《物联网导论》课程报告
(浅析物联网在智能交通行业中的应用)
学年学期 2011-12学年 下学期
专 业 通信工程专业
学 号 11623
授课班号
学生姓名
指导教师
浅析物联网在智能交通行业中的应用
摘要:物联网是新一代信息技术的重要组成部分。其英文名称是“The Internet of things”。由此,顾名思义,“物联网就是物物相连的互联网”。随着经济的发展和社会的进步,城市人口增多,汽车的数量持续增加,交通拥挤和堵塞现象日趋严重,由此引发的环境噪声、大气污染、能源消耗等已经成为现在全球各工业发达国家和发展中国家面临的严峻问题。智能交通系统(IIS,intelligent transportation system)作为近十年大规模兴起的改善交通堵塞减缓交通拥挤的有效技术措施,越来越受到国内外政府决策部门和专家学者的重视,在许多国家和地区也开始了广泛的应用。物联网技术在智能交通控制领域的应用,将全面提升智能交通的管控水平和信息服务水平,实现从现场物理实体的管控到信息空间中虚拟镜像的管控,将为交通信息的情报化分析和交通管理模式的转变提供了强大的科技保障,也为降低能耗、改善环境污染、提升城市形象提供了先进的技术支撑,具有巨大的社会效益和经济效益。
关键词:物联网、智能交通、信息技术。
1. 对物联网的认识
“物联网”被称为继计算机、互联网之后,世界信息产业的第三次浪潮。物联网概念最早出现于《未来之路》①。该书提出了“物--物”相联的物联网雏形。1998年,美国麻省理工学院(MIT)创造性地提出了当时被称为EPC(Electronic Product Code)系统的“物联网”构想。1999年,美国Auto-ID首先提出“物联网”的概念,主要是建立在物品编码、射频识别(Radio Frequency Identification, RFID)技术和互联网的基础上。2005年,国际电信联盟(ITU)在《ITU互联网报告2005:物联网》中,正式提出了“物联网”的概念。2008年3月在苏黎世举行了全球首个国际物联网会议“物联网 2008”,探讨了“物联网”的新概念和新技术,以及如何推进“物联网”发展。我国于2010年初正式成立了传感(物联)网技术产业联盟。物联网是战略性新兴产业的重要组成部分,是继计算机、互联网和移动通信之后的新一轮信息技术革命,是世界信息化发展的第三次浪潮,也是国家“十二五”规划纲要中明确的新一代信息技术产业发展重点。
由于物联网概念出现不久,其内涵还在不断发展、完善。目前,对于“物联①《未来之路》1995年出版,作者比尔盖茨
网”这一概念的准确定义尚未形成比较权威的表述。目前对于物联网主要有以下几种定义:
(1)关于物联网比较准确的定义是:物联网是通过各种信息传感设备及系统(传感网、射频识别系统、红外感应器、激光扫描器等)、条码与二维码、全球定位系统,按约定的通信协议,将物与物、人与物、人与人连接起来,通过各种接入网、互联网进行信息交换,以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种信息网络。这个定义的核心是,物联网的主要特征是每一个物件都可以寻址,每一个物件都可以控制,每一个物件都可以通信。这个定义包含3个主要含义:
一、物联网是指对具有全面感知能力的物体及人地互联集合;二、物联必须遵循约定的通信协议,并通过相应的软、硬件实现;三、物联网可以实现对各种物品(包括人)进行智能化识别、定位、跟踪、监控和管理等功能。
(2)早在1999年,MIT的Auto-ID研究中心首先提出:把所有物品通过射频识别和条码等信息传感设备与互联网连接起来,实现智能化识别和管理。②
(3)国际电信联盟(ITU)队物联网的定义。物联网是在任何时间、环境,任何物品、人、企业、商业,采用任何通信方式(包括汇聚、连接、收集、计算等),以满足所提供的任何服务的要求。按照这个定义,物联网主要解决物品到物品(Thing to Thing,T2T)、人到物品(Human to Thing,H2T)、人到人(Human to Human,H2H)之间的互联。
