物联网的概念及其在交通运输中的应用

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1、 物联网的概念及其在交通运输中的应用目录1.1.引言引言2.2.物联网与智能交通物联网与智能交通3.3.智能交通物联网行业标准智能交通物联网行业标准4.4.智能交通物联网商业模式智能交通物联网商业模式5.5.物联网平台物联网平台 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，其与物联网的结合是必须的也是必然的。2011年后，交通运输部陆续发布了公路水路交通运输信息化十二五发展规划和公路水路交通运输十二五科技发展规划，提出充分利用物联网技术发展智能交通更是为智能交通的发展提供了新的助力。智能交通行业已被公认是物联网产业化发展落到实际应用的最能够取得成功的优先行业之一，必

2、将能够创造出巨大的应用空间和市场价值，对国民经济发展产生重要影响。一、引言一、引言二、二、物联网与智能交通物联网与智能交通 物联网的概念于物联网的概念于19991999年由美国麻省理工大学提出，早期年由美国麻省理工大学提出，早期物联网是依托物联网是依托RFIDRFID技术的物流网络，随着技术和应用的发展，技术的物流网络，随着技术和应用的发展，内涵已经发生很大变化内涵已经发生很大变化。通过信息传感设备，按约定的协议通过信息传感设备，按约定的协议实现人与人、人与物、物与物全面互联的网络。其主要特征实现人与人、人与物、物与物全面互联的网络。其主要特征是通过射频识别、传感器等方式获取物理世界的各种信息

3、，是通过射频识别、传感器等方式获取物理世界的各种信息，结合互联网、移动通信网等网络进行信息的传送与交互，采结合互联网、移动通信网等网络进行信息的传送与交互，采用智能计算技术对信息进行分析处理，从而提高对物质世界用智能计算技术对信息进行分析处理，从而提高对物质世界的感知能力，实现智能化的决策和控制。的感知能力，实现智能化的决策和控制。国际形势：物联网重塑国家长期竞争力国内物联网现状北京：打造中国物联网产业发展中心，解决拥堵，方便出行。上海：物联网技术应用到世博的交通监控上，通过视频与传感器技术结合的方式，对车辆进行监控。江苏：无锡惠山区经济开发区国内首个基于物联网的智能交通项目 惠山智能交通示范

4、工程启用。此外郑州、深圳其他大中城市也开始提案应抓住机遇将物联网技术率先应用于智能交通领域中。物联网的体系架构基于感知信息的应用服务基于感知信息的应用服务传输感知层信息传输感知层信息获取并处理物品信息获取并处理物品信息物联网的应用架构物联网技术发展趋势应用孤岛应用孤岛 云计算平台云计算平台C-S结构结构 P2P P2P结构结构网络通道网络通道 智能网络智能网络互联连接互联连接 范在互融范在互融智能交通（ITS）将先进的信息技术、数据通信传输将先进的信息技术、数据通信传输技术、电子传感技术及计算机软件处理技术、电子传感技术及计算机软件处理技术等有效的集成运用整个陆路、海上、技术等有效的集成运用整

5、个陆路、海上、航空、管道交通管理系统而建立的一种航空、管道交通管理系统而建立的一种在大范围内、全方位发挥作用的高效、在大范围内、全方位发挥作用的高效、便捷、安全、环保、舒适、实时、准确便捷、安全、环保、舒适、实时、准确的综合交通运输管理系统，是一个系统的综合交通运输管理系统，是一个系统工程工程智能交通物联网人自身的通信过程：人自身的通信过程：智能交通物联网人自身获取、处理信息的局限性：人自身获取、处理信息的局限性：智能交通物联网物联网通信技术突破局限性：物联网通信技术突破局限性：智能交通物联网系统组成三、三、物联网物联网在交通上的应用在交通上的应用城市交通城市交通2000.42000.4高速公

