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物联网技术原理及在智能交通领域中的应用分析首都经济贸易大学会计学院2015级刘东奇内容摘要在过去几十年里我国交通系统的发展取得了重大的进步,然而在交通系统取得飞速发展的同时,交通事故、环境污染、能源消耗等问题却依然严峻,交通系统管理水平明显滞后于道路建设的发展。因此如何实现交通系统高效、快速、安全运行不仅是我国也是世界各国共同面对的严峻问题。随着信息技术、数据通信技术、电子控制技术和计算机等的发展,智能交通系统逐渐成为解决交通问题的最有效途径。智能交通系统就是利用各种先进技术实现车、路之间的相互联系,使车辆可以在道路上安全、舒适的运行,达到人车路的协调统一,提高运输效率,充分保障交通安全、提高能源利用率、改善环境质量。物联网技术的出现为智能交通系统的发展提供了新的动力,物联网智能交通系统是利用各种信息传感设备,如射频识别、红外感应器、全球定位系统、传感网络等技术与互联网结合,实现人、车、路的相互连接,从而实时、准确的获取交通信息,为智能交通系统的合理调度控制、充分利用各种资源等的科学决策提供基础数据。本文主要工作及研究内容主要包括：(1)从基本概念入手,介绍了物联网的工作原理、特点、物联网结构以及物联网的智能应用；同时总结了智能交通系统以及智能交通系统系统的发展,阐述了智能交通系统系统的基本要素和主要子系统；(2)对物联网技术及在智能交通系统方面的应用进行了分析,然后从交通执法管理、交通诱导和紧急事件处理等角度对其进行了阐述；(3)从系统需求出发对智能交通系统系统进行了分析,然后结合物联网架构和智能交通系统系统的需求设计了基于物联网的智能交通系统系统框架；(4)从宏观的角度对智能交通系统系统的决策支持系统、紧急事故救援系统、智能调度控制系统、信息发布服务系统和电子收费系统进行了设计。关键词：智能交通系统物联网新型技术引言交通是无处不在的，人们需要交通，利用交通到达自己想要到达的位置，也成为交通的一部分。其中各项构成了一个交通系统，其中包含着道路，地形，楼房，自然环境，车辆，以及人类的活动。人类的几万年的文明中，科技在日益的进步着，交通系统也自然在进步。可能从之前的只有简单的黄土道路，石板路，发展到现在成百种道路模型。到了二十一世纪后，因为人口的增多，生活节奏的加快，和复杂的环境，人们不仅仅局限于简单的交通系统，而是开发了智能交通系统。所谓智能交通系统，就是智能交通系统（IntelligentTrafficSystem，简称ITS）又称智能运输系统（IntelligentTransportationSystem），是将先进的科学技术（信息技术、计算机技术、数据通信技术、传感器技术、电子控制技术、自动控制理论、运筹学、人工智能等）有效地综合运用于交通运输、服务控制和车辆制造，加强车辆、道路、使用者三者之间的联系，从而形成一种保障安全、提高效率、改善环境、节约能源的综合运输系统。其原因有以下几点1、基础设施短缺与其利用的低效率并存；2、基础设施建设速度落后于车辆增长速度。截至2013年，全国汽车保有量为1.37亿辆，近十年汽车年均增加1100多万辆，增长量是2003年汽车数量的5.7倍，而城市道路每年仅增长3—5%；3、交通拥堵已成为大中城市交通中的普遍现象；4、交通安全形势严峻，造成的损失巨大。1999年，全国共发生412，800起交通事故，其中83，529人死亡，286，808人受伤，因交通事故引起的直接损失折款多达21亿元人民币；5、机动车尾气排放已成为城市大气污染的主要来源。一些大城市机动车排放的污染物对多项大气污染指标的贡献率已达到60%以上，正在严重地危害着人们的身体健康；6、运输效率低，能源消耗不断上升。抽样调查表明，全国货运汽车实载率不足70%，而在车辆技术不断提高的今天，运输汽车油耗却从1992年的百公里6.9升增加到1998年的7.4升。而现如今，物联网的出现，更加速了交通系统的进步。