(4)欧洲智能系统集成技术平台(EPoSS)报告对物联网的阐释。该报告认为:物联网由具有标识、虚拟个性的物体/对象所组成的网络。这些标识和个性等信息在智能空间使用智慧的接口与用户、社会和环境进行通信。
(5)欧盟第7框架下RFID和物联网研究项目组对物联网给出的解释。指出:物联网是未来互联网的一个组成部分,可以定义为基于标准的和交互通信协议的具有自配置能力的动态全球网络基础设施,在物联网内物理和虚拟的“物件”具有身份、物理属性、拟人化等特征,它们能够被一个综合的信息网络所连接。 通过以上对物联网的几种表述可知,“物联网”的内涵起源于由RFID对客观物体进行标识并利用网络进行数据交换这一概念,不断扩充、延展、完善而逐步形成,并且还在丰富、发展、完善之中。 ②麻省理工学院(MIT)最早提出的物联网概念。
总结目前对物联网概念的表述,可以将其核心要素归纳为“感知、传输、智能、控制”。也就是说,物联网具有以下4个重要属性。①全面感知:利用RFID、传感器、二维码等感知设备,可随时随地感知、获取物体的信息;②可靠传输:通过各种信息网络与计算机网路的融合,将物体的信息实时准确地传送到目的地;③智能处理:利用数据融合及处理、云计算等各种计算技术,对海量的分布式数据信息进行分析、融合和处理,向用户提供信息服务;④自动控制:利用模糊识别等智能控制技术对物体实施智能化控制和利用。最终形成物理、数字、虚拟世界和社会共生互动的智能社会。
2. 物联网的作用
物联网的最基本功能特征是提供“无处不在的连接和在线服务”(Ubiquitous Connectivity), 具备十大基本功能。
(1)在线监测:这是物联网最基本的功能,物联网业务一般以集中监测为主、控制为辅。
(2)定位追溯:一般基于GPS(或其他卫星定位,如北斗)和无线通信技术,或只依赖于无线通信技术的定位,如基于移动基站的定位、RTLS等。
(3)报警联动:主要提供事件报警和提示,有时还会提供基于工作流或规则引擎(Rule’s Engine)的联动功能。
(4)指挥调度:基于时间排程和事件响应规则的指挥、调度和派遣功能。
(5)预案管理:基于预先设定的规章或法规对事物产生的事件进行处置。
(6)安全隐私:由于物联网所有权属性和隐私保护的重要性,物联网系统必须提供相应的安全保障机制。
(7)远程维保: 这是物联网技术能够提供或提升的服务,主要适用于企业产品售后联网服务。
(8)在线升级:这是保证物联网系统本身能够正常运行的手段,也是企业产品售后自动服务的手段之一。
(9)领导桌面: 主要指Dashboard或BI个性化门户,经过多层过滤提炼的实时资讯,可供主管负责人实现对全局的“一目了然”。
(10)统计决策: 指的是基于对联网信息的数据挖掘和统计分析,提供决策
支持和统计报表功能。
3. 物联网的技术框架
物联网的技术体系框架如图所示,它包括感知层技术、网络层技术、应用层技术和公共技术。
(1)感知层 数据采集与感知主要用于采集物理世界中发生的物理事件和数
据,包括各类物理量、标识、音频、视频数据。物联网的数据采集涉及传感器、RFID、多媒体信息采集、二维码和实时定位等技术。
传感器网络组网和协同信息处理技术实现传感器、RFID等数据采集技术所获取数据的短距离传输、自组织组网以及多个传感器对数据的协同信息处理过程。
(2)网络层 实现更加广泛的互联功能,能够把感知到的信息无障碍、高可靠性、高安全性地进行传送,需要传感器网络与移动通信技术、互联网技术相融合。
经过十余年的快速发展,移动通信、互联网等技术已比较成熟,基本能够满足物联网数据传输的需要。
(3)应用层 应用层主要包含应用支撑平台子层和应用服务子层。其中应用支撑平台子层用于支撑跨行业、跨应用、跨系统之间的信息协同、共享、互通的功能。应用服务子层包括智能交通、智能医疗、智能家居、智能物流、智能电力等行业应用。
(4)公共技术 公共技术不属于物联网技术的某个特定层面,而是与物联网技术架构的三层都有关系,它包括标识与解析、安全技术、网络管理和服务质量(QOS)管理。
4.物联网在智能交通中的运用