6、路高速公路高速公路高速公路2002.62002.6ZTE ITS物联网物联网轨道交通轨道交通2006.12006.1铁路铁路城市城市交通交通公路公路已经涉足的已经涉足的ITS领域领域城市城市交通交通公路公路铁路铁路智能交通物联网：物联网产业化最能够率先成功的核心行业智能交通物联网：物联网产业化最能够率先成功的核心行业准备进入的准备进入的ITS领域领域水运水运管道管道 民航民航水运水运管道管道 民航民航水上运输的应用水上运输的应用 利用传感网络和GIS等技术对黄金水道等固定设备进行监控，对船舶等移动设备进行定位、跟踪，当出现问题时及时传输信息，进行预警、报警和紧急救援。例如，基于物联网技术的便携

7、式节点终端，船员随身携带，结合船员生活必备用品增加功能，考虑到能耗问题，平时处于静默待机状态，一旦发生水上交通事故，船员落水时自动进入工作状态，向外无线传送信息，重点解决水下复杂情况下的无线信息发送距离。铁路运输的应用铁路运输的应用 早在2001年，RFID技术就已经运用在铁路车号自动识别系统中，成为物联网目前在我国铁路运输领域运用最早的成熟典范。该系统主要由车辆标签、地面AEI设备、车站CPS设备、列检复示系统、铁路局AEI监控中心设备、标签编程网络等部分组成。近年来，随着我国高速铁路、客运专线建设步伐的加快，对铁路信息化水平的要求越来越高，铁路通信信息网络也正朝着数据化、宽带化、移动化和多

8、媒体化的方向发展，各方面的条件已经基本满足了物联网在铁路运输领域的推广和应用。其中主要发展趋势在以下方面：客票防伪与识别集装箱追踪管理与监控仓库管理城市轨道交通的应用城市轨道交通的应用售检票系统 使用物联网技术中的射频卡技术，目前已经广泛应用的有自动售票、检票、记录乘客出行OD车站，正在研究和需要推广的是与移动通信设备手机的联合作用，提高方便程度。通信与信号系统 通过物联网技术中的传感技术对城市轨道交通周围的声音、图像和其他相关数据收集并传输到控制中心，再通过信号处理和信息融合技术对控制中心的信号信息进行处理，以对城市轨道交通的运营和信号进行智能化管理。自动操纵技术（ATO）对于北京地铁的发车

9、间隔来说，在基于物联网智能交通体系下，比如由2分缩短到1分半钟，正是通过对各种信息的采集、复杂度极高的处理来实现的。监控系统高速公路交通的应用高速公路交通的应用监控系统 利用传感网络对高速公路进行全程监控，发现异常情况及时定位，快速传输和发布信息，并及时处理。同时对车辆的违章行为进行监控，及时发布处罚措施。收费系统 利用RFID等技术实现高速公路的智能收费管理，包括不停车收费等。这样减少了高速公路管理者的工作，同时避免了高速公路收费站排队过长的现象。通信系统 利用物联网技术，提高信息采集与传输的效率和准确性，实现声音、图像和数据的有效传输。例如，与监控系统合作，当前方路段发生紧急事件时，通过信

10、号系统向后方车辆发布信息，引导其改道或进行其他行为。实现人车交互和车车交互。城市道路智能交通的应用城市道路智能交通的应用影响城市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：信息监测感知系统 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。信息网络系统 传感器采集的信息可以通过互联网、3G（4G）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

11、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。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城市道路智能交通的应用城市道路智能交通的应用 通过物联网的RFID技术、传感器网络、移运通信等支撑技术，可以建设城市地面交通智能管理平台，包括中心城区流量实时监测与动态诱导系统、机动车定点测速系统、闯禁车辆智能抓拍系统和交通信号灯智能控制系统等子系统。同时也可建设停车场智能诱导和管理系统，实现信息查询、车位预约和自动收费等功能。多个终端节点将各自采集并初步处理后的信息通过汇聚节点汇聚到网关节

