交通运输物联网总体框架设计

2014-12-25胡方俊谷云辉

交通运输研究 2014年20期

付立，胡方俊，谷云辉

（交通运输部科学研究院，北京100029）

0 引言

物联网是新一代信息技术的重要组成部分，很多发达国家和地区将物联网看作助力经济走出困境、塑造长远数字竞争力的关键，希望抓住这个机遇，在新一轮信息产业的重新洗牌中占领先机。我国作为发展中国家，物联网对于我国的经济社会发展意义更为重大。国务院、国家发改委、工信部、财政部先后出台了一系列支持物联网建设的政策和措施来加速促进中国物联网产业发展。交通运输行业是物联网技术的重要应用领域，交通运输物联网建设可以弥补我国传统的交通信息化建设模式的弊端，适应现代交通运输业发展的新需求，有效支撑交通运输部提出的“综合交通、智慧交通、绿色交通、平安交通”建设。本文提出了我国传统交通信息化发展存在的问题以及交通运输物联网总体框架设计，并对交通运输行业下一步推动物联网应用提出了建议。

1 我国交通信息化发展现状及问题

近几年，交通运输信息化应用水平不断提高，在促进行业发展中的支撑和保障作用日益凸显，有效提升了交通运输系统的通行效率、运行质量、安全性能和服务水平。交通运输信息化发展总体框架基本形成，发展进程明显加快，应用逐步深入，资源整合取得重要进展，信息化发展逐步进入整合共享、协同应用的新阶段。沿海主要港口、远洋航运、海事通航管理等领域信息化水平跨入世界先进行列，高速公路联网收费、通信、监控以及内河航道通信等领域与世界先进水平的差距不断缩小，公路管理、港航管理、运输管理、科技教育等领域的信息化应用也取得较好的实效，有力促进了交通运输行业管理和服务水平的提高。

但是，交通运输信息化整体水平还不完全适应现代交通运输业发展的需要，传统交通信息化建设模式已逐步显示出缺陷，主要表现在以下方面：

（1）基础设施重复建设、交通要素信息重复采集、相同信息重复传输、系统功能重复开发问题突出，造成社会资源的浪费；

（2）各业务系统信息编码、通信接口等标准不一、信息资源互不开放，信息孤岛问题严重；

（3）自上而下的核心业务应用体系尚未构建，已有信息系统应用呈现点状或断面分布，系统运行与业务应用“两张皮”的现象未能有效解决；

（4）采集数据目标单一，并未深度挖掘，交通运输行业信息资源整合能力和开发利用水平较低，为公众服务的信息支持能力明显不足；

（5）单一功能系统推广成本较大，难以形成规模效益和可持续发展。

交通运输物联网建立在传统的交通信息化建设基础上，面对整个交通运输综合体系，不再简单地以基于功能的信息采集方式构建整个交通运输体系，而是以面向交通要素的方式来实现整个交通运输领域的物联，更强调交通要素身份的统一标识、交通信息的统一采集、统一存储、统一处理，标准统一且资源共享，以需求为导向，面对社会开放，针对不同的应用，进行个性化的系统开发及数据挖掘。

2 交通运输物联网框架设计

2.1 交通运输物联网发展目标

交通运输物联网是在物联网理念框架下，通过统一的交通要素身份标识，交通状况精确感知，高速自适应的通信传输和快速准确的数据处理方式形成的一个智能、高效、低成本、统一协同的交通运输综合管理及服务系统，其最终发展目标为：发挥科技信息化的引领作用，以交通要素身份标识为切入点，构建全面感知、广泛互联、深度融合、智能应用、安全可靠和机制完善的交通运输物联网技术体系，形成一套完整的交通运输物联网制度保障体系，着力打造交通运输物联网数据共享支撑平台，强化信息共享和资源综合利用，进一步推进交通运输发展的数字化、信息化、智能化。

2.2 交通运输物联网的总体架构设计

交通运输物联网总体架构设计包括交通运输物联网技术架构、应用架构、标准规范架构及管理架构四方面。其中，技术架构是交通运输物联网架构设计建设的着力点，建立技术先进、标准统一、互联互通的技术架构是交通运输物联网架构设计的基本要求。应用架构是交通运输物联网架构设计的落脚点，建立功能齐全、操作简便、使用有效的应用架构是交通运输物联网架构设计的关键所在。标准规范架构是交通运输物联网架构设计的重要环节，建立标准统一，执行有力、运行有效的标准规范架构，是交通运输物联网架构设计的重要工作。管理架构是交通运输物联网顶层设计的保障部分，建立架构健全、维护规范的管理架构是交通运输物联网架构设计的现实要求。交通运输物联网总体架构如图1所示。

