物聯(lián)網(wǎng)在智能交通中的應(yīng)用論文

..電子信息學(xué)院〔2014-2015學(xué)年第一學(xué)期〕論文題目：物聯(lián)網(wǎng)在智能交通中的應(yīng)用指導(dǎo)教師：正蘭專業(yè)：物聯(lián)網(wǎng)工程班級(jí)組別：1491102班第六組成員：余鑫錦朋吳小康瑞譚陽(yáng)子纖二〇一四年十二月三十日物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能交通中的應(yīng)用工程學(xué)院第六組摘要：本文主要介紹了基于物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)的智能交通信號(hào)采集與控制體系，指出了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和智能交通領(lǐng)域的相互融合趨勢(shì)。文章以智能交通中的信號(hào)實(shí)時(shí)采集、動(dòng)態(tài)控制誘導(dǎo)、最優(yōu)路徑規(guī)劃等環(huán)節(jié)入手，闡釋了各種智能傳感器、電子標(biāo)簽、地理信息系統(tǒng)及定位技術(shù)在智能交通中的應(yīng)用情況，整體描述了物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)的智能交通的具體實(shí)現(xiàn)。關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)智能交通動(dòng)態(tài)誘導(dǎo)電子標(biāo)簽地理信息系統(tǒng)一、物聯(lián)網(wǎng)工程應(yīng)用概述隨著經(jīng)濟(jì)的開展和社會(huì)的進(jìn)步，城市人口增多，汽車的數(shù)量持續(xù)增加，交通擁擠和堵塞現(xiàn)象日趨嚴(yán)重，由此引發(fā)的環(huán)境噪聲、大氣污染、能源消耗等已經(jīng)成為現(xiàn)在全球各工業(yè)興旺國(guó)家和開展中國(guó)家面臨的嚴(yán)峻問題。智能交通系統(tǒng)〔IIS，intelligenttransportationsystem〕作為近十年大規(guī)模興起的改善交通堵塞減緩交通擁擠的有效技術(shù)措施，越來(lái)越受到國(guó)外政府決策部門和專家學(xué)者的重視，在許多國(guó)家和地區(qū)也開場(chǎng)了廣泛的應(yīng)用。隨著近兩年物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在國(guó)的迅捷開展，智能交通領(lǐng)域被賦予了更多的科技涵，在技術(shù)手段和管理理念上也引起了革命性變革[1]。目前，社會(huì)各界對(duì)物聯(lián)網(wǎng)"理解〞不一，專家對(duì)物聯(lián)網(wǎng)解讀各有側(cè)重。一般認(rèn)為，物聯(lián)網(wǎng)指通過(guò)射頻識(shí)別、傳感器網(wǎng)絡(luò)、全球定位系統(tǒng)等信息傳感設(shè)備，按約定的協(xié)議，把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)連接起來(lái)，進(jìn)展信息交換和通訊，以實(shí)現(xiàn)智能化識(shí)別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)。1999年由麻省理工學(xué)院Auto-ID研究中心提出物聯(lián)網(wǎng)概念，它實(shí)質(zhì)上等于RFID技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)的結(jié)合應(yīng)用。2005年，ITU在"TheInternetofThings"報(bào)告中對(duì)物聯(lián)網(wǎng)概念進(jìn)展擴(kuò)展，提出任何時(shí)刻，任何地點(diǎn)，任意物體之間的互聯(lián)，無(wú)所不在的網(wǎng)絡(luò)和無(wú)所不在計(jì)算的開展愿景，除RFID技術(shù)外，傳感器技術(shù)、納米技術(shù)、智能終端等技術(shù)將得到更加廣泛的應(yīng)用。相對(duì)于以前以環(huán)形線圈和視頻為主要手段的車流量檢測(cè)及依此進(jìn)展的被動(dòng)式交通控制，物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的智能交通，全面涵蓋了信息采集、動(dòng)態(tài)誘導(dǎo)、智能管控等環(huán)節(jié)。