物联网物联网的英文名称叫‚TheInternetofthings‛，简单地说，物联网就是‚物物相连的互联网‛。严格而言，物联网的定义是：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连接起来，进行信息交换和通讯，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。其应用非常广泛，其在智能交通系统中的应用，正是我们今天分析的对象。一、物联网技术概述（是什么）1、物联网基本概念物联网的英文名称叫‚TheInternetofthings‛，简单地说，物联网就是‚物物相连的互联网‛。严格而言，物联网的定义是：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连接起来，进行信息交换和通讯，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。物联网用途广泛，遍及智能交通、环境保护、政府工作、公共安全、平安家居、智能消防、工业监测、老人护理、个人健康等多个领域。国际电信联盟2005年一份报告曾描绘‚物联网‛时代的图景：当司机出现操作失误时汽车会自动报警；公文包会提醒主人忘带了什么东西；衣服会‚告诉‛洗衣机对颜色和水温的要求等等。有一些专家认为，物联网是继计算机、互联网与移动通信网之后的又一次信息产业浪潮。美国咨询研究机构Forrester预测，到2020年，全球物物互联的业务与现有的人人互联业务之比将达到30∶1，因此，‚物联网‛被称为是下一个万亿级的通信业务。根据预测，到2035年前后，我国的传感网终端将达到数千亿个；到2050年，传感器将在生活中无处不在。2物联网产生的背景信息化已经成为当代社会发展的主流标志之一，然而，多年来，信息化的最后一公里的问题始终难以打破，移动信息化是为之而努力的中间阶段，而物联网概念的提出以及物联网技术的发展与应用将最终打通信息化的最后关口。实际上，物联网概念起源于比尔盖茨1995年《未来之路》一书，在《未来之路》中，比尔盖茨已经提及物联网概念，只是当时受限于无线网络、硬件及传感设备的发展，并未引起重视。随着技术不断进步，国际电信联盟于2005年正式提出物联网概念，而今年奥巴马就职演讲后对IBM提出的‚智慧地球‛积极响应后，物联网再次引起广泛关注。而我国官方近期对传感网（物联网的另一称谓）的多次提议表明我国物联网的发展也正式提上议事日程，同时也表明我国物联网的发展将加快。目前，我国传感网标准体系已形成初步框架，向国际标准化组织提交的多项标准提案被采纳。作为物联网技术核心之一的近距离通信技术近些年来已经成为移动信息化的重要方向之一，包括红外、蓝牙、WIFI、RFID等近距离通信技术为不同行业实现信息化的最后一公里的通信解决了大问题。其中，RFID技术在诸多行业与领域成为实现移动信息化的重要技术之一，并被认为是未来的物联网的核心技术之一。国际电信联盟的报告指出物联网有四个关键性的应用技术：RFID，传感器，智能嵌入技术（如智能家庭和智能汽车）以及纳米技术。二、物联网技术对智能交通系统的意义随着近两年物联网技术在国内的迅捷发展，智能交通领域被赋予了更多的科技内涵，在技术手段和管理理念上也引起了革命性变革。相对于以前以环形线圈和视频为主要手段的车流量检测及依此进行的被动式交通控制，物联网时代的智能交通，全面涵盖了信息采集、动态诱导、智能管控等环节。通过对机动车信息和路况信息的实时感知和反馈，在GPS、RFID、GIS（地理信息系统）等技术的集成应用和有机整合的平台下，实现了车辆从物理空间到信息空间的唯一性双向交互式映射，通过对信息空间的虚拟化车辆的智能管控实现对真实物理空间的车辆和路网的“可视化”管控。作为物联网感知层的传感器技术的发展，实现了车辆信息和路网状态的实时采集，从而使得路网状态仿真与推断成为可能，更使得交通事件从“事后处置”转化为“事前预判”这一主动警务模式，是智能交通领域管理体制的深刻变革。