物聯(lián)網(wǎng)在智能交通中的應用論文

..電子信息學院〔2014-2015學年第一學期〕論文題目：物聯(lián)網(wǎng)在智能交通中的應用指導教師：正蘭專業(yè)：物聯(lián)網(wǎng)工程班級組別：1491102班第六組成員：余鑫錦朋吳小康瑞譚陽子纖二〇一四年十二月三十日物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能交通中的應用工程學院第六組摘要：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。文章以智能交通中的信號實時采集、動態(tài)控制誘導、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、電子標簽、地理信息系統(tǒng)及定位技術(shù)在智能交通中的應用情況，整體描述了物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)的智能交通的具體實現(xiàn)。關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)智能交通動態(tài)誘導電子標簽地理信息系統(tǒng)一、物聯(lián)網(wǎng)工程應用概述隨著經(jīng)濟的開展和社會的進步，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)興旺國家和開展中國家面臨的嚴峻問題。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，越來越受到國外政府決策部門和專家學者的重視，在許多國家和地區(qū)也開場了廣泛的應用。隨著近兩年物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在國的迅捷開展，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，社會各界對物聯(lián)網(wǎng)"理解〞不一，專家對物聯(lián)網(wǎng)解讀各有側(cè)重。一般認為，物聯(lián)網(wǎng)指通過射頻識別、傳感器網(wǎng)絡、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，進展信息交換和通訊，以實現(xiàn)智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡。1999年由麻省理工學院Auto-ID研究中心提出物聯(lián)網(wǎng)概念，它實質(zhì)上等于RFID技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)的結(jié)合應用。2005年，ITU在"TheInternetofThings"報告中對物聯(lián)網(wǎng)概念進展擴展，提出任何時刻，任何地點，任意物體之間的互聯(lián)，無所不在的網(wǎng)絡和無所不在計算的開展愿景，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用。相對于以前以環(huán)形線圈和視頻為主要手段的車流量檢測及依此進展的被動式交通控制，物聯(lián)網(wǎng)時代的智能交通，全面涵蓋了信息采集、動態(tài)誘導、智能管控等環(huán)節(jié)。通過對機動車信息和路況信息的實時感知和反響，在GPS、RFID、GIS等技術(shù)的集成應用和有機整合的平臺下，實現(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，通過對信息空間的虛擬化車輛的智能管控實現(xiàn)對真實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，實現(xiàn)了車輛信息和路網(wǎng)狀態(tài)的實時采集，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"事前預判〞這一主動警務模式，是智能交通領(lǐng)域管理體制的深刻變革。二、國外交通物聯(lián)網(wǎng)的開展現(xiàn)狀美國、日本、歐盟在交通物聯(lián)網(wǎng)方面投入了大量的力量進展研究、開發(fā)和應用，在交通物聯(lián)網(wǎng)的開展上處于世界領(lǐng)先地位。我國在交通物聯(lián)網(wǎng)的研究應用方面起步相對較晚，但目前已大力重視交通物聯(lián)網(wǎng)的研究工作以促進其開展。portation，USDOT〕將VII更名為IntelliDrive。為了實現(xiàn)更平安、更智能、更環(huán)保的駕駛，更加強調(diào)了交通平安的重要性［2］。