通過(guò)對(duì)機(jī)動(dòng)車信息和路況信息的實(shí)時(shí)感知和反響，在GPS、RFID、GIS等技術(shù)的集成應(yīng)用和有機(jī)整合的平臺(tái)下，實(shí)現(xiàn)了車輛從物理空間到信息空間的唯一性雙向交互式映射，通過(guò)對(duì)信息空間的虛擬化車輛的智能管控實(shí)現(xiàn)對(duì)真實(shí)物理空間的車輛和路網(wǎng)的"可視化〞管控。作為物聯(lián)網(wǎng)感知層的傳感器技術(shù)的開展，實(shí)現(xiàn)了車輛信息和路網(wǎng)狀態(tài)的實(shí)時(shí)采集，從而使得路網(wǎng)狀態(tài)仿真與推斷成為可能，更使得交通事件從"事后處置〞轉(zhuǎn)化為"事前預(yù)判〞這一主動(dòng)警務(wù)模式，是智能交通領(lǐng)域管理體制的深刻變革。二、國(guó)外交通物聯(lián)網(wǎng)的開展現(xiàn)狀美國(guó)、日本、歐盟在交通物聯(lián)網(wǎng)方面投入了大量的力量進(jìn)展研究、開發(fā)和應(yīng)用，在交通物聯(lián)網(wǎng)的開展上處于世界領(lǐng)先地位。我國(guó)在交通物聯(lián)網(wǎng)的研究應(yīng)用方面起步相對(duì)較晚，但目前已大力重視交通物聯(lián)網(wǎng)的研究工作以促進(jìn)其開展。portation，USDOT〕將VII更名為IntelliDrive。為了實(shí)現(xiàn)更平安、更智能、更環(huán)保的駕駛，更加強(qiáng)調(diào)了交通平安的重要性［2］。IntelliDrive工程特點(diǎn)如下：a〕平安。通過(guò)使用車—車、車—路無(wú)線通信技術(shù)，感知車輛周圍360°圍的危險(xiǎn)。b〕移動(dòng)性。使用多種信息技術(shù)，向出行者和運(yùn)輸管理者提供多種實(shí)時(shí)交通信息。c〕環(huán)保。通過(guò)提供實(shí)時(shí)交通擁堵和其他信息，幫助出行者選擇適宜路線，減少環(huán)境污染。IntelliDrive為美國(guó)道路交通提供了更好的平安性能和駕駛效率，它通過(guò)開發(fā)和集成各種車載、路側(cè)設(shè)備以及通信技術(shù)，使得駕駛者在駕駛中能夠作出更好、更平安的決策。當(dāng)駕駛員沒有作出及時(shí)反響時(shí)，車輛能夠自動(dòng)作出響應(yīng)來(lái)防止碰撞。這樣明顯提高了預(yù)防和減輕碰撞的能力；同時(shí)，運(yùn)輸系統(tǒng)管理者、車輛運(yùn)營(yíng)商、出行者都能得到所需的交通信息，以便在效率、運(yùn)輸本錢、平安方面作出動(dòng)態(tài)的決策，實(shí)現(xiàn)高效的客運(yùn)和貨運(yùn)［3］。在IntelliDrive的長(zhǎng)期規(guī)劃中，將充分利用物聯(lián)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)進(jìn)一步擴(kuò)展其應(yīng)用功能。該研究方案從2009年開場(chǎng)啟動(dòng)，第一階段為2010—2014年，旨在建立一個(gè)全國(guó)圍的、多種交通方式聯(lián)運(yùn)的地面交通系統(tǒng)。該系統(tǒng)的特色在于構(gòu)建一個(gè)交通網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，使車輛、根底設(shè)施和公眾便攜式設(shè)備之間能夠相互通信，從而最大化實(shí)現(xiàn)交通平安性、移動(dòng)性和環(huán)保性。方案主要集中研究實(shí)時(shí)交通數(shù)據(jù)的采集和管理以及動(dòng)態(tài)移動(dòng)應(yīng)用〔dynamicmobilityapplications〕這兩個(gè)方面。實(shí)時(shí)交通數(shù)據(jù)采集和管理研究工程旨在構(gòu)建一個(gè)開發(fā)環(huán)境來(lái)支持對(duì)實(shí)時(shí)交通數(shù)據(jù)的采集、管理、集成和應(yīng)用；實(shí)時(shí)交通數(shù)據(jù)包括平安狀況、環(huán)境因素、擁堵信息、運(yùn)輸本錢等。實(shí)時(shí)交通數(shù)據(jù)源頭不僅可以是交通管理中心、車輛定位系統(tǒng)、移動(dòng)設(shè)備、IntelliDrive應(yīng)用等，還可以是收費(fèi)站、停車場(chǎng)和車站等。這些數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)處理后得到的交通擁堵、天氣、速度限制、封閉道路等信息將傳送給個(gè)人車輛。該研究工程在提高物流效率、公眾信息效勞能力以及整個(gè)交通系統(tǒng)的效率方面都將發(fā)揮重要作用。