4.1大力发展智能交通的原因
最近几年,交通运输业带来的能耗、污染以及拥堵问题日益严重,极大地制约了我国经济的发展,发展智能交通是解决思路之一。智能交通能够提高道路使用效率,使交通堵塞减少约60%,使短途运输效率提高近70%,使现有道路的通行能力提高两至三倍。车辆在智能交通体系内行驶,停车次数可以减少30%,行车时间减少13%~45%,车辆的使用效率能够提高50%以上。
智能交通能够大幅降低汽车能耗。通过智能交通控制,由于平均车速的提高带来了燃料消耗量的减少和排出废气量的减少,汽车油耗也可由此降低15%。同时,交通的顺畅将大幅度减少车辆在路上的停滞时间,使得汽车尾气的排放大大减少,从而改善空气质量。推动智能交通,可使中国温室气体的排放量减少25%~30%。
智能交通能够有效减少交通事故。国内每年仅交通事故一项造成的伤残人数就达50多万,死亡人数10多万。智能交通技术能够有效减少交通事故的发生,可使每年因交通事故造成的死亡人数下降30%~70%。
4.2 物联网应用于智能交通
4.2.1 智能交通系统主要功能模块
影响道路通畅的基本因素为:人、车、路、环境这四个基本元素。智能交通物联网系统应该分为以下主要功能模块:
(1)信息检测感知系统。通过磁、RFID、GPS等传感器手段检测道路车辆实时流量;通过雷达等传感器手段监测车辆实时车速;通过视频传感器画面实时监测交通事故事件。通过以RFID技术和传感器技术在获取物体接入的智能的状态信息,对物理世界和虚拟世界进行建立。
(2)信息网络系统。传感器采集的信息可以通过互联网、3G或其他方式将数据发送至数据处理中心,组成大规模网络。有了虚拟世界以后可以通过实时数据的采集,经过大量的网络智能化的计算形成物和物相连,形成整个系统协同的运作。
(3)信息处理与决策系统。包括网络数据收集中心;数据智能处理分析中心;智能交通路线诱导系统;照能控制系统;交通环境控制系统等。物联网是把物品智能连接起来,采用云计算等智能计算的技术对信息进行分析和处理,提升对物质世界的感知能力,实现决策和控制,为社会提供先进的基础设施物联智能网络,更好地服务于交通管理。
4.2.2 智能交通拓展子系统
(1)车辆控制系统
指辅助驾驶员驾驶汽车或替代驾驶员自动驾驶汽车的系统。该系统通过安装在汽车前部和旁侧的雷达或红外探测仪,可以准确地判断车与障碍物之间的离,遇紧急情况,车载电脑能及时发出警报或自动刹车避让,并根据路况自己调节行车速度,人称“智能汽车”。目前,美国已有3000多家公司从事高智能汽车的研制,已推出自动恒速控制器、红外智能导驶仪等高科技产品。
(2)交通监控系统
该系统类似于机场的航空控制器,它将在道路、车辆和驾驶员之间建立快速通讯联系。哪里发生了交通事故。哪里交通拥挤,哪条路最为畅通,该系统会以最快的速度提供给驾驶员和交通管理人员。
(3)运营车辆高度管理系统
该系统通过汽车的车载电脑、高度管理中心计算机与全球定位系统卫星联网,实现驾驶员与调度管理中心之间的双向通讯,来提供商业车辆、公共汽车和出租汽车的运营效率。该系统通讯能力极强,可以对全国乃至更大范围内的车辆实施控制。目前,行驶在法国巴黎大街上的20辆公共汽车和英国伦敦的约2500
辆出租汽车已经在接受卫星的指挥。
(4)旅行信息系统
是专为外出旅行人员及时提供各种交通信息的系统。该系统提供信息的媒介是多种多样的,如电脑、电视、电话、路标、无线电、车内显示屏等,任何一种方式都可以。无论你是在办公室、大街上、家中、汽车上,只要采用其中任何一种方式,你都能从信息系统中获得所需要的信息。有了该系统,外出旅行者就可以眼观六路、耳听八方了。
4.2.3智能交通系统的特点
一是着眼于交通信息的广泛应用与服务,二是着眼于提高既有交通设施的运行效率。
当然与一般技术系统相比。ITS系统建设过程中的整体性要求更加严格.这种整体性体现在:
(1)跨行业特点技术领域特点。ITS系统综合了交通工程、信息工程,通信技术、控制工程、计算机技术等众多科学领域的成果。ITS系统建设涉及众多行业领域,是社会广泛参与的复杂巨型系统工程,从而造成复杂的行业间协调问题.
