物联网技术在智能交通中的应用

摘 要：本文主要介绍了基于物联网的智能交通系统以及电子收费系统中物联网技术的具体应用。文章以智能交通的概念入手，阐释了感知层、传输层、处理层、应用层等物联网结构在智能交通中的作用，描述了物联网技术在智能交通中的典型应用。

关键词：物联网；智能交通；电子收费系统

0 引言

说起交通，应该是与日常生活最贴近的。每天去单位上班，都要与公交车、地铁、小汽车、出租车、自行车等打交道；如果出差，有可能乘坐火车、轮船、飞机，也可能驾车选择高速公路，以上都是交通工具的一部分。但是我们经常面临的情况却是乘车拥挤、交通堵塞、驾车受阻，等待难耐，在这种情况下，改变现在的交通状况，减轻交通拥挤，减少交通事故，制止交通环境恶化就成为一个亟待解决的问题，从而，智能交通应运而生。

1 智能交通的概念

在20世纪80年代时，智能交通的概念产生了，最具代表性的是美国智能车辆道路系统（IVHS）、欧洲高效安全欧洲交通信息通讯系统（PROMETHEUS）、欧洲车辆安全道路结构计划（DRIVE）、日本的道路交通信息通信系统（VICS）。它们共同的特点是在整个交通的服务、管理和控制上运用了先进的信息技术、计算机技术、数据通信技术、传感器技术、电子控制技术、人工智能等多种技术，从而形成一种广范围、全方位发挥作用的实时、准确、高效的运输综合管理系统，以便可以解决目前出现的交通拥挤、交通事故和环境污染等问题。

智能交通是一个运用现代电子信息技术面向交通运输的服务系统。它最大的特点是将信息进行收集，然后对信息进行处理、发布、交换、分析、利用，最终为交通的参与者提供多样性的服务。换句话说，就是在高科技的支持与帮助下，让传统的交通模式变得更加智能化，更加安全、节能、高效率。

在未来城市的发展中，无线信息将成为车辆与交通设施之间、车辆与车辆之间的桥梁，未来的交通技术将利用电力化、车联网和自动驾驶来实现城市交通设备、信息等各方面资源的整合，完成城市智能交通系统的构建。未来的智能交通系统可以让车流就像海中的鱼群一样，在马路上快速的游动但却又彼此不会相撞。

智能交通在中国主要应用于以下三大领域。

（1）公路交通信息化，主要是指高速公路建设、省级国道公路建设、公路交通领域。公路♀收费是现在的热点项目，而这个项目又以软件为主。联网收费软件和计重收费系统是公路收费的两个组成部分。

（2）城市道路交通管理服务信息化。城市道路交通管理服务信息化的主要问题是兼容和整合，所以，这一领域的应用热点就是选择一个综合性的信息平台，来实现对兼容和整合。

（3）城市公交信息化。根据目前的情况来看，公交系统信息化在国内城市中应用的比较少，也比较落后，而智能公交调度系统在国内的发展还基本处于空白阶段。不过在一些一线城市以及南方沿海地区，都已经开始重视智能交通的发展了。

2 智能交通系统

交通问题是国计民生问题，而交通拥堵现在已经成为一个严重的社会问题。针对这种情况¿，提高交通的智能化功能是当前解决问题的一个有效方法。因此，智能交通管理系统的建设已经成为城市交通发展的必由之路。

智能交通系统（Intelligent Transportation Systems，ITS）是通过将传感器技术、RFID技术、无线通信技术、数据处理技术、网络技术、自动控制技术、视频检测识别技术、GPS技术、信息发布技术等综合应用于整个交通运输管理体系中，从而建立起实时、准确、高效的交通运输控制和管理系统。

智能交通系统的工作流程是：首先通过布设各种传感器，获取需要的交通信息；然后使用有线或者无线的网络通信技术；将获取的交通信息进行传输和汇集；最后将所有数据进行融合处理，从而达到监控和管理交通基础设施以及交通流量的目的，为交通使用者及管理者提供服务。

