试论物联网智能交通的发展现状和未来的发展前景.doc

试论物联网智能交通的发展现状和未来的发展前景陈玉荣近年来,交通拥堵问题在我国各大城市日益突出,而相关管理部门的各项措施至今未能取得令人满意的效果。随着物联网概念的深入人心，物联网智能交通也开始逐渐进入人们的视野，不仅以交通分散和疏导交通需求的运行方式，大大地提高了道路通行的效率,而且也使交通拥堵问题在某种程度上得到了一定的改善和缓解。2015 年 5 月 4 日，国家交通部办公厅发布了关于开展全国道路运政管理信息系统互联互通工作的通知。通知称，为加快推动全国道路运政管理信息系统建设，尽快实现跨区域、跨部门数据共享与业务协同，更好提升道路运输行业的服务、监管和决策水平，交通运输部决定启动全国道路运政管理信息系统互联互通工作。这说明我国政府已经把物联网智能交通问题纳入了日常生活的轨道。而要想在我国城市交通领域运用物联网技术,各级政府部门必须充分协调各方利益关系,科学规划基础设施建设,并在产业政策、资金、制度等方面进行倾斜。为此，本文拟对物联网智能交通的发展现状和未来的发展前景问题进行探讨，若有不周之处，敬请提出批评指正意见。一、关于物联网智能交通概念的提出。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。它的概念由来已久，2005 年国际电信联盟曾在一份报告中这样描绘“物联网”时代：当司机出现操作失误时汽车会自动报警、公文包会提醒主人忘带了什么东西等等。物联网是把新一代 IT 技术充分运用在各行业之中，如交通、建筑、电网、桥梁、隧道、公路、市政系统等，然后与现有的通信网结合，实现人类社会与物理系统的整合。在此基础上，人类可以以更加精细和动态的方式管理生产和生活，达到“智慧”状态，提高资源利用率和生产力水平，改善人与自然间的关系。近年来，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。于是智能交通系统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。智能交通是一种平衡的应用科学，是为了平衡交通使用者、车辆以及有限道路之间的关系，未来的交通系统可以通过站台查看下一班公交何时能到达，还剩多少空座位，可以选择最佳的行车路线而绕开拥堵的路段，可以在最快的时间内获知前方车辆刹车或者发生事故并采取避让措施。因此，智能交通系统中获取数据是重要的第一步。通过随处安置的传感器，交通管理者可以实时获取路况信息，帮助监控和控制交通流量；通过在车内安装 GPS 终端机及射频标签，交通参与者可以随时与周围的信息源进行交换，从而获得有效的交通信息，指引车辆更改路线或优化行程。从某种意义上讲，智能交能即物联网技术在交通领域的应用。发挥人、车、路的协同作用是智能交通系统的核心，交通物联网的概念也正好完美诠释了这一内涵。交通物联网的提出，也极大地推动了智能交通的发展。以深圳为例，在交通物联网背景下，深圳市智能交通系统体系结构设计中，引入交通物联网感知、网络、平台、应用的四个层次内容，实现智能交通系统在交通物联网时代的“智慧交通”创新设计。要建立真正有效的交通物联网，有两个重要因素。一是规模性，只有具备了规模，才能使物品发挥智能作用。例如，一座城市有 100 万辆汽车，如果只在 1 万辆汽车上装物联网设备，就不可能形成智能交通系统；二是流动性，汽车是处于运动的状态，必须保持汽车在高速运动状态下都能随时实现车与车、车与人、车与路之间的对话。不过，目前社会各界对物联网的理解说法不一、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（地理信息系统）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。物联网的核心是对信息数据的采集和处理。交通车联网的关键技术是如何实现车与路、车与车之间的信息交换与互动，而能在此中扮演主要角色的无疑是无线技术了。目前在汽车定位、通信及收费领域应用较多的是 DSRC（短程通信技术）以及 VPS（车辆定位技术）技术。DSRC 是一种微波技术，主要应用在电子道路收费方面。而 VPS 则是一种 GPS + GSM 技术，在汽车导航、求助及语音通信方面有着较广泛的应用。