淺析物聯網技術在智慧交通中的應用
摘 要：本文主要介紹了基於物聯網的智慧交通系統以及電子收費系統中物聯網技術的具體應用。文章以智慧交通的概念入手，闡釋了感知層、傳輸層、處理層、應用層等物聯網結構在智慧交通中的作用，描述了物聯網技術在智慧交通中的典型應用。
關鍵詞：物聯網；智慧交通；電子收費系統
引言
說起交通，應該是與日常生活最貼近的。每天去單位上班，都要與公交車、地鐵、小汽車、計程車、腳踏車等打交道；如果出差，有可能乘坐火車、輪船、飛機，也可能駕車選擇高速公路，以上都是交通工具的一部分。但是我們經常面臨的情況卻是乘車擁擠、交通堵塞、駕車受阻，等待難耐，在這種情況下，改變現在的交通狀況，減輕交通擁擠，減少交通事故，制止交通環境惡化就成為一個亟待解決的問題，從而，智慧交通應運而生。
1 智慧交通的概念
在20世紀80年代時，智慧交通的概念產生了，最具代表性的是美國智慧車輛道路系統（IVHS）、歐洲高效安全歐洲交通訊息通訊系統（PROMETHEUS）、歐洲車輛安全道路結構計劃（DRIVE）、日本的道路交通訊息通訊系統（VICS）。它們共同的特點是在整個交通的服務、管理和控制上運用了先進的資訊科技、計算機技術、資料通訊技術、感測器技術、電子控制技術、人工智慧等多種技術，從而形成一種廣範圍、全方位發揮作用的實時、準確、高效的運輸綜合管理系統，以便可以解決目前出現的交通擁擠、交通事故和環境汙染等問題。
智慧交通是一個運用現代電子資訊科技面向交通運輸的服務系統。它最大的特點是將資訊進行收集，然後對資訊進行處理、釋出、交換、分析、利用，最終為交通的參與者提供多樣性的服務。換句話說，就是在高科技的.支援與幫助下，讓傳統的交通模式變得更加智慧化，更加安全、節能、高效率。
在未來城市的發展中，無線資訊將成為車輛與交通設施之間、車輛與車輛之間的橋樑，未來的交通技術將利用電力化、車聯網和自動駕駛來實現城市交通裝置、資訊等各方面資源的整合，完成城市智慧交通系統的構建。未來的智慧交通系統可以讓車流就像海中的魚群一樣，在馬路上快速的遊動但卻又彼此不會相撞。
智慧交通在中國主要應用於以下三大領域。
（1）公路交通訊息化，主要是指高速公路建設、省級國道公路建設、公路交通領域。公路收費是現在的熱點專案，而這個專案又以軟體為主。聯網收費軟體和計重收費系統是公路收費的兩個組成部分。
（2）城市道路交通管理服務資訊化。城市道路交通管理服務資訊化的主要問題是相容和整合，所以，這一領域的應用熱點就是選擇一個綜合性的資訊平臺，來實現對相容和整合。
（3）城市公交資訊化。根據目前的情況來看，公交系統資訊化在國內城市中應用的比較少，也比較落後，而智慧公交排程系統在國內的發展還基本處於空白階段。不過在一些一線城市以及南方沿海地區，都已經開始重視智慧交通的發展了。
2 智慧交通系統
交通問題是國計民生問題，而交通擁堵現在已經成為一個嚴重的社會問題。針對這種情況，提高交通的智慧化功能是當前解決問題的一個有效方法。因此，智慧交通管理系統的建設已經成為城市交通發展的必由之路。
智慧交通系統（Intelligent Transportation Systems，ITS）是透過將感測器技術、RFID技術、無線通訊技術、資料處理技術、網路技術、自動控制技術、影片檢測識別技術、GPS技術、資訊釋出技術等綜合應用於整個交通運輸管理體系中，從而建立起實時、準確、高效的交通運輸控制和管理系統。
智慧交通系統的工作流程是：首先透過佈設各種感測器，獲取需要的交通訊息；然後使用有線或者無線的網路通訊技術；將獲取的交通訊息進行傳輸和彙集；最後將所有資料進行融合處理，從而達到監控和管理交通基礎設施以及交通流量的目的，為交通使用者及管理者提供服務。
3 智慧交通的體系結構
