高速公路货物运输物联网体系架构探讨

潘斯航

（长安大学 汽车学院，陕西 西安 710064）

高速公路货物运输物联网体系架构探讨

潘斯航

Pan Sihang

（长安大学 汽车学院，陕西 西安 710064）

随着高速公路信息化水平不断提高，公路运输行业中通讯信息网络也正朝着数据化、移动化和多媒体化方向发展，有了全球定位系统、地理信息系统和数据库的建立，使得物联网在高速公路货物运输方面基本满足推广和应用的需要。文中在论述物联网基本概念及技术架构的基础上，从3个不同角度对高速公路货运的物联网体系结构进行探讨，主要包括高速公路货运感知信息综合处理体系结构、高速公路货运应用系统体系结构和高速公路货运业务运营支持平台结构，从而为物联网在高速公路货运的推广和应用提供了有效的技术支持。

高速公路货物运输；物联网；体系结构

1 概 述

物联网是指基于互联网、传统电信网等信息承载体，使所有能够被独立寻址的普通物理对象实现互联互通的网络[1]。概括地说就是物物相连的互联网，即通过射频识别（RFID）、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网相连接，进行信息交换和通讯，以实现对物品的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。

从技术架构上来看，物联网可分为 3层：感知层、网络层和应用层[2]。感知层由各种传感器以及传感器网关构成，感知层是物联网发展和应用的基础，它的作用相当于人的眼、耳、鼻、喉和皮肤等神经末梢，是物联网识别物体，采集信息的来源，其主要功能是识别物体，采集信息；网络层立足于感知层，它是由各种私有网络、互联网、有线和无线通讯网、网络管理系统和云计算平台等组成，相当于人的神经中枢和大脑，负责传递和处理感知层获取的信息；应用层是物联网和用户（包括人、组织和其他系统）的接口。物联网的体系架构如图1所示。

根据我国物联网“十二五”规划，物联网重点应用领域包括智能交通、智能物流等，每个领域物联网应用的质量都会给我国整个物联网产业带来直接的影响[3]。高速公路 “十二五”发展规划和高速公路“十二五”信息化规划为高速公路货物运输的物联网整体规划提供了一个非常好的支撑，如今 20个省（区、市）实现了高速公路联网监控，路网监控与信息采集设备布设逐步加密，部分高速公路重要路段实现了全程监控；开发了1:250 000全要素全国公路电子地图、1:50 000全国农村公路电子地图等；各地建设了超限运输车辆监控、治超监测站远程监控等系统，部分省市实现了省内监测站点治超管理信息联网，车辆超载超限率控制在 5%以内，在治超工作中发挥了重要作用。随着高速公路信息化水平不断提高，公路运输行业中通讯信息网络也正朝着数据化、移动化和多媒体化方向发展，有了全球定位系统、地理信息系统和数据库的建立，使得物联网在高速公路货物运输方面基本满足推广和应用的需要。

文中在论述物联网基本概念及技术架构的基础上，从 3个不同角度探讨高速公路货运的物联网体系结构，包括高速公路货物运输感知信息综合处理体系结构、高速公路货物运输应用系统体系结构、高速公路货物运输业务运营支持平台结构，从而为物联网在高速公路货运的推广和应用提供了有效的技术支持。

2 物联网技术应用于高速公路货物运输的重要意义

据统计，2013年国民生产总值是47.3万亿元，物流产值占国民生产总值的 18%，约为 8.5万亿元，而高速公路货运总收入为1.2万亿元，大约占物流产值的 14%。因此，必须对高速公路货物运输给予高度重视，而高速公路信息技术的发展在一定程度上提升了高速公路货物运输的专业化水平，尤其是物联网技术在高速公路货物运输中的运用更是对公路物流的发展起到了不可忽视的作用。物联网技术的使用提高了高速公路收费管理效率和服务水平。如今，高速公路收费方式大部分是人工取发IC卡，是以一定间隔在高速公路上或高速公路的入口和出口处设立收费站。但这类收费站通常都存在交通拥挤、现金处理繁琐、换卡逃费和逃逸交费（驾驶员绕过收费站）等问题。人工收费站会在路中间设置栏杆，只有在付费之后栏杆才会自动升起放车通行。当车流量很大时会排起很长的队，严重影响了车辆的通行效率。随着物联网相关产品技术日益成熟，高速公路智能化不断提高，将来出入高速不只是取发IC卡的过程，而是拥有一套完整的高速公路车载信息服务系统的过程。现有高速公路路段已经对高速公路干线、互通立交、隧道等重点路段进行监视，一些车流量大的高速公路上已经部署全程监控系统，实现对交通流量和交通运行情况的监视。随着物联网技术应用，高速公路收费、监控系统将摆脱传统的单一收费、监控功能，必将与公路沿线行驶车辆测速抓拍系统、卡口车辆识别系统、交通事件检测和分析系统、车辆多路径识别系统以及关键点气象信息检测系统组成智能交通物联网系统，通过后台核心服务器进行数据挖掘、采集、分析和处理等过程，把实时交通路况信息与预测路况信息发布到高速公路前端可变情报板和高速公路智能车载信息服务系统单元设备上，通过物联网智能化技术，最大限度地提高高速公路通行能力和服务能力。

