基于“物联网”的城市智慧交通系统的应用研究

赵涛

(江苏信息职业技术学院,江苏无锡 214000)

1 背景介绍

20世纪六七十年代,欧、美、日等发达国家开始重视能源与交通运行效率等问题,因此开始尝试发展一种新的交通管理系统和管理对策来达到节约能源和提高交通运行效率的目的,这就是智慧交通的雏形。目前,在智能交通系统的关键技术和应用规模上发展比较成熟的国家仍旧是欧、美、日等发达国家。从这些国家的发展情况看,在减少交通污染、缓解交通压力和处理紧急交通事件等直接性问题上智慧交通系统已经显现出明显的成效,不仅如此,智慧交通系统还为新兴产业的发展、国际竞争力的增强、国家安全的提升和世界能源短缺等问题的解决提供了一种重要战略性步骤。经过40余年的发展,欧、美、日等发达国家在智慧交通系统的开发和应用方面取得的巨大成功不仅体现在重点发展领域里面对智慧交通系统的大规模应用,更体现在对智慧交通系统框架方面的整体建设。

国内智慧交通系统的整体发展水平相比于欧、美、日等发达国家,无论是在动态化发展水平方面还是智能化发展水平方面都非常落后。当前国内的交通系统的实际情况是,路面的交通信息采集点非常少,对车、路和人方面的管理相互分离,已经建设完成的还处于初级阶段的各交通管理系统间相互独立运作,因此所能够获得的交通信息的全面性、精确性和时效性方面都不够。在具体操作上主要方式为以路口信号控制为主,在干预和管理方面还是通过人工来完成。造成以上问题的主要原因在于交通技术手段应用方面的落后和系统统筹规划的缺乏,主要表现为,由于国内对智慧交通方面快速建设的需要,因此在建设期对标准的执行度不够,在资源的应用方面缺乏整合意识,这就造成许多已有的交通系统还在重复建设,各城市之间的交通管理系统各自独立运行,缺乏一个统一的部署规划,作用非常单一。由于高度集成化的管控和决策支持平台在交通信息的采集和管理决策方面的缺乏,因此对交通的信息采集和控制等方面无法进行一个全局和综合的统一协调,交通管控的区域效率十分低下。加上目前信息技术在交通系统中集成协调运用方面水平较低,无法通过对不同信息节点的数据源进行全面的汇总和分析,造成所获取的信息决策结果在时效性和准确性方面得不到保障。目前的交通系统中除了射频识别等少数技术外,物联网技术在交通系统中的应用还十分少,基于物联网来实现的智慧交通系统更少。

当前国内已经建设完成数量可观的相互独立的交通管理系统,加上已有的大量交通管理设施、装备,当下迫切需要对这些设备和资源进行集成利用以发挥良好的综合效应,因此基于物联网的智慧交通的发展已经成为国内交通智能化发展进程中的一个必然选择。

2 智慧交通概念

图1 智慧交通系统整体架构图

图2 智慧交通系统应用架构图

现代的智慧交通的模式融合了信息、移动互联网、通讯、大数据、传感、控制、卫星定位及导航、物联网、云计算等先进的电子技术,是利用数字和智能所建立的具有全面性、时效性、精确性的综合交通管理系统。优点是提高交通运行效率、改善交通运行环境、保障交通运行安全和提高能源的利用率,能够使各交通参与者之间密切配合达到和谐统一。

3 智慧交通方案

3.1 基于物联网的智慧交通系统整体架构

文中如图1所示,智慧交通系统从整体架构上可以划分为三层:

(1)物联网感知层。物联网感知层由M2M终端和无线传感器网络组成。主要作用是采集交通运行环境中的各种数据、图片和视频等信息。(2)物联网网络层。物联网网络层主要是承载网络,包括移动通信和通信网关等通信技术。主要作用是保障物联网感知层和物联网应用层之间信息传输的通畅。(3)物联网应用层。物联网应用层由应用系统和运营支撑平台两部分组成。主要作用是将不同的交通信息提交到控制中心,控制中心可以通过这些不同的信息来进行相应的决策和服务。

3.2 基于物联网的智慧交通系统应用架构图

文中如图2所示,智慧交通系统在应用架构上分为三个主要模块:

(1)指挥控制中心。智慧控制中心交通监控系统、交通运输规划决策系统、基于物联网的道路车辆状态监控系统、交通控制系统,具有数据分析和交通运行规划决策等功能,主要是对应用子系统进行集中管理。(2)信息服务中心。信息服务中心包括智能车载导航系统、智能车流诱导系统、智能停车场信息服务系统和多渠道信息服务系统。主要是进行交通数据的共享和交通信息的发布等,为车辆和交通参与者提供及时的交通运行信息和公众服务类信息。(3)应用子系统。应用子系统包括车辆的智能辅助驾驶系统和智能防撞系统、智能私家车辆管理系统、智能公交管理系统、智能客运车辆运营管理系统、智能货运车辆运营管理系统和特种车辆运输智能管理系统、不停车收费系统和其他自动收费系统、应急系统和紧急援助系统、先进的车辆控制系统和自动公路系统。应用子系统主要对各不同职能部门的专有通道应用的实现。

4 智慧交通服务内容

(1)高度智慧的交通管理服务。利用电子通信、传感和电子控制等先进的技术来实现高度智慧的交通控制和规划、交通状态预测等功能。(2)先进的信息服务。为交通参与者提供可变资讯标识,交通运行状态广播,卫星定位及导航,电视、广播路况报道,无线通讯,交通资讯查询。(3)先进的车辆运行服务。利用ATMS、ATIS与AVCSS的技术服务来实现对车辆状况的自动定位与监视,公交等客运车辆的电脑排班、辅助调度,站内及车内信息显示,双向通讯,最佳路线引导和运营车辆咨询的查询。(4)先进的货运车辆服务。利用ATMS、ATIS与AVCSS的技术服务来实现对货运车辆的自动监视、定位、测重和自助收费,最佳路线引导,双向通讯,自动货物辨识。(5)智能收付费服务。利用车辆的ETC设备和电子车牌等与交通收费设备进行双向通讯,地面交通不停车、自动化收费、余额查询,自动车辆辨识和影像执法。(6)交通信息管理服务。对包括道路条件、交通状况、服务设施位置和导游等信息的实时采集,通过广播、CMS、电视等方式实现交通信息的实时发布,交通状况信息交互式服务,车辆的信息、定位及导航、交通、旅游等信息服务,驾驶员信息等。(7)应急及紧急救援服务.应急车辆的通讯、交通信号引导、定位与调度管理,车辆故障和事故求援,应急物资的配置和调度,事件自动侦测,突发事件应急指挥。(8)先进车辆控制及安全服务。结合电脑、传感器、通信和电子自动控制技术的防撞预警,路口行人触动及警示接近车辆,车辆前路状况警示,车辆自动停放、自动检测,车与车之间通讯。

5 结语

本文在总结国内外相关研究理论成果和实践经验的基础上,通过对智慧交通系统进行深入的探讨和研究,论证智慧交通系统在我国当前情况下的可行性和需求性,从而为我国建设适合我国国情的智慧交通系统提供一种设想和参考。

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