智慧交通作為物聯網在交通運輸領域的應用，遵循物聯網的體系結構。智慧交通系統由五大子系統組成，分別是：交通訊息採集、互聯通訊、交通狀況監視、交通控制和資訊釋出。要想形成一個智慧化的交通系統，實現車與路之間、車與人之間以及人與人之間的互相連通，那麼必須依靠智慧交通前端的感知技術、中間的傳輸技術以及後端的資訊處理技術。
ITS系統使用大量的嵌入式裝置用於雷達測速、運輸車隊遙控指揮、車輛導航等方面，同時透過大量的感測器採集、儲存公路城市交通各個路段的交通資料，進行分析和顯示，以供交通管理部門瞭解交通狀況，對擁堵路段進行疏通，也便於司機進行合理的避讓。如在有些路段，常可以看見一些大的LED顯示屏，顯示某路段車流擁堵或者交通事故，請繞行之類的提示。同時ITS系統內整合的GPS車輛監控子系統，將各種交通、天氣等資訊在中心站和各子站之間透過無線通訊的方式進行傳輸，從而使得各子站的GPS接收機能夠接收到車輛當前的位置、時間等資料，然後再透過無線通訊方式傳輸給中心站；中心站將彙總的各子系統位置資訊，送往電子地圖，顯示各子站的運動軌跡，最後透過無線通訊排程指揮各子站，利用系統監控軟體完成對各子站的狀態監控。這樣就實現了對各子站的監控管理。
智慧交通系統具有典型的物聯網架構，由感知層、傳輸層、資料智慧處理層和應用層組成。
感知層包括資訊採集和末梢網路兩個子層。感測器、條形碼、二維碼、RFID、智慧裝置等作為資料採集裝置，將採集到的資料透過末梢網路上傳給網路層。資料採集裝置將採集出行者、車輛和道路等多方面的交通訊息，然後透過末梢網路將採集到的這些交通訊息傳輸給網路層。
傳輸層是在現有網路的基礎上建立起來的，主要承擔著資料傳輸、匯聚功能。在物聯網中，要求傳輸層能夠把感知層感知到的資料無障礙、高可靠性、高安全性地進行傳送。在智慧交通系統的傳輸層中，目前主流的電話通訊網、行動通訊網、網際網路、企業內部網、各類專網等網路都是重要的核心網路；主要使用的應用技術是接入技術以及各種延伸網等交通訊息傳輸技術。 資料智慧處理層是要對多種資料或資訊進行處理，然後組合出高效、符合使用者要求的資訊的過程。
應用層的主要功能是把感知和傳輸來的資訊進行分析和處理，做出正確的控制和決策，實現智慧化的管理、應用和服務。這一層解決的是資訊處理和人-機介面的問題。
4 物聯網技術在智慧交通中的應用
電子收費系統（Electronic Toll Collection，ETC）又稱不停車收費系統，是ITS的重要組成部分。ETC系統一種能實現不停車收費的全天候智慧型分散式計算機控制、處理系統，是電子技術、通訊和計算機技術、自動控制技術、感測技術、交通工程和系統工程的綜合產物，是典型的物聯網應用。當車輛透過擁有ETC系統的收費站時，ETC系統將在車輛透過的瞬間自動完成所過車輛的登記、建檔和收費的整個過程，在不停車的情況下收集、傳遞、處理該車輛的各種資訊。
高速公路ETC系統由車載單元（OBU）、路邊裝置（RSU）、ETC管理中心及後端的銀行結算系統4個部分組成。車載單元一般使用IC卡加CPU單元組成的“雙片式”結構，其中IC卡儲存賬號、餘額等資訊，CPU單元儲存車主、車型等物理引數併為車載單元與路邊裝置之間的高速資料交換提供保障。路邊裝置負責完成與車載單元的高速通訊，實時讀取透過車輛中車載單元的資料，進行合法性判斷後，傳送控制訊號，並將車輛通訊資訊傳送到管理中心。ETC管理中心對整個系統進行監控和管理，與銀行收費系統進行通訊和業務處理資料交換。後端的銀行收費系統對收到的扣費請求進行結賬和對賬處理。
5 結語
隨著物聯網技術在智慧交通中的應用以及發展，城市交通的智慧化程度也將會大幅度提升，從而全面提升了道路管理部門對智慧交通的管理和控制水平以及資訊服務水平。物聯網技術將使城市的智慧交通朝著大規模網路化、整合化和麵向服務化發展，最終成為智慧城市的重要組成部分。
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