3 高速公路货物运输物联网体系结构

高速公路货运物联网以提高高速公路运输市场竞争能力、增运增收为目标，向货主提供优质服务。高速公路物联网应用目标：一是提高高速公路运输效率和安全，二是更好地服务货主、提高服务水平。文中设计的高速公路货运物联网体系结构，包括高速公路货物运输感知信息综合处理体系结构、高速公路货物运输应用系统体系结构和高速公路货物运输业务运营支持平台结构。

3.1 高速公路货物运输感知信息综合处理体系结构

高速公路货物运输物联网感知信息综合处理体系结构采用经典的物联网 3个层次体系结构，底层属于信息识别层，是用来感知数据的感知层；第 2层网络层属于信息传输层；顶层则是信息内容应用层。体系结构如图2所示。

第1层感知层以传感器、RFID、二维识别码等技术，实现对“物”的识别。

第2层网络层通过Internet、专用网、广电网络、无线通讯网络等实现“物与物”之间的通讯和信息的共享。

第 3层应用层是高速公路货物运输信息感知中心，实现物联网下的高速公路货运的数据服务业务支撑，其中包含多个应用系统。

3.2 高速公路货物运输应用系统体系结构

高速公路货物运输物联网应用系统应结合高速公路货运业务、运营体制，有效集成先进的通讯、自动控制、信息处理、计算机、传感等技术，提供涵盖融合通讯、高速公路货运业务信息化、辅助运营等端到端解决方案，保障高速公路货运核心业务的安全高效和核心资产的增值[4]。文中设计的高速公路货运应用系统体系结构如图3所示。

高速公路货物运输物联网综合应用系统体系可以为高速公路货运作业信息化提供核心平台支撑，在核心平台上可以根据高速公路货运业务需求进行快速定制开发，实现高速公路货运生产建设智能化、客货营销社会化、经营管理现代化、安全监控可靠化。

3.3 高速公路货物运输业务运营支持平台结构

高速公路货物运输业务运营物联网体系结构是相对于传统的物联网3层结构的一个4层平台，其中物联网业务运营支持平台（Business Operation Support Platform，BOSP）是高速公路货运业务运营物联网体系结构的核心，它与其他客户关系管理系统（Custom Relationship Management，CRM）、业务支撑系统（Business Support System，BSS）、运营支撑系统（Operation Support System，OSS）和管理支撑系统（Management Support System，MSS）属于同一层，如图4所示。

4 结 论

在高速公路信息化水平不断提高的背景下，物联网在高速公路货物运输方面已经基本满足推广和需要。文中在论述物联网基本概念及技术构架的基础上，从 3个不同的角度探讨高速公路货运的物联网体系结构，包括高速公路运输感知信息综合处理体系结构、高速公路货物运输应用系统体系结构和高速公路货物运输业务运营支持平台结构，从而为物联网在高速公路货运的推广和应用提供了有效的技术支持。

[1]Koshizuka N，Sakamura K. Ubiquitous ID：Standards for Ubiquitous Computing and the Internet of Things[J]. Pervasive Computing，IEEE.2010，9 （04）：98-101.

[2]喻哗. 铁路物联网应用需求与前景规划研究[D]. 北京：北京交通大学，2012.

[3]工业和信息化部.物联网“十二五”发展规划，2011.

[4]孙其博，刘杰.物联网：概念、架构与关键技术研究综述[J]. 北京邮电大学学报，2010，33（3）：1-9.

U495

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10.14175/j.issn.1002-4581.2015.01.005

1002-4581（2015）01-0018-03

2014−10−11