(2)跨要众多领域的技术人员共同协作.
(3)政府、企业、科研单位及高等院校共同参与,恰当的角色定位和任务分担是系统有效展开的重要前提条件。
4.3智能交通系统已取得的初步结果
(1)道路交通管理
建成了比较完善的智能化道路交通指挥管理系统,包括城市道路交通信号控制系统,交通检测、电视监控系统,交通违法检测系统,以及全市“122”交通事故接处警系统;
(2)公共交通管理
建成了动物园公交枢纽运营管理和乘客信息服务系统,公交区域运营组织与调度系统,公交抢修救援调度系统,BRT智能管理系统;
(3)高速公路管理
建成了全市统一的高速公路信息中心,实现了五环路和六条高速公路的联网监控,并与交管部门共享。
4.4 物联网运用于智能交通的总结
物联网应用于智能交通已成为星火燎原之势。基于物联网的智能交通将使交通基础设施发挥最大的效能。不过,当前的智能交通物联网脸处于创新探索的初级阶段,相当于分散的、小规模的局部物联网形式,还远未形成规模。随着政府的大力扶持与技术和标准的成熟,智能交通物联网会是物联网发展的重要领域,将朝着大规模网络化、集成化和面向服务化发展,成为智慧城市的重要组成部分。
4.物联网的发展前景
物联网技术作为一个由多各个学科结合而成一个全新的学科,逐渐改变着人们的日常生活,科技部部长万钢在接受新华社记者采访时曾表示:“我认为,物联网的市场规模要比互联网的规模大好几倍,难以估量。今后,物联网会无所不在,包括电冰箱、微波炉等家用电器都将通过传感器实现网络控制。③
如今物联网已经广泛并将继续应用于智能家居、智能交通、智能电网、公共安全、食品安全检测、物流运输等方面。
下面是我们对智能交通领域的展望:
未来我们可以通过云信息中心对全国甚至全世界的车辆进行全网监控。这样会使得驾照审理、罚款缴纳、异地保险 等业务更加便利,还可以有效地进行车辆监管,追回被盗车辆。而且我们还可以对某路段在某个时段的车流量进行一个统计分析,以便能够对当天人们的出行给出一些有效的建议,对于警方来说还可重点加大对该路段的疏导和调节力度,使全市全省甚至全国的城市都能够联动起来,形成一个高效运行的智能交通网络。
同时物联网在物流运输方面,有三个环节功能的提升。
(1)制造物流环节, 根据现有的物联网的物流系统可以对生产线上的原材料、零部件、半成品及成品进行全程识别与跟踪,使得整条产业链时时连接, 保证了流水线的均衡与稳步生产。
(2)运输物流环节,进行智能调度,通过在仓库、车辆、集装箱和货物中贴上电子标签, 在运输线的一些检查点装上接收转发装置, 企业能实时了解货物目③选自2012年《新华日报》两会特别报道
前所处的位置和状态,实现运输货物、线路的全程实时跟踪管理, 并可以提前预测和安排最优的行车路线, 帮助实现智能化调度和高效管理。
(3)仓储物流环节,提高库存管理,当货物进入仓库, 阅读器将自动识读电子标签、完成盘点,并将信息自动载入数据库, 命令机械手按规定路径放置, 在提高空间利用率的同时,又提升了仓储物流的库存监管水平,实现高效率的物流管理。
21世纪是一个变革创新的世纪,我们有理由相信,在不久的将来,物联网将成为人们生活中必不可少的一部分,它将从各个方面影响人类的文化与文明,促进整个时代的繁荣与稳定。
《物联网导论》课程报告
(浅析物联网在智能交通行业中的应用)
学年学期 2011-12学年 下学期
专 业 通信工程专业
学 号 11623
授课班号
学生姓名
指导教师
浅析物联网在智能交通行业中的应用