12、点，进行数据融合，获得道路车流量与车辆行使速度等信息，从而为路口交通信号控制提供精确的输入信息。通过给终端节点安装温湿度、光照度、气体检测等多种传感器，还可以进行路面状况、能见度、车辆尾气污染等检测。未来中国ITS物联网“模型”四、四、智能交通物联网行业标准智能交通物联网行业标准发展智能交通物联网时机成熟硬件与通信成本显著下降硬件与通信成本显著下降ITS物联网所需的移动网络及无线通信技术已经成熟物联网所需的移动网络及无线通信技术已经成熟政府要求、绿色环保交通理念的推广政府要求、绿色环保交通理念的推广移动通信网络移动通信网络IP化，运营商积极投身物联网大潮化，运营商积极投身物联网大潮经济发展刺激

13、交通的发展经济发展刺激交通的发展ITSITSITS物联网物联网物联网物联网物联网物联网发展机遇发展机遇发展机遇发展机遇发展机遇发展机遇企业及交通物流的企业及交通物流的IOTIOT应用应用大部分基于私有网络，满足大部分基于私有网络，满足用户小范围的需求用户小范围的需求行业应用逐渐由私有网络转移到运营商网络行业应用逐渐由私有网络转移到运营商网络IOTIOT应用转移到运营商提高的低成本网应用转移到运营商提高的低成本网络，运营商能为行业提高无所不在的覆络，运营商能为行业提高无所不在的覆盖、移动性和可靠性盖、移动性和可靠性IOTIOT应用主要集中在不同垂应用主要集中在不同垂直行业，如矿产、电力直行业，如

14、矿产、电力IOT应用逐渐引起个人生活重视，尤其交通行业应用逐渐引起个人生活重视，尤其交通行业个人物联网应用开始普及，并进入运营个人物联网应用开始普及，并进入运营的运营范畴。如的运营范畴。如IITSIITS中智能停车、中智能停车、GPSGPS跟踪、信息查询等跟踪、信息查询等PISPIS服务服务传统技术实现交通的间断性传统技术实现交通的间断性跟踪、语音服务，信息采集跟踪、语音服务，信息采集无法实时、有效无法实时、有效城市交通拥堵问题促进城市交通拥堵问题促进ITS物联化物联化新的信息采集技术、识别感知技术、传新的信息采集技术、识别感知技术、传输技术实现信息采集，调度运营信息化输技术实现信息采集，调度

15、运营信息化国内IOT标准组织国内物联网发展阶段29四、对国民经济的影响交通运输业是国民经济的命脉，是经济发展的重要组成部分。交通运输作为基础产业，它是其他产业快速发展的先决条件，是社会经济发展的桥梁和纽带，其发展水平必须与其他产业的发展相适应。国际金融危机爆发以来，为尽快摆脱危机影响，许多国家都在寻求和培育新的经济增长点。正是在这种大背景下，全面建设和推广物联网被提上议事日程。基于物联网技术的智能交通为交通运输业带来飞跃发展，改变传统交通基础设施建设和交通管理理念，极大的促进交通运输和国民经济各行业的发展。30四、对国民经济的影响（1）优化产业结构，增加企业竞争力基于物联网的智能交通基础设施的

16、建设将拉动经济的快速发展，交通基础设施以及物联网终端的建设可以拉动其他产业的发展。它的建设和发展，将从整体上改善城市经济的运行效率，提高全社会的经济效益，为其他产业的生产和消费服务。同时，将带动和促进相关产业如旅游业、社区服务业、住房、电子商务等产业的发展，并提高制造业、加工业的核心竞争力。基于物联网的交通智能化涉及的基础设施、车载终端、感知终端和传输处理设备需求巨大，这样以来对于制造业来说，可以以先进的技术手段为依托，增加企业利润，扩大市场，提升企业竞争力。以汽车行业为例：在物联网技术应用与智能交通中，把物联网建设与汽车产业的需要紧密结合起来，并积极开拓研制相关产品、推出相关服务以适应新形势