動(dòng)態(tài)移動(dòng)應(yīng)用研究重心在于對(duì)實(shí)時(shí)交通數(shù)據(jù)的應(yīng)用方面，通過(guò)無(wú)線技術(shù)充分利用采集的數(shù)據(jù)針對(duì)公共部門管理者開發(fā)有價(jià)值的多模式應(yīng)用程序［4］。2007年，歐洲開場(chǎng)了EasyWay方案整合交通道路系統(tǒng)。EasyWay將持續(xù)七年時(shí)間，到2013年完畢，旨在促進(jìn)歐洲交通物聯(lián)網(wǎng)的開展，主要應(yīng)用效勞包括旅行者信息效勞、交通管理效勞以及貨運(yùn)和物流效勞等。EasyWay在之前的開展根底上，提出了新的綜合性框架來(lái)改善交通擁堵、減少事故和對(duì)環(huán)境的影響，通過(guò)改善現(xiàn)有的根底設(shè)施和系統(tǒng)、填補(bǔ)網(wǎng)絡(luò)覆蓋缺口和確保走廊效勞的連續(xù)性來(lái)提高效勞水平［5］。日本政府多項(xiàng)政策推動(dòng)著日本交通物聯(lián)網(wǎng)的開展，2006年，日本制定"新IT改革戰(zhàn)略〞，重點(diǎn)推進(jìn)車路協(xié)同系統(tǒng)，旨在實(shí)現(xiàn)世界最平安的道路交通環(huán)境；2009年，日本制定"i-Japan戰(zhàn)略2015〞［6］，在實(shí)現(xiàn)交通電子政務(wù)的同時(shí)，致力于通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)減少交通擁堵、提高物流效率和減少CO2的排放；2010年，日本制定了"新IT戰(zhàn)略〞，推動(dòng)綠色出行，短期方案目標(biāo)是通過(guò)利用車輛探測(cè)技術(shù)來(lái)保證交通的暢通，提高物流效率，利用公共汽車優(yōu)先系統(tǒng)和公共汽車定位等系統(tǒng)增強(qiáng)公共交通系統(tǒng)使用的便利性，從而提高其使用率。三、工程實(shí)例1.電子收費(fèi)(ElectronicTollCollection，ETC)系統(tǒng)是我國(guó)首例在全國(guó)圍得到規(guī)模應(yīng)用的智能交通系統(tǒng)，它能夠在車輛以正常速度行駛過(guò)收費(fèi)站的時(shí)候自動(dòng)收取費(fèi)用，降低了收費(fèi)站附近產(chǎn)生交通擁堵的概率。在這種收費(fèi)系統(tǒng)中，車輛需安裝一個(gè)系統(tǒng)可唯一識(shí)別的稱之為電子標(biāo)簽的設(shè)備，且在收費(fèi)站的車道或公路上設(shè)置可讀/寫該電子標(biāo)簽的標(biāo)簽讀寫器和相應(yīng)的計(jì)算機(jī)收費(fèi)系統(tǒng)。車輛通過(guò)收費(fèi)站點(diǎn)時(shí)，駕駛員不必停車交費(fèi)，只需以系統(tǒng)允許的速度通過(guò)，車載電子標(biāo)簽便可自動(dòng)與安裝在路側(cè)或門架上的標(biāo)簽讀寫器進(jìn)展信息交換，收費(fèi)計(jì)算機(jī)收集通過(guò)車輛信息，并將收集到的信息上傳給后臺(tái)效勞器，效勞器根據(jù)這些信息識(shí)別出道路使用者，然后自動(dòng)從道路使用者的賬戶中扣除通行費(fèi)?，F(xiàn)在各大銀行也支持ETC業(yè)務(wù)辦理，方便快捷，例如中國(guó)銀行、中國(guó)工商銀行、中國(guó)建立銀行、華夏銀行等均可辦理。目前ETC產(chǎn)品主要應(yīng)用于高速公路及道橋收費(fèi)系統(tǒng)。根據(jù)交通運(yùn)輸部"十二五〞開展規(guī)劃，"十二五〞期間，全國(guó)ETC車道將到達(dá)6000條，電子標(biāo)簽的用戶將到達(dá)500萬(wàn)個(gè)。在今年3月份，交通運(yùn)輸部發(fā)文啟動(dòng)了ETC全國(guó)聯(lián)網(wǎng)建立，力爭(zhēng)在2015年底根本實(shí)現(xiàn)全國(guó)ETC聯(lián)網(wǎng)，未來(lái)ETC在城市智能交通領(lǐng)域?qū)⒂袕V闊的市場(chǎng)前景。2.交通信號(hào)控制系統(tǒng)采用三層分布式構(gòu)造，信號(hào)機(jī)通過(guò)RS232/RJ45與中心連接，采用RJ45網(wǎng)口形式組網(wǎng)。系統(tǒng)構(gòu)造分三層：信號(hào)控制中心、通信局部和路口局部。具體如圖5所示。交通信號(hào)控制系統(tǒng)架構(gòu)具體描述如下：信號(hào)控制中心設(shè)備主要包括中心控制效勞器、區(qū)域控制效勞器、通信效勞器、數(shù)據(jù)庫(kù)效勞器、客戶端等。通信局部主要包括光端機(jī)和通信網(wǎng)絡(luò)，信號(hào)控制點(diǎn)采用光端機(jī)與中心設(shè)備相連，通信接口采用RJ45口。