浅谈物联网在智能交通中的应用

熊建芳

(岭南师范学院 信息工程学院， 广东 湛江 524048)

1 物联网

研究可知，物联网(Internet of Things,IoT)是一个将物体、人、系统和信息资源与智能服务相互连接的基础设施，可以用来处理物理世界和虚拟世界的信息并做出一定的回馈响应。在物联网的发展过程中，涉及到2项重点关键实用技术，对此可做阐释概述如下。

(1)射频识别技术。具有识读距离远、识读速度快、不受环境限制、体积小、易封装、可同时识读多个物品等优点。现已应用在诸如公交月卡、电子交通无人收费(ETC)系统、出入门禁管理等业务构建场景中。

(2)无线传感网。主要负责物体信息采集，表现出自组织、高隐蔽性等特征。其设计原理是基于一种可检测周围环境变化的技术，就是通过传感器和无线网络结合，自动感知和采集处理被感知对象的数据。如桥梁隧道车流量采集、隧道倾斜监控等。现在已经扩大到微机电系统、芯片上系统结合无线通信技术及嵌入式技术和传感器、感知对象等方面，实际应用于现代生产、节能和国防安全等众多研究应用领域中。无线通信网络的节点组成结构可如图1所示。

图1 无线通信网络节点组成结构图

Fig.1Structurediagramofnodesinwirelesscommunicationnetwork

2 智能交通

2.1 智能交通的概念解读

交通是城市之间彼此互达的纽带，也是经济发展的基础。城市交通发展是国家现代化水平的重要考量因素，也是衡定居民生活质量及城市经济发达程度的基础动力型指标。

智能交通系统(Intelligent Transportation System，ITS)就是将通信技术和信息技术应用在交通基础设施、公共交通以及交通运输系统中，也就是对通信、信息和控制技术在运输系统中集成应用的统称。智能交通的最终目的就是实现交通智能化，使人、车、路共同构建优质、高效、安全的交通环境，增强驾车愉悦感，利于出行，进而积极推动城市经济综合实力的进一步升级与快速增长。

2.2 智能交通的发展趋势简析

随着城市化进程的日趋深入，目前国内外的一些城市交通都面临着交通拥堵、排放污染、停车困难及安全事故等现实问题。为此，智能交通的专家及相关科研人员都在探索寻求良性解决办法。时下，通过现有文献研究可知，在目前交通的基础上，可以在交通领域中充分运用物联网、云计算、人工智能、自动控制、移动互联网等多门类技术，通过高新技术汇集整合城市交通信息，获取交通治理疏导方案，从而全面提升道路安全，降低能源消耗及环境污染排放，如此则不失为一个先进、完备的有效可行办法。

3 物联网在智能交通中的应用

目前，物联网除了广泛应用在包括农业、食品管理、智能家居、医疗、社会治安管理、节能环保等诸多研究实践活动外，也已开始加大在智能交通方面的应用力度，用以逐步解决城市交通中遇到的问题。关于物联网在智能交通正在展开或者拟将大规模推进的社会应用，本文将对此给出研究分述如下。

(1) 不停车收费系统( Electronic Toll Collection，ETC )。通过安装在车辆挡风玻璃上的车载电子标签与在收费站 ETC 车道上的微波天线之间的微波专用短程通讯，利用计算机联网技术与银行进行后台结算处理，设计流程如图2所示(http://www.sc1001d.com/News_show.php?NewsID=72)，从而达到车辆通过路桥收费站无需停车就能缴纳路桥费的目的。

图2 不停车收费系统示意图

到2015年底，全国ETC联网已基本实现，主线收费站ETC覆盖率达到100%，全国ETC用户数量达到2 000万。目前，各省份正加快推进全国联网各项工作。ETC缓解了高速路桥收费时拥堵情况，尤其当遇到节假日及休闲旅游时，自驾人数剧增，高速路上车流量巨大，车速又快，每辆车都无需停车缴费，高速路变停车场的场景得到较大的改观。

(2)用支付宝刷码支付公交费及高铁电子票。这里，对其研究详情可论述如下。

① 支付宝移动刷码。2018年4月18日，由阿里巴巴集团、蚂蚁金服集团联合主办的“2018公共交通出行峰会”在浙江杭州举行，吸引了超过千名管理部门、公交企业和“互联网+公交”运营商代表到会参加。论坛上，公交移动支付、互联网+公交出行商业模式等话题成为关注热点，与会者普遍认为：移动支付开启了公共交通互联网化的新天地，智慧公交将带来公交服务质量的新一轮提升。杭州、广州及石家庄等大城市可以移动支付的公交线路均有较大的覆盖率。2018年1月，西安地铁全线率先开通移动支付，依靠大数据等先进技术应用，尝试将地铁业态结构与商业生态圈结合，推出地铁运营的新零售概念。

刷码支付公交出行还可以根据刷码数据来优化公交线路运营管理，比如哪些线路客流量大，可以适当增加开行车次等。刷码支付方式也将会渐次取代公交卡，科技在发展，交通也将伴随着长足进步。通过刷码可得精确数据统计，无形中将摒弃一直沿用的传统管理模式，等车时间长、座位少及车速慢等有关问题都将得到缓解、以致消除。