摘要:物联网是新一代信息技术的重要组成部分。其英文名称是“The Internet of things”。由此,顾名思义,“物联网就是物物相连的互联网”。随着经济的发展和社会的进步,城市人口增多,汽车的数量持续增加,交通拥挤和堵塞现象日趋严重,由此引发的环境噪声、大气污染、能源消耗等已经成为现在全球各工业发达国家和发展中国家面临的严峻问题。智能交通系统(IIS,intelligent transportation system)作为近十年大规模兴起的改善交通堵塞减缓交通拥挤的有效技术措施,越来越受到国内外政府决策部门和专家学者的重视,在许多国家和地区也开始了广泛的应用。物联网技术在智能交通控制领域的应用,将全面提升智能交通的管控水平和信息服务水平,实现从现场物理实体的管控到信息空间中虚拟镜像的管控,将为交通信息的情报化分析和交通管理模式的转变提供了强大的科技保障,也为降低能耗、改善环境污染、提升城市形象提供了先进的技术支撑,具有巨大的社会效益和经济效益。
关键词:物联网、智能交通、信息技术。
1. 对物联网的认识
“物联网”被称为继计算机、互联网之后,世界信息产业的第三次浪潮。物联网概念最早出现于《未来之路》①。该书提出了“物--物”相联的物联网雏形。1998年,美国麻省理工学院(MIT)创造性地提出了当时被称为EPC(Electronic Product Code)系统的“物联网”构想。1999年,美国Auto-ID首先提出“物联网”的概念,主要是建立在物品编码、射频识别(Radio Frequency Identification, RFID)技术和互联网的基础上。2005年,国际电信联盟(ITU)在《ITU互联网报告2005:物联网》中,正式提出了“物联网”的概念。2008年3月在苏黎世举行了全球首个国际物联网会议“物联网 2008”,探讨了“物联网”的新概念和新技术,以及如何推进“物联网”发展。我国于2010年初正式成立了传感(物联)网技术产业联盟。物联网是战略性新兴产业的重要组成部分,是继计算机、互联网和移动通信之后的新一轮信息技术革命,是世界信息化发展的第三次浪潮,也是国家“十二五”规划纲要中明确的新一代信息技术产业发展重点。
由于物联网概念出现不久,其内涵还在不断发展、完善。目前,对于“物联①《未来之路》1995年出版,作者比尔盖茨
网”这一概念的准确定义尚未形成比较权威的表述。目前对于物联网主要有以下几种定义:
(1)关于物联网比较准确的定义是:物联网是通过各种信息传感设备及系统(传感网、射频识别系统、红外感应器、激光扫描器等)、条码与二维码、全球定位系统,按约定的通信协议,将物与物、人与物、人与人连接起来,通过各种接入网、互联网进行信息交换,以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种信息网络。这个定义的核心是,物联网的主要特征是每一个物件都可以寻址,每一个物件都可以控制,每一个物件都可以通信。这个定义包含3个主要含义:
一、物联网是指对具有全面感知能力的物体及人地互联集合;二、物联必须遵循约定的通信协议,并通过相应的软、硬件实现;三、物联网可以实现对各种物品(包括人)进行智能化识别、定位、跟踪、监控和管理等功能。
(2)早在1999年,MIT的Auto-ID研究中心首先提出:把所有物品通过射频识别和条码等信息传感设备与互联网连接起来,实现智能化识别和管理。②
(3)国际电信联盟(ITU)队物联网的定义。物联网是在任何时间、环境,任何物品、人、企业、商业,采用任何通信方式(包括汇聚、连接、收集、计算等),以满足所提供的任何服务的要求。按照这个定义,物联网主要解决物品到物品(Thing to Thing,T2T)、人到物品(Human to Thing,H2T)、人到人(Human to Human,H2H)之间的互联。
(4)欧洲智能系统集成技术平台(EPoSS)报告对物联网的阐释。该报告认为:物联网由具有标识、虚拟个性的物体/对象所组成的网络。这些标识和个性等信息在智能空间使用智慧的接口与用户、社会和环境进行通信。
