信息技術、數(shù)據通信傳輸技術、電子傳感技術及計算機軟件處理技術等有效的集成運用整個陸路、海上、航空、管道交通管理系統(tǒng)而建立的一種在大范圍內、全方位發(fā)揮作用的高效、便捷、安全、環(huán)保、舒適、實時、準確的綜合交通運輸管理系統(tǒng)，是一個系統(tǒng)工程智能交通（ITS） 智能交通物聯(lián)網人自身的通信過程：智能交通物聯(lián)網人自身的通信過程：智能交通物聯(lián)網人自身獲取、處理信息的局限性：智能交通物聯(lián)網人自身獲取、處理信息的局限性：智能交通物聯(lián)網物聯(lián)網通信技術突破局限性：智能交通物聯(lián)網物聯(lián)網通信技術突

5、破局限性：智能交通物聯(lián)網系統(tǒng)組成智能交通物聯(lián)網系統(tǒng)組成三、物聯(lián)網在交通上的應用三、物聯(lián)網在交通上的應用城市交通2000.4高速公路高速公路2002.6ZTE ITS物聯(lián)網軌道交通2006.1鐵路城市交通公路已經涉足的ITS領域城市交通公路鐵路智能交通物聯(lián)網：物聯(lián)網產業(yè)化最能夠率先成功的核心行業(yè)準備進入的ITS領域水運管道 民航水運管道 民航城市交通高速公路高速公路ZTE ITS軌道交通鐵路城市交通公水上運輸?shù)膽?利用傳感網絡和GIS等技術對黃金水道等固定設備進行監(jiān)控，對船舶等移動設備進行定位、跟蹤，當出現(xiàn)問題時及時傳輸信息，進行預警、報警和緊急救援。 例如，基于物聯(lián)網技術的便攜式節(jié)點終端，船

6、員隨身攜帶，結合船員生活必備用品增加功能，考慮到能耗問題，平時處于靜默待機狀態(tài)，一旦發(fā)生水上交通事故，船員落水時自動進入工作狀態(tài)，向外無線傳送信息，重點解決水下復雜情況下的無線信息發(fā)送距離。水上運輸?shù)膽?利用傳感網絡和GIS等技術對黃金水道等鐵路運輸?shù)膽?早在2001年，RFID技術就已經運用在鐵路車號自動識別系統(tǒng)中，成為物聯(lián)網目前在我國鐵路運輸領域運用最早的成熟典范。該系統(tǒng)主要由車輛標簽、地面AEI設備、車站CPS設備、列檢復示系統(tǒng)、鐵路局AEI監(jiān)控中心設備、標簽編程網絡等部分組成。 近年來，隨著我國高速鐵路、客運專線建設步伐的加快，對鐵路信息化水平的要求越來越高，鐵路通信信息網絡也正朝

7、著數(shù)據化、寬帶化、移動化和多媒體化的方向發(fā)展，各方面的條件已經基本滿足了物聯(lián)網在鐵路運輸領域的推廣和應用。其中主要發(fā)展趨勢在以下方面：客票防偽與識別集裝箱追蹤管理與監(jiān)控倉庫管理鐵路運輸?shù)膽?早在2001年，RFID技術就已經運用在鐵路城市軌道交通的應用售檢票系統(tǒng) 使用物聯(lián)網技術中的射頻卡技術，目前已經廣泛應用的有自動售票、檢票、記錄乘客出行OD車站，正在研究和需要推廣的是與移動通信設備手機的聯(lián)合作用，提高方便程度。通信與信號系統(tǒng) 通過物聯(lián)網技術中的傳感技術對城市軌道交通周圍的聲音、圖像和其他相關數(shù)據收集并傳輸?shù)娇刂浦行?，再通過信號處理和信息融合技術對控制中心的信號信息進行處理，以對城市軌道交