图1 交通运输物联网总体架构

2.3 交通运输物联网技术架构

交通运输物联网技术架构包括交通要素身份标识体系、交通信息感知体系、网络通信体系、数据处理体系、数据安全体系、应用服务体系（应用架构）六个层次。

发展物联网，需要从“物”做起，交通要素身份标识体系是构建交通运输物联网的基础。通过统筹标识编码方式，通过选择相适应的标识载体给交通对象、交通工具、交通基础设施这些交通要素赋予全球唯一的识别码，形成交通要素的身份标识体系，以实现从现实世界至虚拟世界的精确映像、寻址、匹配及控制。

交通运输物联网交通信息感知体系是通过物联网感知技术和手段，实现交通基础设施、交通运行状态、交通环境、交通对象、及交通工具的实时、精确感知。

交通运输物联网交通网络通信体系一方面包括了交通工具以及交通工具所使用的基础设施之间的组网和通信，实现交通工具、交通设施、交通对象之间数据的交换与感知；另一方面，实现交通系统中交通要素感知信息的远距离传输。

交通运输物联网数据处理体系建设的核心内容是搭建两级数据中心。两级数据中心应利用云计算等技术完成对相应数据的统一整合、集中管理，并进行数据分析挖掘、资源共享，实现数据的综合利用。

交通运输物联网数据安全体系采取统一规划、统一部署、分级分域、管到终端的指导思想，对交通运输物联网内部所有信息系统的应用、数据、集成和集成设施全面管控。安全体系采取技术、策略、组织和运作体系紧密结合的方式，涵盖交通运输部、各交通运输厅及地方各级交通运输管理部门，实现对信息安全的统一管控。交通运输物联网数据安全体系主要包括策略体系、组织体系、运作体系和技术体系。

2.4 交通运输物联网应用架构

交通运输物联网应用架构主要分为车联网、船联网、基础设施管理网、集装箱管理网和从业人员网五个应用平台。这五个平台分别以交通运输行业的五大类交通要素为对象，在信息网络平台上分别实现其属性信息和静、动态行为信息的提取和有效利用，并根据不同的功能需求对所有车辆的运行状态进行有效的监管和提供综合服务。

例如，车联网应用平台可以提供一系列涉车、涉驾领域的管理服务，实现功能如货运车辆运政管理（规费管控、资质管控）；客运车辆运政管理功能（资质管控、规费管控、运营线路管控）；出租车运政管理功能（资质管控、规费管控）；营运货车配载信息平台；场站出入控制及调度管理；不停车收费及半自动化收费；路径识别及通行费拆分；城市拥堵收费、交通流量统计及出行诱导系统；公交车辆运行状态管理等。

2.5 交通运输物联网标准规范架构

交通运输物联网标准规范架构主要涵盖交通运输物联网总体标准、交通运输物联网身份标识体系标准、交通运输物联网感知体系标准、交通运输物联网网络传输体系标准、交通运输物联网数据处理体系标准、交通运输物联网数据安全体系标准六个方面。

其中，交通运输物联网总体标准包括交通运输物联网导则、交通运输物联网总体架构、物联网业务需求等；交通运输物联网身份标识体系标准包括公路基础设施身份标识系列标准、水路基础设施身份标识系列标准、车辆身份标识系列标准、船舶身份标识系列标准、从业人员身份标识系列标准、集装箱身份标识系列标识标准等；交通运输物联网感知体系标准包括公路基础设施状态感知系列标准、水路基础设施状态感知系列标准、车辆运行状态感知系列标准、船舶运行状态感知系列标准、交通环境感知系列标准、驾驶员状态感知系列标准等；交通运输物联网网络传输体系标准包括交通短程通信系列标准、面向交通运输应用的物联网接入网关系列标准等；交通运输物联网数据处理体系标准包括交通运输物联网云计算平台架构标准系列标准、信息安全系列标准、交通信息系统资源共享系列标准、交通信息发布系列标准等；交通运输物联网数据安全体系标准一般不单独存在，都附属于各技术规范中。

2.6 交通运输物联网管理架构

交通运输物联网管理架构包括交通运输物联网信息化管理体系、交通运输物联网规章制度体系及交通运输物联网管理组织体系。交通运输物联网信息化管理体系主要涵盖交通运输物联网信息化工作中涉及的各种管理流程及要求，用于指导交通运输物联网信息化管理工作的各种详细流程的具体制订和完善，包括规划、建设、运维、评价等流程。交通运输物联网规章制度体系主要涵盖保证交通运输物联网信息化管理工作顺利开展的规章制度体系框架及该体系的内容组成要求，用于指导信息化管理工作中的各种行政规章制度文件的具体制订和完善。交通运输物联网管理组织体系需要给予完整的信息化管理组织体系才能发挥其重要作用。建议在推进交通运输物联网建设的过程中，在管理组织体系架构上设立战略层面的交通物联网领导小组，在执行层面上设立科技信息处。