另外，红外线及超声波技术也是使用广泛、简便环保的技术。其他的交通物联网核心技术还包括射频识别装置、视频检测器、地磁感应器、无线传感器、全球定位系统、互联网与无线通信、行业应用软件等。在这些技术当中，以底层嵌入式设备芯片开发最关键，引领整个行业的上游发展。基于物联网与嵌入式系统融合，将使现有产品得到升级，使服务更加智能化，可以远程进行设备管理、调度和维护。软件是物联网应用的核心和灵魂，各大软件企业都投入巨资研发相关软件和中间件（SaaS、SOA、云计算等），云计算概念的提出，在交通物联网中将发挥巨大的作用。交通是一门复杂科学，每个交通物体都具备不确定性。云计算作为一种高度可扩展的计算方式，通过互联网将资源以“按需服务”的形式提供给用户，而且“按需使用、按用计费、用完即散”，正好满足复杂交通的要求。从技术层面，我国推动交通物联网发展的重点技术包括：（1）DSRC 短程通信技术；（2）车辆运行状态检测技术；（3）基础设施及环境性能检测技术；（4）辅助驾驶技术；（5）新一代交通控制系统。目前的智能交通系统（ITS，Intelligent Transport System）主要包括以下几个方面：先进的交通信息服务系统、先进的交通管理系统、先进的公共交通系统、先进的车辆控制系统、先进的运载工具操作辅助系统、先进的交通基础设施技术状况感知系统、货运管理系统、电子收费系统和紧急救援系统。根据ITS 的定义，ITS 是将传感器技术、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、信息发布技术等运用于整个交通运输管理体系中，从而建立起实时的、准确的、高效的交通运输综合管理和控制系统。显然，智能交通行业中无处不在利用物联网技术、网络和设备来实现交通运输的智能化。ITS，是作为继计算机产业、互联网产业、通信产业之后的又一新兴产业，其与物联网的结合是必须的也是必然的，智能交通行业已被公认为是物联网产业化发展落实到实际应用的最能够取得成功的优先行业之一，必将能够创造出巨大的应用空间和市场价值。二、目前我国物联网智能交通的发展现状。面对当今世界全球化、信息化发展趋势，传统的交通技术和手段已不适应经济社会发展的要求。智能交通系统是交通事业发展的必然选择，是交通事业的一场革命。通过先进的信息技术、通信技术、控制技术、传感技术、计算器技术和系统综合技术有效的集成和应用，使人、车、路之间的相互作用关系以新的方式呈现，从而实现实时、准确、高效、安全、节能的目标。1997 年中欧智能交通系统国际会议在北京召开，智能交通科技开始为我国社会所关注并受到重视。2000 年科技部成立了全国 ITS 协调领导小组，并相继批复成立了国家智能运输系统工程研究中心、国家铁路智能运输系统工程中心、国家道路交通工程研究中心。科技部还设立了中国 ITS 体系框架、中国 ITS 标准体系等专题研究项目，为中国智能交通系统科技的发展奠定了基本的基础。”十五”期间，国家科技攻关ITS 重大专项启动了 12 个研究项目，同时科技部支持在全国 12个城市进行了 ITS 示范城市建设，对智能交通科技的发展起到了积极的推动作用，部分地方政府和城市也都设立了智能交通科技专项课题，投入了相应的经费对研究进行支持。这一时期的工作，可以说是我国智能交通科技发展的启动阶段。进入”十一五”，国家”863计划设立了现代交通技术领域，在现代交通技术领域具体设立了现代交通技术领域，在现代交通技术领域具体设立了”综合交通运输系统与安全技术”专题。”综合交通运输系统与安全技术”专题以”提高交通运输的效率和安全”为指导思想，按照综合交通运输和服务的网络优化与配置技术，智能化交通控制技术，综合交通信息采集、处理及协同服务技术，交通安全新技术和新型载运概念技术等 5 个技术方向进行了总体部署，立项的研究项目超过了 100 余项。863 计划对智能交通科技的发展起到了重要的引领作用。2006 年科技部启动实施了”十一五”科技支持计划项目”国家综合智能交通技术集成应用示范”。项目设立了”国家高速公路联网不停车收费和服务系统”、”北京奥运智能交通集成系统”、”上海世博智能交通技术综合集成系统”、”广州亚运智能交通综合信息平台系统”、”远洋船舶及战略物资运输在线监控系统”、”军交运输智能化监控指挥系统”等六个课题。”