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物联网在智能交通中的应用论文.doc

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    • 4交丄;M孚孩电子信息学院(2014-2015学年第一学期)论文题目:物联网在智能交通中的应用指导老师: 专 业: 物联网工程 班级组别: 1491102班第六组 成员姓名: 余鑫刘锦朋吴小康曹瑞谭阳张子纤二O—四年十二月三十日物联网技术在智能交通中的应用重庆工程学院 第六组摘要:本文主要介绍了基于物联网架构的智能交通信号采集与控制体 系,指出了物联网技术和智能交通领域的相互融合趋势文章以智能 交通中的信号实时采集、动态控制诱导、最优路径规划等环节入手, 阐释了各种智能传感器、电子标签、地理信息系统及定位技术在智能 交通中的应用情况,整体描述了物联网架构的智能交通的具体实现 关键词:物联网 智能交通 动态诱导 电子标签 地理信息系统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(||S, 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。

      随着近两年物联网技术在国内的迅捷发展,智能交通领域被赋予 了更多的科技内涵,在技术手段和管理理念上也引起了革命性变革 [1]目前,社会各界对物联网“理解”不一,专家对物联网解读各有 侧重一般认为,物联网指通过射频识别、传感器网络、全球定位系 统等信息传感设备,按约定的协议,把任何物品与互联网连接起来, 进行信息交换和通讯,以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理 的一种网络1999年由麻省理工学院Auto-ID研究中心提出物联网概 念,它实质上等于RFID技术和互联网的结合应用2005年,ITU在《The Internet of Things》报告中对物联网概念进行扩展,提出任何时 刻,任何地点,任意物体之间的互联,无所不在的网络和无所不在计 算的发展愿景,除 RFID 技术外,传感器技术、纳米技术、智能终端 等技术将得到更加广泛的应用相对于以前以环形线圈和视频为主要手段的车流量检测及依此 进行的被动式交通控制,物联网时代的智能交通,全面涵盖了信息采 集、动态诱导、智能管控等环节通过对机动车信息和路况信息的实 时感知和反馈,在 GPS、RFID、GIS 等技术的集成应用和有机整合的 平台下,实现了车辆从物理空间到信息空间的唯一性双向交互式映 射,通过对信息空间的虚拟化车辆的智能管控实现对真实物理空间的 车辆和路网的“可视化”管控。

      作为物联网感知层的传感器技术的发展,实现了车辆信息和路网 状态的实时采集,从而使得路网状态仿真与推断成为可能,更使得交 通事件从“事后处置”转化为“事前预判”这一主动警务模式,是智 能交通领域管理体制的深刻变革二、国内外交通物联网的发展现状美国、日本、欧盟在交通物联网方面投入了大量的力量进行研究、开 发和应用,在交通物联网的发展上处于世界领先地位我国在交通物 联网的研究应用方面起步相对较晚,但目前已大力重视交通物联网的 研究工作以促进其发展portation, USDOT)将 VII 更名为 IntelliDrive为了实现更安全、更 智能、更环保的驾驶,更加强调了交通安全的重要性⑵IntelliDrive 项目特点如下:a)安全通过使用车一车、车一路无线通信技术, 感知车辆周围360°范围内的危险b)移动性使用多种信息技术, 向出行者和运输管理者提供多种实时交通信息c)环保通过提供 实时交通拥堵和其他信息,帮助出行者选择合适路线, 减少环境污 染IntelliDrive为美国道路交通提供了更好的安全性能和驾驶效率, 它通过开发和集成各种车载、路侧设备以及通信技术,使得驾驶者在 驾驶中能够作出更好、更安全的决策。

      当驾驶员没有作出及时反应时, 车辆能够自动作出响应来避免碰撞这样明显提高了预防和减轻碰撞 的能力;同时,运输系统管理者、车辆运营商、出行者都能得到所需 的交通信息,以便在效率、运输成本、安全方面作出动态的决策,实 现高效的客运和货运 ⑶在IntelliDrive的长期规划中,将充分利 用物联网、互联网等技术进一步扩展其应用功能该研究计划从 2009 年开始启动,第一阶段为 2010—2014 年,旨在建立一个全国范围的、 多种交通方式联运的地面交通系统该系统的特色在于构建一个交通 网络环境,使车辆、基础设施和公众便携式设备之间能够相互通信, 从而最大化实现交通安全性、移动性和环保性计划主要集中研究实 时 交 通 数 据 的 采 集 和 管 理 以 及 动 态 移 动 应 用 (dynamicmobilityapplications )这两个方面实时交通数据采集和管 理研究项目旨在构建一个开发环境来支持对实时交通数据的采集、管 理、集成和应用;实时交通数据包括安全状况、 环境因素、拥堵信 息、运输成本等实时交通数据源头不仅可以是交通管理中心、车辆 定位系统、移动设备、IntelliDrive应用等,还可以是收费站、停车场 和车站等。