IntelliDrive工程特點如下：a〕平安。通過使用車—車、車—路無線通信技術(shù)，感知車輛周圍360°圍的危險。b〕移動性。使用多種信息技術(shù)，向出行者和運輸管理者提供多種實時交通信息。c〕環(huán)保。通過提供實時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為美國道路交通提供了更好的平安性能和駕駛效率，它通過開發(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。當駕駛員沒有作出及時反響時，車輛能夠自動作出響應來防止碰撞。這樣明顯提高了預防和減輕碰撞的能力；同時，運輸系統(tǒng)管理者、車輛運營商、出行者都能得到所需的交通信息，以便在效率、運輸本錢、平安方面作出動態(tài)的決策，實現(xiàn)高效的客運和貨運［3］。在IntelliDrive的長期規(guī)劃中，將充分利用物聯(lián)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)進一步擴展其應用功能。該研究方案從2009年開場啟動，第一階段為2010—2014年，旨在建立一個全國圍的、多種交通方式聯(lián)運的地面交通系統(tǒng)。該系統(tǒng)的特色在于構(gòu)建一個交通網(wǎng)絡環(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，從而最大化實現(xiàn)交通平安性、移動性和環(huán)保性。方案主要集中研究實時交通數(shù)據(jù)的采集和管理以及動態(tài)移動應用〔dynamicmobilityapplications〕這兩個方面。實時交通數(shù)據(jù)采集和管理研究工程旨在構(gòu)建一個開發(fā)環(huán)境來支持對實時交通數(shù)據(jù)的采集、管理、集成和應用；實時交通數(shù)據(jù)包括平安狀況、環(huán)境因素、擁堵信息、運輸本錢等。實時交通數(shù)據(jù)源頭不僅可以是交通管理中心、車輛定位系統(tǒng)、移動設(shè)備、IntelliDrive應用等，還可以是收費站、停車場和車站等。這些數(shù)據(jù)經(jīng)過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交通系統(tǒng)的效率方面都將發(fā)揮重要作用。動態(tài)移動應用研究重心在于對實時交通數(shù)據(jù)的應用方面，通過無線技術(shù)充分利用采集的數(shù)據(jù)針對公共部門管理者開發(fā)有價值的多模式應用程序［4］。2007年，歐洲開場了EasyWay方案整合交通道路系統(tǒng)。EasyWay將持續(xù)七年時間，到2013年完畢，旨在促進歐洲交通物聯(lián)網(wǎng)的開展，主要應用效勞包括旅行者信息效勞、交通管理效勞以及貨運和物流效勞等。EasyWay在之前的開展根底上，提出了新的綜合性框架來改善交通擁堵、減少事故和對環(huán)境的影響，通過改善現(xiàn)有的根底設(shè)施和系統(tǒng)、填補網(wǎng)絡覆蓋缺口和確保走廊效勞的連續(xù)性來提高效勞水平［5］。日本政府多項政策推動著日本交通物聯(lián)網(wǎng)的開展，2006年，日本制定"新IT改革戰(zhàn)略〞，重點推進車路協(xié)同系統(tǒng)，旨在實現(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］，在實現(xiàn)交通電子政務的同時，致力于通過物聯(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〞，推動綠色出行，短期方案目標是通過利用車輛探測技術(shù)來保證交通的暢通，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、工程實例1.電子收費(ElectronicTollCollection，ETC)系統(tǒng)是我國首例在全國圍得到規(guī)模應用的智能交通系統(tǒng)，它能夠在車輛以正常速度行駛過收費站的時候自動收取費用，降低了收費站附近產(chǎn)生交通擁堵的概率。在這種收費系統(tǒng)中，車輛需安裝一個系統(tǒng)可唯一識別的稱之為電子標簽的設(shè)備，且在收費站的車道或公路上設(shè)置可讀/寫該電子標簽的標簽讀寫器和相應的計算機收費系統(tǒng)。車輛通過收費站點時，駕駛員不必停車交費，只需以系統(tǒng)允許的速度通過，車載電子標簽便可自動與安裝在路側(cè)或門架上的標簽讀寫器進展信息交換，收費計算機收集通過車輛信息，并將收集到的信息上傳給后臺效勞器，效勞器根據(jù)這些信息識別出道路使用者，然后自動從道路使用者的賬戶中扣除通行費。