(5)欧盟第7框架下RFID和物联网研究项目组对物联网给出的解释。指出:物联网是未来互联网的一个组成部分,可以定义为基于标准的和交互通信协议的具有自配置能力的动态全球网络基础设施,在物联网内物理和虚拟的“物件”具有身份、物理属性、拟人化等特征,它们能够被一个综合的信息网络所连接。 通过以上对物联网的几种表述可知,“物联网”的内涵起源于由RFID对客观物体进行标识并利用网络进行数据交换这一概念,不断扩充、延展、完善而逐步形成,并且还在丰富、发展、完善之中。 ②麻省理工学院(MIT)最早提出的物联网概念。
总结目前对物联网概念的表述,可以将其核心要素归纳为“感知、传输、智能、控制”。也就是说,物联网具有以下4个重要属性。①全面感知:利用RFID、传感器、二维码等感知设备,可随时随地感知、获取物体的信息;②可靠传输:通过各种信息网络与计算机网路的融合,将物体的信息实时准确地传送到目的地;③智能处理:利用数据融合及处理、云计算等各种计算技术,对海量的分布式数据信息进行分析、融合和处理,向用户提供信息服务;④自动控制:利用模糊识别等智能控制技术对物体实施智能化控制和利用。最终形成物理、数字、虚拟世界和社会共生互动的智能社会。
2. 物联网的作用
物联网的最基本功能特征是提供“无处不在的连接和在线服务”(Ubiquitous Connectivity), 具备十大基本功能。
(1)在线监测:这是物联网最基本的功能,物联网业务一般以集中监测为主、控制为辅。
(2)定位追溯:一般基于GPS(或其他卫星定位,如北斗)和无线通信技术,或只依赖于无线通信技术的定位,如基于移动基站的定位、RTLS等。
(3)报警联动:主要提供事件报警和提示,有时还会提供基于工作流或规则引擎(Rule’s Engine)的联动功能。
(4)指挥调度:基于时间排程和事件响应规则的指挥、调度和派遣功能。
(5)预案管理:基于预先设定的规章或法规对事物产生的事件进行处置。
(6)安全隐私:由于物联网所有权属性和隐私保护的重要性,物联网系统必须提供相应的安全保障机制。
(7)远程维保: 这是物联网技术能够提供或提升的服务,主要适用于企业产品售后联网服务。
(8)在线升级:这是保证物联网系统本身能够正常运行的手段,也是企业产品售后自动服务的手段之一。
(9)领导桌面: 主要指Dashboard或BI个性化门户,经过多层过滤提炼的实时资讯,可供主管负责人实现对全局的“一目了然”。
(10)统计决策: 指的是基于对联网信息的数据挖掘和统计分析,提供决策
支持和统计报表功能。
3. 物联网的技术框架
物联网的技术体系框架如图所示,它包括感知层技术、网络层技术、应用层技术和公共技术。
(1)感知层 数据采集与感知主要用于采集物理世界中发生的物理事件和数
据,包括各类物理量、标识、音频、视频数据。物联网的数据采集涉及传感器、RFID、多媒体信息采集、二维码和实时定位等技术。
传感器网络组网和协同信息处理技术实现传感器、RFID等数据采集技术所获取数据的短距离传输、自组织组网以及多个传感器对数据的协同信息处理过程。
(2)网络层 实现更加广泛的互联功能,能够把感知到的信息无障碍、高可靠性、高安全性地进行传送,需要传感器网络与移动通信技术、互联网技术相融合。
经过十余年的快速发展,移动通信、互联网等技术已比较成熟,基本能够满足物联网数据传输的需要。
(3)应用层 应用层主要包含应用支撑平台子层和应用服务子层。其中应用支撑平台子层用于支撑跨行业、跨应用、跨系统之间的信息协同、共享、互通的功能。应用服务子层包括智能交通、智能医疗、智能家居、智能物流、智能电力等行业应用。
(4)公共技术 公共技术不属于物联网技术的某个特定层面,而是与物联网技术架构的三层都有关系,它包括标识与解析、安全技术、网络管理和服务质量(QOS)管理。
4.物联网在智能交通中的运用
4.1大力发展智能交通的原因