8、通的運營和信號進行智能化管理。自動操縱技術（ATO）對于北京地鐵的發(fā)車間隔來說，在基于物聯(lián)網智能交通體系下，比如由2分縮短到1分半鐘，正是通過對各種信息的采集、復雜度極高的處理來實現(xiàn)的。監(jiān)控系統(tǒng)城市軌道交通的應用售檢票系統(tǒng)高速公路交通的應用監(jiān)控系統(tǒng) 利用傳感網絡對高速公路進行全程監(jiān)控，發(fā)現(xiàn)異常情況及時定位，快速傳輸和發(fā)布信息，并及時處理。同時對車輛的違章行為進行監(jiān)控，及時發(fā)布處罰措施。收費系統(tǒng) 利用RFID等技術實現(xiàn)高速公路的智能收費管理，包括不停車收費等。這樣減少了高速公路管理者的工作，同時避免了高速公路收費站排隊過長的現(xiàn)象。通信系統(tǒng) 利用物聯(lián)網技術，提高信息采集與傳輸?shù)男屎蜏蚀_性，實現(xiàn)聲

9、音、圖像和數(shù)據的有效傳輸。例如，與監(jiān)控系統(tǒng)合作，當前方路段發(fā)生緊急事件時，通過信號系統(tǒng)向后方車輛發(fā)布信息，引導其改道或進行其他行為。實現(xiàn)人車交互和車車交互。高速公路交通的應用監(jiān)控系統(tǒng)城市道路智能交通的應用影響城市道路通暢的基本因素為：人、車、路、環(huán)境這四個基本元素。智能交通物聯(lián)網系統(tǒng)應該分為以下主要功能模塊：信息監(jiān)測感知系統(tǒng) 通過磁、RFID、GPS等傳感器手段檢測道路車輛實時流量；通過雷達等傳感器手段監(jiān)測車輛實時車速；通過視頻傳感器畫面實時監(jiān)測交通事故事件。通過以RFID技術和傳感器技術在獲取物體接入的智能的狀態(tài)信息，對物理世界和虛擬世界進行建立。信息網絡系統(tǒng) 傳感器采集的信息可以通過互聯(lián)網

10、、3G（4G）或其他方式將數(shù)據發(fā)送至數(shù)據處理中心，組成大規(guī)模網絡。有了虛擬世界以后可以通過實時數(shù)據的采集，經過大量的網絡智能化的計算形成物和物相連，形成整個系統(tǒng)協(xié)同的運作。信息處理與決策系統(tǒng) 包括網絡數(shù)據收集中心；數(shù)據智能處理分析中心；智能交通路線誘導系統(tǒng)；照能控制系統(tǒng)；交通環(huán)境控制系統(tǒng)等城市道路智能交通的應用影響城市道路通暢的基本因素為：人、車、城市道路智能交通的應用 通過物聯(lián)網的RFID技術、傳感器網絡、移運通信等支撐技術，可以建設城市地面交通智能管理平臺，包括中心城區(qū)流量實時監(jiān)測與動態(tài)誘導系統(tǒng)、機動車定點測速系統(tǒng)、闖禁車輛智能抓拍系統(tǒng)和交通信號燈智能控制系統(tǒng)等子系統(tǒng)。同時也可建設停車場智

11、能誘導和管理系統(tǒng)，實現(xiàn)信息查詢、車位預約和自動收費等功能。 多個終端節(jié)點將各自采集并初步處理后的信息通過匯聚節(jié)點匯聚到網關節(jié)點，進行數(shù)據融合，獲得道路車流量與車輛行使速度等信息，從而為路口交通信號控制提供精確的輸入信息。通過給終端節(jié)點安裝溫濕度、光照度、氣體檢測等多種傳感器，還可以進行路面狀況、能見度、車輛尾氣污染等檢測。城市道路智能交通的應用 通過物聯(lián)網的RFID技術、傳感未來中國ITS物聯(lián)網“模型”未來中國ITS物聯(lián)網“模型”四、智能交通物聯(lián)網行業(yè)標準四、智能交通物聯(lián)網行業(yè)標準發(fā)展智能交通物聯(lián)網時機成熟硬件與通信成本顯著下降ITS物聯(lián)網所需的移動網絡及無線通信技術已經成熟政府要求、綠色環(huán)保