現(xiàn)在各大銀行也支持ETC業(yè)務辦理，方便快捷，例如中國銀行、中國工商銀行、中國建立銀行、華夏銀行等均可辦理。目前ETC產(chǎn)品主要應用于高速公路及道橋收費系統(tǒng)。根據(jù)交通運輸部"十二五〞開展規(guī)劃，"十二五〞期間，全國ETC車道將到達6000條，電子標簽的用戶將到達500萬個。在今年3月份，交通運輸部發(fā)文啟動了ETC全國聯(lián)網(wǎng)建立，力爭在2015年底根本實現(xiàn)全國ETC聯(lián)網(wǎng)，未來ETC在城市智能交通領(lǐng)域?qū)⒂袕V闊的市場前景。2.交通信號控制系統(tǒng)采用三層分布式構(gòu)造，信號機通過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：信號控制中心、通信局部和路口局部。具體如圖5所示。交通信號控制系統(tǒng)架構(gòu)具體描述如下：信號控制中心設(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)庫效勞器、客戶端等。通信局部主要包括光端機和通信網(wǎng)絡，信號控制點采用光端機與中心設(shè)備相連，通信接口采用RJ45口。路口局部設(shè)備主要包括信號機、檢測器等，信號機根據(jù)車輛檢測器所檢測的交通信息〔包括車流量等〕實時調(diào)整路口控制方案〔信號周期和綠信比〕，實現(xiàn)路口的有序控制[7]。圖5.交通信號控制系統(tǒng)層級構(gòu)造圖6.交通信號控制系統(tǒng)邏輯構(gòu)造圖系統(tǒng)在邏輯構(gòu)造從上而下為中心級、區(qū)域級、路口級三級〔見圖6〕，功能劃分描述如下：中心級控制：主要完成全區(qū)域的管理和全市級的交通控制功能，包括參數(shù)設(shè)置、區(qū)域監(jiān)視、勤務控制等。區(qū)域級控制：主要完成區(qū)域信號機的交通信息采集、處理、預測及優(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)化預測功能是對本區(qū)域路口進展戰(zhàn)略級的優(yōu)化，對周期長、綠信比、相位差進展第一級優(yōu)化。區(qū)域控制效勞器同時負責本區(qū)域信號機的控制與監(jiān)視。路口級控制：完成交通信息采集和上傳，完成中心控制方案的執(zhí)行。同時要根據(jù)路口的實際交通需求，在中心優(yōu)化根底上實時調(diào)整綠燈時間，使信號配時最大程度的適應路口情況，到達最正確程度的暢通。信號控制系統(tǒng)的交通信號控制機與上位機間應采用先進標準的數(shù)據(jù)通信協(xié)議，以便于系統(tǒng)今后擴展。信號控制系統(tǒng)須具有以下控制功能：黃閃、全紅、手動、遙控、單點定周期、單點多時段、單點全感應、單點半感應、綠波控制、二次行人過街控制、實時自適應優(yōu)化控制、感應式線協(xié)調(diào)控制、多時段定時控制、倒計時實時通信功能、公交優(yōu)先控制功能、緊急車輛優(yōu)先控制、強制控制、勤務預案控制等功能。基于地圖的交通監(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，顯示干預線控執(zhí)行狀態(tài)，監(jiān)視勤務預案執(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)，手動突發(fā)事件控制，突發(fā)事件監(jiān)視。結(jié)語：物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能交通控制領(lǐng)域的應用，將全面提升智能交通的管控水平和信息效勞水平，實現(xiàn)從現(xiàn)場物理實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化分析和交通管理模式的轉(zhuǎn)變提供了強大的科技保障，也為降低能耗、改善環(huán)境污染、提升城市形象提供了先進的技術(shù)支撐，具有巨大的社會效益和經(jīng)濟效益。參考文獻：[1]野,王晶波,董利波.物聯(lián)網(wǎng)在智能交通中的應用研究[J].移動通信,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態(tài)誘導系統(tǒng)[J].工業(yè)大學碩士學位論文,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)研究進展[J].汽車工業(yè)學院學報,2010.24(2):p.30-36.[4]建湖，王明華.動態(tài)交通信息采集技術(shù)比擬分析[J].交通標準化,2009(194):p.42-