② 高铁电子票。2018年7月份，中国铁路总公司党组书记、总经理陆东福在“智能高铁发展暨京津城际铁路开通十周年论坛”上宣布：电子客票将于明年在全国全面推广。

所谓电子客票就是乘客通过网络订票后，到达高铁站，无需再取纸质车票，只是持有二代身份证等有效证件即可验票进站，直接上车。这样，快速、迅捷、无忧、满意出行已成为现实可能，而城市交通的运营效率及服务也将得到优质同步显著提升。

(3)自动车辆辨识系统用于停车位管理。在城市中，停车难已成为时下城市化进程中持续吸引关注的重要民生事件之一。城市出行中，有时即便公告牌上显示有车位，也很难找到空闲车位的准确位置。著名Nedap公司为提升车位管理效率，研发推出了Wireless Space Count System 来解决此问题。

分析可知，传统停车场是通过出入闸口来感应汽车数量，从而判断停车场剩余多少空位；而Nedap是在停车场内建立了感应及无线信息发送的感测装置。管理者将无线传感器安装在车位上，当车辆停入车位后，传感器和无线传输技术将信息发送至后台信息系统，更新原来的车位数据，实现停车场的精确动态管理。

(4)辅助驾驶培训系统。车辆网辅助驾驶不仅可提升车辆驾驶安全性，还能通过与车主互动的方式培训驾驶员养成良好的驾驶习惯，如此将不仅利于节能减排，而且还有助于获取更大的经济效益。详细研究内容可表述如下。

① 节省油耗。PLX DEVICES公司开发出一套驾驶辅助节能装置，会显示车辆每加仑汽油行驶的公路里程以及发动机的相关信息，主要用于辅助节能。该系统将装备在方向盘附近，在很短时间内可以尽知车辆的基本信息，如车速、发动机转速、发动机负载、含氧量，通过这些信息可以分析得到车辆运行的最佳状态。据实验数据统计，该装置的节能效益若以每加仑/英里数计算，针对不同车种与车况条件，节能效益为0～33%不等。

该设备能够根据车主的每次驾驶行为，算得一个Kiwi Score，此分数是根据车辆的平滑性、风阻拉力、加速、减速等进行评定，分数越高，代表每加仑/英里数越大。在每次驾驶后便生成一系列的数据，提示驾驶人与上次相比较，可节省多少钱，以此来培养驾车者的良好节能驾驶习惯。

② 精确预测导航服务。在智能交通方面，该服务将着重于预测功能，即根据驾驶人的历史资料、天气等进行预测。

智能交通中的预测就是指，运用交通预测模型，会将行经途中可能遇到的各种交通状况考虑进去，提供与客户时间和进程相关的路径分析；也可以依据地点调查结果，提供正确、且可信赖的行程规划。而预测得到的交通警告信息则可帮助客户调整其出行计划，尽可能保障预计到达时间的正确性。通过即时路径增减，优化行程规划和资源运用的效率，因而减少支出以及改善客户服务。系统同样可将驾驶人行为、习惯等资料记录上传并将现场的即时信息与导航设备连接，获得更加人性化的定制信息服务。

(5)电子车牌。中国高速公路网收费已经通过正在普及的ETC而提升了这一行业的智能化、数字化水平。而若能为车辆再追加一枚电子车牌，通过电子车牌采集到的信息源，智能交通系统处理起问题来就会变得更加简单。电子车牌的基本设计原理是：利用RFID高精度识别、高准确采集、高灵敏度的技术特点，在机动车辆上装备一枚电子车牌标签，将该RFID电子车牌作为车辆信息的载体，当装备车辆在通过装有已授权的射频识别读写器的高速路段时，就能对各辆机动车电子车牌上的数据进行采集或写入，从而达到各类综合交通管理整治的实践需求目的。

利用电子车牌，就会与各种有关车辆的系统进行联网接入，比如，该车经过的路桥、高速收费站、加油、洗车、停车等等，都会从车牌的信息上将采集的数据予以核实确认、并顺序写入，一旦需要支付费用时，还可以与车主的银行卡、支付宝等绑定，完成支付。电子车牌功能强大，若能配合现有的高科技软件，还将带来如下亮点功能，具体阐述如下。

(1)对于车辆失窃案等公共安全方面有着强大助力。每辆车都配有电子车牌，可以实时追逃、排查嫌疑车辆；即使有些车辆的电子车牌及标签遭到恶意破坏，但相关部门仍然可以通过网络化监测来迅速锁定到此车方位。

(2)城市公交部门可以通过实时网流量进行宏观调度和局部控制，如红绿灯通行时间就可以依据车辆流量做到自适应的调节与设置。

(3)强化停车场宏观的调配和局部的管理。

(4)真正意义上，实现了全国交通“一卡通”。拥有电子车牌，所有费用均在后台电子支付，车主根本无需现金支付，可以缓解高速路桥收费时造成的拥堵。

(5)在高速路网内，能对行驶车辆实时测速，禁绝一切超速违章现象发生。

4 结束语

随着城市化进程的加快，城市交通拥堵现象正亟待有效解决，传统的交通管理模式已难以应对频繁变化的城市交通状况。因此，为缓解交通矛盾，满足城市交通需求，未来的智能交通将与物联网深度融合，不仅相辅相成，并且相互促进，从而全面提升道路安全，降低能源消耗及环境污染，真正做到利民出行，以交通带经济，实现城市经济的共享繁荣与协同发展。