基于物联网的智慧城市交通安全监控

贾国强 钟金龙 刁云馨 刘春宏 李湘文

摘 要 智慧城市是一个系统，这个系统通过收集城市里的各种数据，为城市未来的工作进行数据分析。而我们则是基于物联网（IOT）收集数据，将收集的数据存储在中央数据库中用于数据分析，同时通过接入点将这些数据发送到中央控制中心，当数据超过阈值，模型将触发警报系统。智慧城市模型包括网络、雷达和速度监控系统。通过雷达系统来实时测量车辆速度，当车辆超速时，网络和摄像机就将会被激活，随即捕获收集超速车辆的视频、图像、颜色、车牌等信息，将捕获收集的数据发送到中央控制中心，由中央控制中心将收到的信息发送给管理层。

关键词 物联网;智慧城市;智能安全;无线传感网

引言

物联网（The Internet of  Things，IOT）是一个将物和物相连接的互联网。物联网的用户端已经延展到了任意物品之间， 并使用虚拟的网络来进行连接， 使人能够超越时空的局限性有效地控制物理实体， 之后再进行信息流的交换[1]。它通过实时收集数据与访问互联网，从而进行计算机化管理。对于智慧城市而言，物联网的模型框架必须以绿色、互联、开放、集成和数字为核心[2]。智慧城市将采用一种以绿色和城市经济为特点的智能模型，以此用来解决全球可持续性问题，并通过使用其模型来为智慧城市的布局，构建绿色和创新的城市生态系统。因此，在构建智慧城市时，会利用物联网对资源、基础设施、公用事业、服务和绿色生态系统等方面进行数据分析与统计，并通过利用可替代能源来避免不可持续的投资，从而建立起社会技术互补性智慧城市。智慧城市的核心是以一种更智慧的方法通过利用以物联网、云计算等为核心的城市生活[3]。

关于基于物联网的智慧城市交通安全监控，我们将会利用先进的监控系统[4]，用来探索实现智能网间工作城市的新方法。我们将通过对城市道路环境的监控与互联网的连接，不仅给交通管理部门提供实时安全且迅捷的交通情况，还要使交通监管部门更加方便快捷与准确决策。

1网络框架设计

随着智能硬件产品的大量出现与接触，人们对于智能硬件产品已经从最开始的不安与怀疑，转变为了现在的认可与期待。智能硬件产品具有减少劳动力、便捷生活和提供信息等优点，导致目前智能硬件产品的市场需求升高。而智慧城市交通安全监控更是具备智能、便捷、安全、准确的特点，它通过网络与速度监控系统、车速传感监测、温度和天气监测系统、地理信息系统等系统，进行精确的数据分析与计算，从而向交通管理部门规划出一条安全迅捷的交通路线[5]，并且实时通报出行天气环境。所有的系统将采用太阳能发电系统进行供电，不仅将外部电源的需求降至最低，也可以用于电力备份。

1.1 网络与速度监控系统（WSMS）

网络和速度监控系统（WSMS）如图1所示，WSMS通过监控行车速度等参数确保道路乘客的安全，有助于防止交通意外事故的发生。其中雷达系统是通过安装在城市不同地点的激光传感器，进行对车辆速度的监控[6]。如果发现车辆速度高于系统规定的特定区域的限制，那么与SWMS系统的摄像机将进行捕获违章车辆的图像，并收集其车辆编号、车辆颜色等信息，然后发送至中央控制中心，最后由中央控制中心将收集到的车辆信息通过移动应用程序广播给警察，对于违章车辆进行相应的处罚。

车速传感器（雷达系统）：通过利用雷达传感器完成车辆速度的测量。它的工作原理是通过向车辆发出信号与接收车辆反馈信号来测量车辆速度。当发射的微波信号被传送到车辆后会接受到来自车辆的反射信号，利用雷达系统对接收到的反射信号进行数据分析，然后确定出车辆是否通过、行车音量、行驶车道、驾驶速度和车身长度等信息。

摄像机：是将摄像机与雷达系统一起使用。如果雷达检测到车辆超速，那么摄像机就会立即开始捕捉该车辆的违规图像，随即将收集到的有关该汽车的信息发送至中央控制中心。

超声波传感器：该传感器是用于测量两辆车的距离。如果行驶中的两车之间安全距离过小或预计会发生碰撞时，那么报警系统将会把消息发送给特定的服务器，由服务器进行数据处理于反馈给驾驶员。