最近几年,交通运输业带来的能耗、污染以及拥堵问题日益严重,极大地制约了我国经济的发展,发展智能交通是解决思路之一。智能交通能够提高道路使用效率,使交通堵塞减少约60%,使短途运输效率提高近70%,使现有道路的通行能力提高两至三倍。车辆在智能交通体系内行驶,停车次数可以减少30%,行车时间减少13%~45%,车辆的使用效率能够提高50%以上。
智能交通能够大幅降低汽车能耗。通过智能交通控制,由于平均车速的提高带来了燃料消耗量的减少和排出废气量的减少,汽车油耗也可由此降低15%。同时,交通的顺畅将大幅度减少车辆在路上的停滞时间,使得汽车尾气的排放大大减少,从而改善空气质量。推动智能交通,可使中国温室气体的排放量减少25%~30%。
智能交通能够有效减少交通事故。国内每年仅交通事故一项造成的伤残人数就达50多万,死亡人数10多万。智能交通技术能够有效减少交通事故的发生,可使每年因交通事故造成的死亡人数下降30%~70%。
4.2 物联网应用于智能交通
4.2.1 智能交通系统主要功能模块
影响道路通畅的基本因素为:人、车、路、环境这四个基本元素。智能交通物联网系统应该分为以下主要功能模块:
(1)信息检测感知系统。通过磁、RFID、GPS等传感器手段检测道路车辆实时流量;通过雷达等传感器手段监测车辆实时车速;通过视频传感器画面实时监测交通事故事件。通过以RFID技术和传感器技术在获取物体接入的智能的状态信息,对物理世界和虚拟世界进行建立。
(2)信息网络系统。传感器采集的信息可以通过互联网、3G或其他方式将数据发送至数据处理中心,组成大规模网络。有了虚拟世界以后可以通过实时数据的采集,经过大量的网络智能化的计算形成物和物相连,形成整个系统协同的运作。
(3)信息处理与决策系统。包括网络数据收集中心;数据智能处理分析中心;智能交通路线诱导系统;照能控制系统;交通环境控制系统等。物联网是把物品智能连接起来,采用云计算等智能计算的技术对信息进行分析和处理,提升对物质世界的感知能力,实现决策和控制,为社会提供先进的基础设施物联智能网络,更好地服务于交通管理。
4.2.2 智能交通拓展子系统
(1)车辆控制系统
指辅助驾驶员驾驶汽车或替代驾驶员自动驾驶汽车的系统。该系统通过安装在汽车前部和旁侧的雷达或红外探测仪,可以准确地判断车与障碍物之间的离,遇紧急情况,车载电脑能及时发出警报或自动刹车避让,并根据路况自己调节行车速度,人称“智能汽车”。目前,美国已有3000多家公司从事高智能汽车的研制,已推出自动恒速控制器、红外智能导驶仪等高科技产品。
(2)交通监控系统
该系统类似于机场的航空控制器,它将在道路、车辆和驾驶员之间建立快速通讯联系。哪里发生了交通事故。哪里交通拥挤,哪条路最为畅通,该系统会以最快的速度提供给驾驶员和交通管理人员。
(3)运营车辆高度管理系统
该系统通过汽车的车载电脑、高度管理中心计算机与全球定位系统卫星联网,实现驾驶员与调度管理中心之间的双向通讯,来提供商业车辆、公共汽车和出租汽车的运营效率。该系统通讯能力极强,可以对全国乃至更大范围内的车辆实施控制。目前,行驶在法国巴黎大街上的20辆公共汽车和英国伦敦的约2500
辆出租汽车已经在接受卫星的指挥。
(4)旅行信息系统
是专为外出旅行人员及时提供各种交通信息的系统。该系统提供信息的媒介是多种多样的,如电脑、电视、电话、路标、无线电、车内显示屏等,任何一种方式都可以。无论你是在办公室、大街上、家中、汽车上,只要采用其中任何一种方式,你都能从信息系统中获得所需要的信息。有了该系统,外出旅行者就可以眼观六路、耳听八方了。
4.2.3智能交通系统的特点
一是着眼于交通信息的广泛应用与服务,二是着眼于提高既有交通设施的运行效率。
当然与一般技术系统相比。ITS系统建设过程中的整体性要求更加严格.这种整体性体现在:
(1)跨行业特点技术领域特点。ITS系统综合了交通工程、信息工程,通信技术、控制工程、计算机技术等众多科学领域的成果。ITS系统建设涉及众多行业领域,是社会广泛参与的复杂巨型系统工程,从而造成复杂的行业间协调问题.