3 智能交通的体系结构

智能交通作为物联网在交通运输领域的应用，遵循物联网的体系结构。智能交通系统由五大子系统组成，分别是：交通信息采集、互联通信、交通状况监视、交通控制和信息发布。要想形成一个智能化的交通系统，实现车与路之间、车与人之间以及人与人之间的互相连通，那么必须依靠智能交通前端的感知技术、中间的传输技术以及后端的信息处理技术。

ITS系统使用大量的嵌入式设备用于雷达测速、运输车队遥控指挥、车辆导航等方面，同时通过大量的传感器采集、存储公路城市交通各个路段的交通数据，进行分析和显示，以供交通管理部门了解交通状况，对拥堵路段进行疏通，也便于司机进行合理的避让。如在有些路段，常可以看见一些大的LED显示屏，显示某路段车流拥堵或者交通事故，请绕行之类的提示。同时ITS系统内集成的GPS车辆监控子系统，将各种交通、天气等信息在中心站和各子站之间通过无线通信的方式进行传输，从而使得各子站的GPS接收机能够接收到车辆当前的位置、时间等数据，然后再通过无线通信方式传输给中心站；中心站将汇总的各子系统位置信息，送往电子地图，显示各子站的运动轨迹，最后通过无线通信调度指挥各子站，利用系统监控软件完成对各子站的状态监控。这样就实现了对各子站的监控管理。

智能交通系统具有典型的物联网架构，由感知层、传输层、数据智能处理层和应用层组成。

感知层包括信息采集和末梢网络两个子层。传感器、条形码、二维码、RFID、智能装置等作为数据采集设备，将采集到的数据通过末梢网络上传给网络层。数据采集设备将采集出行者、车辆和道路等多方面的交通信息，然后通过末梢网络将采集到的这些交通信息传输给网络层。

传输层是在现有网络的基础上建立起来的，主要承担着数据传输、汇聚功能。在物联网中，要求传输层能够把感知层感知到的数据无障碍、高可靠性、高安全性地进行传送。在智能交通系统的传输层中，目前主流的电话通信网、移动通信网、互联网、企业内部网、各类专网等网络都ค是重要的核心网络；主要使用的应用技术是接入技术以及各种延伸网等交通信息传输技术。 数据智能处理层是要对多种数据或信息进行处理，然后组合出高效、符合用户要求的信息的过程。

应用层的主要功能是把感知和传输来的信息进行分☤析和处理ส，做出正确的控制和决策，实现智能化的管理、应用和服务。这一层解决的是信息处理和人-机界面的问题。

4 物联网技术在智能交通中的应用

电子收费系统（Electronic Toll Collection，ETC）又称不停车收费系统，是ITS的重要组成部分。ETC系统一种能实现不停车收费的全天候智能型分布式计算机控制、处理系统，是电子技术、通信和计算机技术、自动控制技术、传感技术、交通工程和系统工程的综合产物，是典型的物联网应用。当车辆通过拥有ETC系统的收费站时，ETC系统将在车辆通过的瞬间自动完成所过车辆的登记、建档和收费的整个过程，在不停车的情况下收集、传递、处理该车辆的各种信息。

高速公路ETC系统由车载单元（OBU）、路边装置（RSU）、ETC管理中心及后端的银行结算系统4个部分组成。车载单元一般使用IC卡加CPU单元组成的“双片式”结构，其中IC卡存储账号、余额等信息，CPU单元存储车主、车型等物理参数并为车载单元与路边设备之间的高速数据交换提供保障。路边装置负责完成与车载单元的高速通信，实时读取通过车辆中车载单元的数据，进行合法性判断后，发送控制信号，并将车辆通信信息发送到管理中心。ETC管理中心对整个系统进行监控和管理，与银行收费系统进行通信和业务处理数据交换。后端的银行收费系统对收到的扣费请求进行结账和对账处理。

5 结语

随着物联网技术在智能交通中的应用以及发展，城市交通的智能化程度也将会大幅度提升，从而全面提升了道路管理部门对智能交通的管理和控制水平以及信息服务水平。物联网技术将使城市的智能交通朝着大规模网络化、集成化和面向服务化发展，最终成为智慧城市的重要组成部分。