1.2 车速传感监测

车速监测传感器通过利用安装在车辆前部的超声波传感器来检测前方是否有人（障碍物）挡道。而且这些传感器可以通过测量驾驶者的车辆与直接驶到车辆前部的附近障碍物之间的距离，通过哔哔声或仪表板显示的方法，进而将信息反馈给驾驶者。因此，当你的车感觉到前方即将发生碰撞事件，而你又未使用刹车制动，那么它就会向你发出哔的声音对你进行提醒，有助于尽量减少或防止碰撞。另外，你也需要确保传感器的干净清洁，不能有碎屑或贴纸的覆盖。

1.3 温度和天气监测系统（TWMS）

温度和天气监测系统（TWMS）如图2所示，TWMS可以持续实时监测温度和天气。

温度传感器：通常是热电偶或电阻式温度检测器，通过电信号进行温度测量。当外界温度发生变化时，由两种不同的金属制成的热电偶（T/C）方向上将会产生一个电压，从而对温度进行测量。

1.4 微控制器

单片机用于控制设备和交互对象，然后通过这些对象感知和控制物理和数字世界中的对象。

2車联网实施方案

我们可以通过使用虚拟城市对智慧城市交通安全监控进行模拟与数据统计，在通过将不同的传感器如温度传感器、湿度传感器、烟雾传感器、压电报警器、声音传感器、运动传感器、火灾报警器、摄像头、地理信息系统和太阳能系统连接在一起所构成的一个智慧城市模型。在城市的各个不同区域安装设置的雷达系统会构成一个庞大的速度监测系统（WSMS）;和在城市的不同区域安装的火灾探测传感器和摄像机构成火灾探测系统（FDS）;以及利用温度传感器和压力传感器共同工作，构成温度和天气监测系统;总的来说，智慧城市交通安全监控模型中，数据将由大量不同的传感器收集并通过访问点发送到中央存储库，经过由控制传感器的微控制器单元与有线或无线接入点相连的道路进行数据传递，统一对数据进行集中处理。其中图3显示的是车速数据显示。

3拓展应用领域

自动停车管理系统：通过使用无线来采集停车位占用信息，然后利用智能手机等可视化平台向市民提供停车位信息，并对违反停车规定的驾驶者处以罚款。而该模型将在以下三层模式中工作，其中最底层连接到传感器，然后中间层连接到转发器，而后最上层连接到互联网设备的基站，最后在移动应用程序中广播有关停车位是否空缺、具体位置等信息。

城市建筑安全监测系统：使用基于智慧城市监测的无线传感器网络。这是因为在城市里的建筑物的使用时间都是不统一的，萬一忘记维修不仅是对交通造成影响，更是对城市安全造成巨大危害，其中包括道路、水坝、桥梁等建筑，对这些建筑的结构安全监测是一个非常重要的，这是因为每一个疏忽和误判都可能是致命的，具有造成危及生命的可能。因此，我们提出将无源无线传感器嵌入到建筑物结构中，将在目的地收集的数据反馈给控制室，用于确定任何可能在发生的异常情况，早期发现和预防危险。

4结束语

我们对于基于物联网的设计与开发进行了重点的介绍，同时也对未来智慧城市建筑物安全监控进行了推论，通过对湿度、温度、噪音等几个变量进行数据处理分析，智慧城市交通安全监控能够在新技术推动下，以非常创新和变革的方式进行“智能”交通监管。并且随着物联网技术的快速发展，我们可以确定智慧城市交通安全监控将是智慧城市的关键。

参考文献

[1] 彭程，黄辰.基于物联网的智能家居系统[J].物联网技术，2014， 4（11）：84-86.

[2] 李彩珊.物联网与移动互联网的融合发展研究[J].电信技术，2019 （12）：32-33，38.

[3] 周玲，李湘文，张双，等.MIMO-OFDM系统中检测器复杂度与性能分析[J].舰船电子工程，2018，38（7）：96-99.

[4] 马丽伟.高速公路机电监控系统的现状与发展[J].交通世界，2016 （33）：118-119.

[5] 周玲，李湘文，张双.一种基于新训练序列的正交频分复用（OFDM）接收机设计[J].舰船电子工程，2018，38（10）：84-87，183.

[6] 张宇辉.基于运行车速的路线一致性设计研究[J].北方交通，2010 （4）：3-6.

作者简介

贾国强（1979-），男，四川宜宾人;毕业院校：成都理工大学，学历：硕士，职称：助教，现就职单位：成都理工大学工程技术学院，研究方向：物联网工程。