12、交通理念的推廣移動通信網絡IP化，運營商積極投身物聯(lián)網大潮經濟發(fā)展刺激交通的發(fā)展ITS物聯(lián)網發(fā)展機遇發(fā)展智能交通物聯(lián)網時機成熟硬件與通信成本顯著下降ITS物聯(lián)網企業(yè)及交通物流的IOT應用大部分基于私有網絡，滿足用戶小范圍的需求行業(yè)應用逐漸由私有網絡轉移到運營商網絡IOT應用轉移到運營商提高的低成本網絡，運營商能為行業(yè)提高無所不在的覆蓋、移動性和可靠性IOT應用主要集中在不同垂直行業(yè)，如礦產、電力IOT應用逐漸引起個人生活重視，尤其交通行業(yè)個人物聯(lián)網應用開始普及，并進入運營的運營范疇。如IITS中智能停車、GPS跟蹤、信息查詢等PIS服務傳統(tǒng)技術實現(xiàn)交通的間斷性跟蹤、語音服務，信息采集無法實時、

13、有效城市交通擁堵問題促進ITS物聯(lián)化新的信息采集技術、識別感知技術、傳輸技術實現(xiàn)信息采集，調度運營信息化企業(yè)及交通物流的IOT應用行業(yè)應用逐漸由私有網絡轉移到運營商國內IOT標準組織國內IOT標準組織國內物聯(lián)網發(fā)展階段國內物聯(lián)網發(fā)展階段29四、對國民經濟的影響交通運輸業(yè)是國民經濟的命脈，是經濟發(fā)展的重要組成部分。交通運輸作為基礎產業(yè)，它是其他產業(yè)快速發(fā)展的先決條件，是社會經濟發(fā)展的橋梁和紐帶，其發(fā)展水平必須與其他產業(yè)的發(fā)展相適應。國際金融危機爆發(fā)以來，為盡快擺脫危機影響，許多國家都在尋求和培育新的經濟增長點。正是在這種大背景下，全面建設和推廣物聯(lián)網被提上議事日程?；谖锫?lián)網技術的智能交通為交通

14、運輸業(yè)帶來飛躍發(fā)展，改變傳統(tǒng)交通基礎設施建設和交通管理理念，極大的促進交通運輸和國民經濟各行業(yè)的發(fā)展。31四、對國民經濟的影響交通運輸業(yè)是國民經濟的命脈，是經濟發(fā)30四、對國民經濟的影響（1）優(yōu)化產業(yè)結構，增加企業(yè)競爭力基于物聯(lián)網的智能交通基礎設施的建設將拉動經濟的快速發(fā)展，交通基礎設施以及物聯(lián)網終端的建設可以拉動其他產業(yè)的發(fā)展。它的建設和發(fā)展，將從整體上改善城市經濟的運行效率，提高全社會的經濟效益，為其他產業(yè)的生產和消費服務。同時，將帶動和促進相關產業(yè)如旅游業(yè)、社區(qū)服務業(yè)、住房、電子商務等產業(yè)的發(fā)展，并提高制造業(yè)、加工業(yè)的核心競爭力。 基于物聯(lián)網的交通智能化涉及的基礎設施、車載終端、感知終端

15、和傳輸處理設備需求巨大，這樣以來對于制造業(yè)來說，可以以先進的技術手段為依托，增加企業(yè)利潤，擴大市場，提升企業(yè)競爭力。 以汽車行業(yè)為例：在物聯(lián)網技術應用與智能交通中，把物聯(lián)網建設與汽車產業(yè)的需要緊密結合起來，并積極開拓研制相關產品、推出相關服務以適應新形勢的需要，搶占汽車產業(yè)未來信息服務系統(tǒng)的高端市場。據預測，2020年我國汽車保有量將達到1.3至1.5億輛，保有量達到千人120輛以上，很有可能超過美國成為世界上最大的汽車制造國，也將是世界上汽車市場潛力最大的國家，屆時將產生巨大的經濟效益。 物流業(yè)以及城市用地的節(jié)約等32四、對國民經濟的影響（1）優(yōu)化產業(yè)結構，增加企業(yè)競爭力31四、對國民經濟的