17、的需要，抢占汽车产业未来信息服务系统的高端市场。据预测，2020年我国汽车保有量将达到1.3至1.5亿辆，保有量达到千人120辆以上，很有可能超过美国成为世界上最大的汽车制造国，也将是世界上汽车市场潜力最大的国家，届时将产生巨大的经济效益。物流业以及城市用地的节约等31四、对国民经济的影响（2）促进国民经济的可持续发展基于物联网的智能交通在提高我国经济增长质量、助力国民经济的可持续发展中发挥着举足轻重的作用。物联网技术在智能交通领域的应用与普及，可以促进传感技术、信息处理技术等高新技术在我国的发展，有利于资源消耗型增长方式向高新技术型增长方式的转变。而物联网带来的节能减排作用，在实现社会经济健

18、康增长的同时，保护自然环境，实现科学和谐发展。据统计全国汽车发动机空转的时间每减少1 分钟，就可减少1000吨汽油转化的废气排放。据北京交管部门统计，车辆在路口拥堵1分钟，拥堵距离将达到100米，至少需要5分钟的时间才能恢复正常。有了智能控制系统后，通过埋设的感应线圈，控制系统可以实时掌握车流量的大小，并根据车流量，自动调整放行时间。系统还具有公交优先控制功能，可优先放行行驶至路口的公交车辆，使公交线路运行提速10%。这样可以减少资源的消耗，减少汽车尾气排放数量。另外，照能控制系统以及基于物联网的智能交通的发展可以促进新能源汽车的应用，使新能源汽车渐渐普及使用，达到节能减排的效果。32四、对国

19、民经济的影响（3）方面人民生活，提高人们出行效率物联网技术应用于交通行业之后，能够实现交通信息的及时传输，和交通设备管理和控制的自动化。对出行者来说，信息的及时传输和公开大大方便了出行，减少了出行中的绕行和拥堵点扩大的现象，大大提高了交通运输系统的运行效率和可靠性，缩短了乘客的出行时间。例如，无锡惠山智能交通物联网示范工程，数字摄像机、智能信号机、光纤线路、无线地磁传感器等一系列现代化信息传输设备，已陆续安装在惠山新城36平方公里内的主要路口和路段，锡澄路、惠山大道等主干道路的交通通行能力有望提高10%以上。项目建成后，市民将在智能交通系统引导下，能够用最少的时间、最快的速度到达出行目的地。3

20、3四、对国民经济的影响（4）事故的预防以及快速处理，减少损失采用物联网技术，实现交通过程中车辆信息之间相互交互，建立车、地、设备物联系统，可以智能感知车辆位置、速度和距离，有效预防交通事故的发生。而且在发生事故或者车辆故障时，根据实时监控系统和感知系统，可以及时发现，并且给出智能处理方案，采取合理的处理措施。目前北京大部分时间主干道都在饱和交通量以上运转，交通非常脆弱，一个点发生意外事件都可能造成局部拥堵，这就要求交管部门对意外交通事件快速发现、快速出警、快速处置。在北京的快速路、主干路网中，有上万个检测线圈，它们埋在接近路口的地面下，通过电子感应传递到检测器，就像城市的神经末梢，24小时自动

21、采集路面交通流量、流速、占有率等运行数据。此外，超声波、微波、视频等科技设备也随时检测着交通信息，它们通过系统后台的整合、分析、处理，除了以图形的方式在地图上显示出实时动态路况信息外，还可以准确发现道路上的异常情况。34四、对国民经济的影响（5）有利于形成综合运输网络管理，拉动国民经济整体发展物联网技术在综合运输体系的应用，其智能信息交互与处理技术可以实现综合运输体系中不同交通方式信息的交互，实现综合运输网络化管理。物联网海量、异构信息的互操作以及云计算技术，能够实现未来市级或者全国交通运输网络的集中管理，实现全国综合运输能力的合理配置，带活国民经济整体发展。35五、综述当前的智能交通物联网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，而且极大促进国民经济的健康可持续与快速发展。