国家综合智能交通技术集成应用示范”项目的实施，面向重大技术问题和重要活动的交通保障，集成创新研究和应用，取得了一系列成果，对我国智能交通系统发展起到了积极的推动。2008 年，科技部、公安部和交通部联合开展了国家道路交通安全行动计划，作为行动计划的重要技术支撑，科技部组织了”重特大道路交通事故综合预防、处置集成技术开展与示范应用”科技支撑计划项目。项目从信息共享平台、山区公路安全保障、高速公路安全控制、营运车辆运行安全、全民交通行为安全提升、路网安全态势监测、交通安全执法等多个方面部署了 7 个研究课题，对交通安全的主要问题进行研究和示范应用。该项目跨部委联合、多单位协同攻关、研究与示范紧密结合，对提高我国道路交通的安全水平具有重要的意义。在国家科技计划项目实施的同时，地方政府和相关部委也对智能交通科技发展给予了必要的支持，有关高校、研究单位和企业也积极投入力量，对智能交通科技进行研究，涌现出了许多具有创新意义的技术成果和产品，共同推进我国智能交通系统的建设和发展，成效显著。”十一五”是我国智能交通科技发展的基础阶段。在经历了二个五年计划之后，我国智能交通科技的发展总体上取得了一定的成果，基本形成了我国智能交通科技的基础。科技创新推动我国智能交通系统的建设和发展后来居上，为世界瞩目。2007 年在北京召开的第 14 届世界 ITS 大会，集中展示了我国智能交通领域的科技和建设成就，受到来自全球智能交通领域的广大与会代表的赞赏。今年 5 月 4 日国家交通部办公厅发布关于开展全国道路运政管理信息系统互联互通工作的通知。其基本内容包括：1、工作目标。按照“整体规划、统一接入，统一开发、复制推广，重在主体、兼顾个体”的联网思路和“先联后统再提升，边联边用出成果”的工作原则，自 2015 年 5 月起，全面启动各地运政系统建设和联网工作，在 2015 年度内全面实现全国道路运政基础数据的共享交换，基本实现运政业务跨区域、跨部门的业务协同。到 2016 年底前，实现全国部、省、市、县四级运政系统业务的全面协调联动，为构建“省际联动、行业协同、资源共享、互联互通”的道路运输行业信息化体系奠定基础。2、主要任务。一是加快建设运政系统。各省（自治区、直辖市）要根据交通运输部办公厅关于印发的通知（交办运2014155 号）要求，加快本省道路运政管理信息系统建设和完善，完成联网接口开发。交通运输部统一组织开发全国联网应用软件，包括道路运政管理信息系统基本版、从业人员考试系统基本版等，免费提供各地使用。各地可使用全国联网应用软件，也可自行开发应用软件。自行开发应用软件的，应当符合道路运政管理信息系统建设指南规定的技术标准，必须按期建成投入使用并实现全国联网。二是加紧编制技术规范。加快做好道路运政管理信息系统的数据资源采集接口规范、数据资源目录服务接口规范、跨省数据交换接口规范等相关技术规范的编制工作，为全国道路运政联网提供技术支撑。各地要根据相关规范要求，组织开展本行政区域内的道路运政管理系统的建设、改造和联网。三是按时完成数据清洗。各地要依据数据资源采集接口规范中各数据指标要求，于2015 年 6 月 15 日前完成“两客一危”车辆相关数据的清洗工作。2015 年 12 月 1 日前，要完成全部数据指标的清洗工作，确保信息数据质量。四是开展系统联网调试。要积极协调相关部门，做好软、硬件设施设备及数据传输网络准备工作，部省间将采用部省交通运输专网，请做好网络联调工作。3、实施步骤。全国运政信息管理系统的互联互通工作分为四个阶段实施：一是数据整合阶段（2015 年 5 月至 2015 年 6 月）实现部级数据整合。编制印发数据资源采集接口规范，各省（自治区、直辖市）根据数据资源采集接口规范要求，对原有道路运政管理系统进行改造，并完成与部级平台的对接，实现全国道路运输行业的人、车、户、执法、机构等基础数据在部级层面的有效集中。启动与公安、工信等部门的协调沟通，推进建立部门间驾驶人员、车辆、企业相关信息数据的交换共享制度。二是信息服务阶段（2015 年 7 月至 2015 年 9 月）实现部级信息服务。编制印发数据资源目录服务接口规范，组织技术支持单位完成部级信息服务平台建设。基于部级层面采集的行业基础数据信息，为各省提供数据查询、数据下载服务功能。各省根据数据资源目录服务接口规范和业务需求，进行本省系统改造开发，使用部提供的相关服务。三是业务协同阶段（2015 年 10