16、影響（2）促進國民經濟的可持續(xù)發(fā)展基于物聯(lián)網的智能交通在提高我國經濟增長質量、助力國民經濟的可持續(xù)發(fā)展中發(fā)揮著舉足輕重的作用。物聯(lián)網技術在智能交通領域的應用與普及，可以促進傳感技術、信息處理技術等高新技術在我國的發(fā)展，有利于資源消耗型增長方式向高新技術型增長方式的轉變。而物聯(lián)網帶來的節(jié)能減排作用，在實現(xiàn)社會經濟健康增長的同時，保護自然環(huán)境，實現(xiàn)科學和諧發(fā)展。據統(tǒng)計全國汽車發(fā)動機空轉的時間每減少1 分鐘，就可減少1000噸汽油轉化的廢氣排放。據北京交管部門統(tǒng)計，車輛在路口擁堵1分鐘，擁堵距離將達到100米，至少需要5分鐘的時間才能恢復正常。有了智能控制系統(tǒng)后，通過埋設的感應線圈，控制系統(tǒng)可以實時

17、掌握車流量的大小，并根據車流量，自動調整放行時間。系統(tǒng)還具有公交優(yōu)先控制功能，可優(yōu)先放行行駛至路口的公交車輛，使公交線路運行提速10%。這樣可以減少資源的消耗，減少汽車尾氣排放數(shù)量。另外，照能控制系統(tǒng)以及基于物聯(lián)網的智能交通的發(fā)展可以促進新能源汽車的應用，使新能源汽車漸漸普及使用，達到節(jié)能減排的效果。33四、對國民經濟的影響（2）促進國民經濟的可持續(xù)發(fā)展32四、對國民經濟的影響（3）方面人民生活，提高人們出行效率物聯(lián)網技術應用于交通行業(yè)之后，能夠實現(xiàn)交通信息的及時傳輸，和交通設備管理和控制的自動化。對出行者來說，信息的及時傳輸和公開大大方便了出行，減少了出行中的繞行和擁堵點擴大的現(xiàn)象，大大提高

18、了交通運輸系統(tǒng)的運行效率和可靠性，縮短了乘客的出行時間。例如，無錫惠山智能交通物聯(lián)網示范工程，數(shù)字攝像機、智能信號機、光纖線路、無線地磁傳感器等一系列現(xiàn)代化信息傳輸設備，已陸續(xù)安裝在惠山新城36平方公里內的主要路口和路段，錫澄路、惠山大道等主干道路的交通通行能力有望提高10%以上。項目建成后，市民將在智能交通系統(tǒng)引導下，能夠用最少的時間、最快的速度到達出行目的地。34四、對國民經濟的影響（3）方面人民生活，提高人們出行效率33四、對國民經濟的影響（4）事故的預防以及快速處理，減少損失采用物聯(lián)網技術，實現(xiàn)交通過程中車輛信息之間相互交互，建立車、地、設備物聯(lián)系統(tǒng)，可以智能感知車輛位置、速度和距離，有效預防交通事故的發(fā)生。而且在發(fā)生事故或者車輛故障時，根據實時監(jiān)控系統(tǒng)和感知系統(tǒng)，可以及時發(fā)現(xiàn)，并且給出智能處理方案，采取合理的處理措施。目前北京大部分時間主干道都在飽和交通量以上運轉，交通非常脆弱，一個點發(fā)生意外事件都可能造成局部擁堵，這就要求交管部門對意外交通事件快速發(fā)現(xiàn)、快速出警、快速處