城市道路智能交通中物联网技术应用探讨

许 彪， 张耀洲

(深圳市市政设计研究院有限公司，深圳518029)

0 引言

2017 年，工业和信息化部发布《物联网“十三五”发展规划》后，物联网技术得到了快速发展，如何把物联网技术应用到公共服务和城市生活中成为当前研究的热点。 近几年来，我国大力发展物联网、5G 通讯等技术，加快建设智慧城市的步伐。 物联网技术给城市管理交通领域带来了新的发展机遇。

传统的交通运输行业包含海陆空等多个领域，其中陆路交通包含铁路、公路及城市道路等，本文侧重于物联网技术在城市道路智能交通中的应用。

1 物联网技术

物联网(Internet of Things，简称“IoT”)是通过有线或无线网络通讯技术，将传感器采集到的信息和相关数据传输至远程运算中心进行数据对比分析，以实现显示、报警及自动控制等功能，进而实现“管理、控制、运维”一体化。

如图1 所示，为智能交通系统架构图，包括感知层、传输层和应用层。 感知层是物联网实现万物互联、全面感知的关键，低成本、低能耗的模块化传感器成为各个行业的普遍需求。 随着5G 技术等新一代移动通讯技术的应用，传输层中的技术变得更加多元化。 应用层将经过处理的数据和信息通过人工智能技术和虚拟现实技术呈现给相关人员，可视化的图表和图像更加便于后期运维和管理。

2 智能交通物联网系统

2.1 感知层

智能交通物联网系统中的数据采集按照不同职能管理部门分为公安交警类、交通管理类、城管政务类等。 根据不同部门的需求，感知层中信息采集设备也不尽相同，交警交通类采集设备主要有高清摄像机、车辆检测器、地磁传感器、智慧道钉等。

图1 智能交通系统架构

2.2 传输层

智能交通物联网系统中的通信传输网络主要分有线传输和无线传输两种方式。 物联网主干网包含公有网络和专用网络，主要负责管理平台与前端采集设备之间的通信。 当前端设备采集的数据量比较小时(如边坡检测数据、道路检测数据等)，采用无线网络进行传输。 当前端设备采集的数据量较大时(如视频设备、多功能杆挂载设备等)，采用有线网络进行数据传输。

2.3 应用层

智能交通集成平台结合智能交通中多个子系统为一体，应用层从感知层采集的大量数据中提取有价值的信息，并对信息进行深度挖掘，将不同信息种类发送给职能管理部门，进一步对前端设备进行智能化控制。 同时管理平台根据用户的不同需求，触发平台中的不同事件响应，为职能管理部门提供更好的决策信息支撑。 如图2 所示，为智能交通物联网系统管理平台示意图。

3 物联网技术在智能交通中的应用

物联网感知层常用的检测技术有RFID、卫星定位、传感器、图像识别等，不同的技术在智能交通各子系统中有着广泛的应用。

3.1 基于RFID 技术的车流量检测系统

图2 智能交通物联网系统管理平台

在道路两旁安装RFID 阅读器，车辆上安装RFID 阅读标签。 根据两个阅读器区间内车辆通过的数量，实时地统计某个路段的车流量，记录该路段的车路及车辆类型，并将数据传送给交通管理平台，同时提供有关信息给公众参考。 当有特殊车辆通过时，路口的RFID 阅读器可识别车辆上的RFID 阅读标签，然后将车辆信息传送至数据管理平台，通过对路口信号灯的控制实现该车辆的优先通行。

3.2 基于传感器技术的智慧道钉系统

道路中的智慧道钉包含地磁传感器、蓝牙组网及太阳能充电模块、电池等。 该设备通常安装在车道的横截面上，在车道横截面布设蓝牙组成网络，道钉可采集地磁数据并在系统中共享。

车道两侧道钉采集的地磁传感器数据经算法计算后，系统可以识别并判断车辆的行驶状态、车辆速度及停留时长等。 当智能道钉系统感知到有车辆经过时，地面设置的LED 灯可对车辆进行诱导，道钉的蓝牙系统将车辆信息等交通数据传送至就近的蓝牙接收器，进而传送到远端数据管理平台。

3.3 基于卫星定位技术的交通信息采集及通信

智能交通领域中常用浮动车来获取道路交通信息。 该系统包含车载前端设备、无线通讯网络及数据处理中心。 车辆内安装的接收机(如GPS)可采集车辆运行时间及行车位置等信息，通过无线通讯网络上传给数据处理中心，预处理后的数据经算法分析后对交通状况进行预测。

交通设施信息是智能交通管理数据的重要组成部分，交通中的信号灯控制、路况信息、车辆数目等信息均处于动态变化中。 传统的交通信息采集技术准确性较差，且时效性较低。 运用卫星定位技术可以准确采集道路路况、拥挤程度、车流量等信息，为交通管理提供更多准确可靠的数据。

3.4 基于图像识别技术的工程案例

某快速路二期是深圳市快速路网的重要组成部分，道路全长15.525km，是一条双向8 车道，客货混行的城市快速主干道，含5 座跨线桥、6 座大型互通立交及1 座1km 双孔隧道。

在道路的重要路口分支段及隧道段设置20 台全景高清摄像机、12 台事件检测摄像机等前端数据信息采集设备，并在隧道入口端设置动态监控，以高清摄像机等前端设备为依托，结合智能化的仪器和图像识别软件实现同步获取道路交通的实时情况，对超速、压线等违章车辆自动识别并记录储存，且向市区监控中心传输数据。 数据经过处理后可通过公益广告、信息牌等对公众发布。

数据处理中心和指挥中心设于交警局，将分布于各处前端设备采集的信号，经过TCP/IP 协议光纤传输至监控中心，并和监控中心内数据库对比，用于判别车流高低峰，普通事故及火灾等危险事故，以及偶然和多次违章的车辆。 同步向现场执行机构发出指令，并给现场交警发出信号。

本项目在快速路、主干道等路口前方200 ～300m 处设置交通信息发布屏，实时发布相关交通信息和交通违章信息，根据快速路的实况，实时调整交通流时间和空间分布，并进行一级诱导，使车主及时了解周边路况，合理选择道路，以节省时间和减少拥堵，提高路网通行能力。

与全线相接的30 余处平交路口处布设交通信号灯，结合快速路与周边路网交通情况，实时选择主线畅通优先或周边节点优先策略，自动调整控制区域内的信号灯配时方案，均衡路网内交通流运行，必要时，可通过指挥中心人工干预，强制疏导交通，使停车次数、延误时间及环境污染等减至最小，充分发挥道路系统的交通管控优势。

4 结束语

智能交通领域涉及公安、交通、城管等多个职能管理部门，各部门相对独立。 但随着物联网技术和智能交通的密切结合，前端设备的数据采集信息汇聚至管理平台，经过计算分析处理后可以很好地实现各部门信息共享和交换。

智能交通作为智慧城市的基础，对提高人民生活幸福水平和树立良好城市形象起着重要作用。作为交通、计算机、AI、VR 等多专业融合的新兴技术领域，智能交通物联网系统有着广大的发展空间和良好前景。 该系统的搭建和应用，为城市交通系统的综合管理提供了更便捷、高效的智能管理模式。