目前的智能交通系统（ITS，IntelligentTransportSystem）主要包括以下几个方面：先进的交通信息服务系统、先进的交通管理系统、先进的公共交通系统、先进的车辆控制系统、先进的运载工具操作辅助系统、先进的交通基础设施技术状况感知系统、货运管理系统、电子收费系统和紧急救援系统。根据ITS的定义，ITS是将传感器技术、RFID技术、无线通信技术、数据处理技术、网络技术、自动控制技术、视频检测识别技术、GPS、信息发布技术等运用于整个交通运输管理体系中，从而建立起实时的、准确的、高效的交通运输综合管理和控制系统。显然，智能交通行业中无处不在利用物联网技术、网络和设备来实现交通运输的智能化。ITS，是作为继计算机产业、互联网产业、通信产业之后的又一新兴产业，其与物联网的结合是必须的也是必然的，智能交通行业已被公认为是物联网产业化发展落实到实际应用的最能够取得成功的优先行业之一，必将能够创造出巨大的应用空间和市场价值。三物联网智能交通系统的模型框架针对目前交通信息采集手段单一，数据收集方式落后，缺乏全天候实时提供现场信息的能力的实际情况，以及道路拥堵疏通和车辆动态诱导手段不足，突发交通事件的实时处置能力有待提升的工作现状，基于物联网架构的智能交通体系综合采用线圈、微波、视频、地磁检测等固定式的多种交通信息采集手段，结合出租车、公交及其他勤务车辆的日常运营，采用搭载车载定位装置和无线通讯系统的浮动车检测技术，实现路网断面和纵剖面的交通流量、占有率、旅行时间、平均速度等交通信息要素的全面全天候实时获取。通过路网交通信息的全面实时获取，利用无线传输、数据融合、数学建模、人工智能等技术，结合警用GIS系统，实现交通堵塞预警、公交优先、公众车辆和特殊车辆的最优路径规划、动态诱导、绿波控制和突发事件交通管制等功能。通过路网流量分析预测和交通状况研判，为路网建设和交通控制策略调整、相关交通规划提供辅助决策和反馈。这种架构下的智能交通体系通过路网断面和纵剖面的交通信息的实时全天候采集和智能分析，结合车载无线定位装置和多种通讯方式，实现了车辆动态诱导、路径规划、信号控制系统的智能绿波控制和区域路网交通管控，为新建路网交通信息采集功能设置和设施配置提供规范和标准，便于整个交通信息系统的集成整合，为大情报平台提供服务。等功能。通过路网流量分析预测和交通状况研判，为路网建设和交通控制策略调整、相关交通规划提供辅助决策和反馈。这种架构下的智能交通体系通过路网断面和纵剖面的交通信息的实时全天候采集和智能分析，结合车载无线定位装置和多种通讯方式，实现了车辆动态诱导、路径规划、信号控制系统的智能绿波控制和区域路网交通管控，为新建路网交通信息采集功能设置和设施配置提供规范和标准，便于整个交通信息系统的集成整合，为大情报平台提供服务。美国是应用ITS较为成功的国家。1995年美国交通部出版的“国家智能交通系统项目规划”，明确规定了智能交通系统的7大领域和29个用户服务功能。7大领域包括出行和交通管理系统、出行需求管理系统、公共交通运营系统、商用车辆运营系统、电子收费系统、应急管理系统、先进的车辆控制和安全系统。目前ITS在美国的应用已达80%以上，而且相关的产品也较先进。美国ITS应用在车辆安全系统（占51%）、电子收费（占37%）、公路及车辆管理系统（占28%）、导航定位系统（占20%）、商业车辆管理系统（占14%）方面发展较快。下面结合美国成功的ITS案例，简要说明物联网下的智能交通系统模型。（1）中心型子系统。该子系统包括交通管理子系统、突发事件管理子系统、收费管理子系统、商用车辆管理子系统、维护与工程管理子系统、信息服务提供子系统、尾气排放管理子系统、公共交通管理子系统、车队及货运管理子系统及存档数据管理子系统10个子系统。该类子系统的共同特点是空间上的独立性，即在空间位置的选择上不受交通基础设施的制约。这类子系统与其它子系统的联络通畅依赖于有线通讯。（2）区域型子系统。该子系统包括道路子系统、安全监控子系统、公路收费子系统、停车管理子系统和商用车辆核查子系统5个子系统属于区域类型。这类子系统通常需要进