路口局部設(shè)備主要包括信號(hào)機(jī)、檢測(cè)器等，信號(hào)機(jī)根據(jù)車輛檢測(cè)器所檢測(cè)的交通信息〔包括車流量等〕實(shí)時(shí)調(diào)整路口控制方案〔信號(hào)周期和綠信比〕，實(shí)現(xiàn)路口的有序控制[7]。圖5.交通信號(hào)控制系統(tǒng)層級(jí)構(gòu)造圖6.交通信號(hào)控制系統(tǒng)邏輯構(gòu)造圖系統(tǒng)在邏輯構(gòu)造從上而下為中心級(jí)、區(qū)域級(jí)、路口級(jí)三級(jí)〔見圖6〕，功能劃分描述如下：中心級(jí)控制：主要完成全區(qū)域的管理和全市級(jí)的交通控制功能，包括參數(shù)設(shè)置、區(qū)域監(jiān)視、勤務(wù)控制等。區(qū)域級(jí)控制：主要完成區(qū)域信號(hào)機(jī)的交通信息采集、處理、預(yù)測(cè)及優(yōu)化，并將控制方案下發(fā)給路口執(zhí)行。區(qū)域控制效勞器的優(yōu)化預(yù)測(cè)功能是對(duì)本區(qū)域路口進(jìn)展戰(zhàn)略級(jí)的優(yōu)化，對(duì)周期長(zhǎng)、綠信比、相位差進(jìn)展第一級(jí)優(yōu)化。區(qū)域控制效勞器同時(shí)負(fù)責(zé)本區(qū)域信號(hào)機(jī)的控制與監(jiān)視。路口級(jí)控制：完成交通信息采集和上傳，完成中心控制方案的執(zhí)行。同時(shí)要根據(jù)路口的實(shí)際交通需求，在中心優(yōu)化根底上實(shí)時(shí)調(diào)整綠燈時(shí)間，使信號(hào)配時(shí)最大程度的適應(yīng)路口情況，到達(dá)最正確程度的暢通。信號(hào)控制系統(tǒng)的交通信號(hào)控制機(jī)與上位機(jī)間應(yīng)采用先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)通信協(xié)議，以便于系統(tǒng)今后擴(kuò)展。信號(hào)控制系統(tǒng)須具有以下控制功能：黃閃、全紅、手動(dòng)、遙控、單點(diǎn)定周期、單點(diǎn)多時(shí)段、單點(diǎn)全感應(yīng)、單點(diǎn)半感應(yīng)、綠波控制、二次行人過(guò)街控制、實(shí)時(shí)自適應(yīng)優(yōu)化控制、感應(yīng)式線協(xié)調(diào)控制、多時(shí)段定時(shí)控制、倒計(jì)時(shí)實(shí)時(shí)通信功能、公交優(yōu)先控制功能、緊急車輛優(yōu)先控制、強(qiáng)制控制、勤務(wù)預(yù)案控制等功能?；诘貓D的交通監(jiān)控可以在區(qū)域/子區(qū)交通流量狀態(tài)顯示，監(jiān)視飽和度，顯示干預(yù)線控執(zhí)行狀態(tài)，監(jiān)視勤務(wù)預(yù)案執(zhí)行狀態(tài)，監(jiān)視GPS車輛，顯示路口放行狀況，監(jiān)視子區(qū)控制狀態(tài)，手動(dòng)突發(fā)事件控制，突發(fā)事件監(jiān)視。結(jié)語(yǔ)：物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能交通控制領(lǐng)域的應(yīng)用，將全面提升智能交通的管控水平和信息效勞水平，實(shí)現(xiàn)從現(xiàn)場(chǎng)物理實(shí)體的管控到信息空間中虛擬鏡像的管控，將為交通信息的情報(bào)化分析和交通管理模式的轉(zhuǎn)變提供了強(qiáng)大的科技保障，也為降低能耗、改善環(huán)境污染、提升城市形象提供了先進(jìn)的技術(shù)支撐，具有巨大的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。參考文獻(xiàn)：[1]野,王晶波,董利波.物聯(lián)網(wǎng)在智能交通中的應(yīng)用研究[J].移動(dòng)通信,2010(15):30-34.[2]葉加圣.基于FCD技術(shù)的道路交通信息采集與交通動(dòng)態(tài)誘導(dǎo)系統(tǒng)[J].工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文,2009.[3]宇峰,向濤,利.智能交通系統(tǒng)中的交通信息采集技術(shù)研究進(jìn)展[J].汽車工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào),2010.24(2):p.30-36.[4]建湖，王明華.動(dòng)態(tài)交通信息采集技術(shù)比擬分析[J].交通標(biāo)準(zhǔn)化,2009(194):p.42-