      这些数据经过处理后得到的交通拥堵、 天气、速度限制、 封闭道路等信息将传送给个人车辆该研究项目在提高物流效率、公 众信息服务能力以及整个交通系统的效率方面都将发挥重要作用动 态移动应用研究重心在于对实时交通数据的应用方面,通过无线技术 充分利用采集的数据针对公共部门管理者开发有价值的多模式应用 程序[4] 2007 年,欧洲开始了 EasyWay 计划整合交通道路系统 EasyWay 将持续七年时间,到 2013 年结束,旨在促进欧洲交通物联 网的发展, 主要应用服务包括旅行者信息服务、交通管理服务以及 货运和物流服务等EasyWay在之前的发展基础上,提出了新的综合 性框架来改善交通拥堵、减少事故和对环境的影响, 通过改善现有 的基础设施和系统、填补网络覆盖缺口和确保走廊服务的连续性来提 高服务水平[5] 日本政府多项政策推动着日本交通物联网的发展, 2006 年,日本制定“新 IT 改革战略”,重点推进车路协同系统,旨 在实现世界最安全的道路交通环境;2009年,日本制定“i-Japan战 略 2015”[6],在实现交通电子政务的同时,致力于通过物联网技术 减少交通拥堵、提高物流效率和减少 CO2 的排放; 2010 年,日本制 定了“新 IT 战略”,推动绿色出行,短期计划目标是通过利用车辆 探测技术来保证交通的畅通,提高物流效率,利用公共汽车优先系统 和公共汽车定位等系统增强公共交通系统使用的便利性,从而提高其 使用率。

      三、项目实例1.电子收费(ElectronicTollCollection,ETC)系统是我国首例在全国范 围内得到规模应用的智能交通系统,它能够在车辆以正常速度行驶过 收费站的时候自动收取费用,降低了收费站附近产生交通拥堵的概 率在这种收费系统中,车辆需安装一个系统可唯一识别的称之为电 子标签的设备,且在收费站的车道或公路上设置可读/写该电子标签 的标签读写器和相应的计算机收费系统车辆通过收费站点时,驾驶 员不必停车交费,只需以系统允许的速度通过,车载电子标签便可自 动与安装在路侧或门架上的标签读写器进行信息交换,收费计算机收 集通过车辆信息,并将收集到的信息上传给后台服务器,服务器根据 这些信息识别出道路使用者,然后自动从道路使用者的账户中扣除通 行费现在各大银行也支持ETC业务办理,方便快捷,例如中国银行、 中国工商银行、中国建设银行、华夏银行等均可办理目前ETC产品主要应用于高速公路及道桥收费系统根据交通运 输部“十二五”发展规划,“十二五”期间,全国ETC车道将达到 6000条,电子标签的用户将达到500万个在今年3月份,交通运 输部发文启动了 ETC全国联网建设,力争在2015年底基本实现全国 ETC联网,未来ETC在城市智能交通领域将有广阔的市场前景。

      Ki11111 Hi'". ■ ■ ■丿吐丄虹血矽夫理蛙述车軻收费系统.控制器:控制道闸、诫感"摄像头“ 4车辆J2.辑识别卡经过收费站2.交通信号控制系统采用三层分布式结构,信号机通过 RS232/RJ45与中心连接,采用RJ45网口形式组网系统结构分三层: 信号控制中心、通信部分和路口部分具体如图5所示交通信号控制系统架构具体描述如下:信号控制中心设备主要包括中心控制服务器、区域控制服务器、 通信服务器、数据库服务器、客户端等通信部分主要包括光端机和 通信网络,信号控制点采用光端机与中心设备相连,通信接口采用 RJ45 口路口部分设备主要包括信号机、检测器等,信号机根据车辆 检测器所检测的交通信息(包括车流量等)实时调整路口控制方案(信 号周期和绿信比),实现路口的有序控制[7]KnuJUilfl.«■! 1 H 4AMA1ti=f■+中心足图5.交通信号控制系统层级结构客户端全网对时区域协凋决策朝管理中心控制区按s外场控制vh ■ ■ ■ aj u Bill! b lie a eai-r s I I r=“r—* -1 — — ■区城一V客户端救屆逼佶fl热庭存楠轼态直观 区域控制»»■!■ ■ -a-BM ■^rr'K'a ■ ■■■□■■■ ni ia _■■■ I hJ LuHiFHia hibi ■ aaa ■图6.交通信号控制系统逻辑结构图系统在逻辑结构从上而下为中心级、区域级、路口级三级(见图6),功能划分描述如下:中心级控制:主要完成全区域的管理和全市级的交通控制功能, 包括参数设置、区域监视、勤务控制等。

      区域级控制:主要完成区域信号机的交通信息采集、处理、预测 及优化,并将控制方案下发给路口执行区域控制服务器的优化预测 功能是对本区域路口进行战略级的优化,对周期长、绿信比、相位差 进行第一级优化区域控制服务器同时负责本区域内信号机的控制与 监视路口级控制:完成交通信息采集和上传,完成中心控制方案的执 行同时要根据路口的实际交通需求,在中心优化基础上实时调整绿 灯时间,使信号配时最大程度的适应路口情况,达到最佳程度的畅通信号控制系统的交通信号控制机与上位机间应采用先进标准的 数据通信协议,以便于系统今后扩展信号控制系统须具有以下控制功能:黄闪、全红、手动、遥控、 单点定周期、单点多时段、单点全感应、单点半感应、绿波控制、二 次行人过街控制、实时自适应优化控制、感应式线协调控制、多时段 定时控制、倒计时实时通信功能、公交优先控制功能、紧急车辆优先 控制、强制控制、勤务预案控制等功能基于地图的交通监控可以在区域 /子区交通流量状态显示,监视 饱和度,显示干预线控执行状态,监视勤务预案执行状态,监视GPS 车辆,显示路口放行状况,监视子区控制状态,手动突发事件控制, 突发事件监视 结语: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。

      参考文献:[1] 李野,王晶波,董利波.物联网在智能交通中的应用研究[J].移动 通信, 2010(15): 30-34.[2] 叶加圣.基于 FCD 技术的道路交通信息采集与交通动态诱导系 统[J].合肥工业大学硕士学位论文,2009.[3] 陈宇峰, 向。

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