(2)跨要众多领域的技术人员共同协作.
(3)政府、企业、科研单位及高等院校共同参与,恰当的角色定位和任务分担是系统有效展开的重要前提条件。
4.3智能交通系统已取得的初步结果
(1)道路交通管理
建成了比较完善的智能化道路交通指挥管理系统,包括城市道路交通信号控制系统,交通检测、电视监控系统,交通违法检测系统,以及全市“122”交通事故接处警系统;
(2)公共交通管理
建成了动物园公交枢纽运营管理和乘客信息服务系统,公交区域运营组织与调度系统,公交抢修救援调度系统,BRT智能管理系统;
(3)高速公路管理
建成了全市统一的高速公路信息中心,实现了五环路和六条高速公路的联网监控,并与交管部门共享。
4.4 物联网运用于智能交通的总结
物联网应用于智能交通已成为星火燎原之势。基于物联网的智能交通将使交通基础设施发挥最大的效能。不过,当前的智能交通物联网脸处于创新探索的初级阶段,相当于分散的、小规模的局部物联网形式,还远未形成规模。随着政府的大力扶持与技术和标准的成熟,智能交通物联网会是物联网发展的重要领域,将朝着大规模网络化、集成化和面向服务化发展,成为智慧城市的重要组成部分。
4.物联网的发展前景
物联网技术作为一个由多各个学科结合而成一个全新的学科,逐渐改变着人们的日常生活,科技部部长万钢在接受新华社记者采访时曾表示:“我认为,物联网的市场规模要比互联网的规模大好几倍,难以估量。今后,物联网会无所不在,包括电冰箱、微波炉等家用电器都将通过传感器实现网络控制。③
如今物联网已经广泛并将继续应用于智能家居、智能交通、智能电网、公共安全、食品安全检测、物流运输等方面。
下面是我们对智能交通领域的展望:
未来我们可以通过云信息中心对全国甚至全世界的车辆进行全网监控。这样会使得驾照审理、罚款缴纳、异地保险 等业务更加便利,还可以有效地进行车辆监管,追回被盗车辆。而且我们还可以对某路段在某个时段的车流量进行一个统计分析,以便能够对当天人们的出行给出一些有效的建议,对于警方来说还可重点加大对该路段的疏导和调节力度,使全市全省甚至全国的城市都能够联动起来,形成一个高效运行的智能交通网络。
同时物联网在物流运输方面,有三个环节功能的提升。
(1)制造物流环节, 根据现有的物联网的物流系统可以对生产线上的原材料、零部件、半成品及成品进行全程识别与跟踪,使得整条产业链时时连接, 保证了流水线的均衡与稳步生产。
(2)运输物流环节,进行智能调度,通过在仓库、车辆、集装箱和货物中贴上电子标签, 在运输线的一些检查点装上接收转发装置, 企业能实时了解货物目③选自2012年《新华日报》两会特别报道
前所处的位置和状态,实现运输货物、线路的全程实时跟踪管理, 并可以提前预测和安排最优的行车路线, 帮助实现智能化调度和高效管理。
(3)仓储物流环节,提高库存管理,当货物进入仓库, 阅读器将自动识读电子标签、完成盘点,并将信息自动载入数据库, 命令机械手按规定路径放置, 在提高空间利用率的同时,又提升了仓储物流的库存监管水平,实现高效率的物流管理。
21世纪是一个变革创新的世纪,我们有理由相信,在不久的将来,物联网将成为人们生活中必不可少的一部分,它将从各个方面影响人类的文化与文明,促进整个时代的繁荣与稳定。