物联网在交通领域的应用分析与探讨

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1、沈阳理工大学应用技术学院毕业设计（论文）物联网在交通领域的应用分析与探讨徐飞吉 指导教师（职称）： 金艳秋 (讲师) 专 业： 交通运输 答 辩 日 期：2011年12月23日2011年12月摘 要 作为上世纪90年代提出的概念，物联网概念正在受到热捧，物联网能够将世界上的一切事物都连接起来形成无所不包的庞大网络，实现信息无处不在和智慧地球的目标。 现代交通运输正朝着高速化,大型化,专业化和网络化方向发展。物联网在交通领域的应用势在所趋，经过物联网武装后的交通系统，可以大大降低交通事故率，并且会极大的提高交通运输效率，此外在物资运输过程方面，还可以实现“精确运输”，真正实现交通运输的信息化。2

2、1世纪将是公路交通智能化的世纪，人们将要采用智能交通系统。智能交通系统(ITS)，是指将先进的传感器技术、信息技术、网络技术、自动控制技术、计算机处理技术等应用于整个交通运输管理体系从而形成的一种信息化、智能化、社会化的交通运输综合管理和控制系统。 基于这种趋势，本文首先从物联网的产生和发展出发，介绍了物联网的理论基础，阐述了物联网的核心技术。然后根据物联网问卷调查结果，具体分析和探讨人们对物联网的认知程度和物联网在运输领域的发展应用，最后整体描述了物联网在智能交通中的应用，列举了北京物联网智能交通的成功的案例，又对物联网智能交通未来的发展趋势作出分析与探讨。关键词:物联网；智能交通（ITS）

3、；应用前景；发展普及分析；AbstractAs the 1990s the concept put forward the concept of things being favorable, then things can be all things in the world are connected together to form an extensive network of all-encompassing, ubiquitous information and wisdom to achieve the goal of the Earth. Modern high-speed t

4、raffic is moving, large-scale, specialization and network direction. Things potential applications in the transport sector in the trend, after things after armed transport system, can greatly reduce the traffic accident rate, and will greatly improve transportation efficiency, in addition to the mat

5、erial transport processes, but also can have a precise transport , truly transport information. The 21st century is the century of intelligent road traffic, it will be used in intelligent transportation systems. Intelligent Transportation Systems (ITS), refers to the advanced sensor technology, info

6、rmation technology, network technology, automatic control technology, computer processing technology used in the transportation management system to form a kind of information, intelligence, socialization transport integrated management and control systems. Automobile-oriented society, such as traff

7、ic congestion, accidents, energy consumption and environmental pollution, the deterioration of social problems, traffic congestion caused huge economic losses, so that well-developed road infrastructure of the United States and Japan had to rely on supply from the past mode of thinking to meet the d

8、emand shift to the demand and supply of two co-management techniques and methods to improve the increasingly acute traffic problems, so with the help of modern technology to improve traffic conditions to protect the safety, increase efficiency, improve the environment, save energy purpose of the con

9、cept of intelligent transportation system of things will be gradually formedKeywords: Internet of Things; Intelligent Transportation (ITS); application prospects; development and popularization of analysis; 目录摘 要IAbstractII目录III第1章 绪论11.1物联网的定义11.2物联网的产生和发展21.3本文研究内容3第2章 关于物联网的理论基础52.1 物联网体系结构理论模型52

10、.1.1物联网信息整合与交互的理论和方法62.1.2 物联网服务提供机理和方法72.2物联网的核心技术82.2.1 RFID技术82.2.2 WSN技术92.2.3 4G技术102.2.4其它技术10第3章 物联网在交通领域的应用调查123.1关于对物联网认知程度的问卷调查1231.1对物联网认知程度的调查结果123.1.2认知程度调查结果分析143.1.3基于物联网的智能交通发展现状的建议153.2关于对物联网在交通领域发展应用的问卷调查163.2.1物联网在交通领域发展前景的调查结果163.2.2物联网技术目前的发展应用193.2.3物联网目前所应用的行业193.2.4 物联网目前在交通领

11、域的应用203.2.5关于物联网在交通领域发展前景分析和展望22第4章 物联网技术在智能交通中的应用244.1基于物联网的智能交通系统244.1.1 交通执法管理244.1.2 需求管理254.1.3 交通控制264.1.4 交通诱导264.1.5 紧急事件处理284.1.6 其他284.2北京物联网智能交通的成功应用284.3物联网智能交通今后的发展趋势31结 论34致 谢35参考文献36附录1 物联网发展在交通领域的应用调查问卷样本38第1章 绪论1.1物联网的定义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

12、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。交通管理的科学化、现代化，一直是人们综合治理、解决交通问题而追寻的目标，早期的交通信号控制系统装置采用了电子、传感、传输等技术实现科学管理，随着科学技术的发展，尤其是计算机技术科学以及GPS、信息通讯的普及和应用，交通监视控制系统、交通诱导系统、信息采集系统等在交通管理中发挥了很大作用。随着互联网、移运通信网络和传感器网络等互联互通的信息技术的发展与应用，信息技术正向着智能化演进。可以预期，未来城市中的传感器网络将无处不在，将与移动通信网络、无线互联网一起作为智能城市的神经未梢，解决智能城市的实时数据获取和传输问题，形成可以实时反馈

13、的动态控制系统。同时，通过对数据的智能分析，系统具有一定的决策能力，为智能交通等智慧城市中所需的信息服务提供了必要的智能化支撑。智能交通系统（ITS，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在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。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，必将能够创造出巨大的应用空间和市场价值。目前，社

14、会各界对物联网“理解”不一，专家对物联网解读各有侧重。目前，物联网在国内最被普遍引用的定义是：通过射频识别（RFID）、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网连接起来，进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络1。1.2物联网的产生和发展1999年，美国麻省理工学院（MIT）Auto-ID中心的Ashton教授在研究射频识别（RFID）时首次提出了物联网（Internet of Things，简称IOT）的概念，即把所有物品通过射频识别等信息传感设备与互联网连接起来，实现智能化识别和管理。2004年日本总务省提出U-Ja

15、pan构想中，希望在2010年将日本建设成“Anytime，Anywhere，Anything，Anyone”都可以上网的环境。同年，韩国政府制定了U-Korea战略，韩国信通部发布的数字时代的人本主义：IT839战略以具体呼应U-Korea。2005年11月，在突尼斯举行的信息社会世界峰会（WSIS）上，国际电信联盟（ITU）发布了ITU互联网报告2005：物联网，报告指出，无所不在的“物联网”通信时代即将来临，世界上所有的物体从轮胎到牙刷、从房屋到纸巾都可以通过因特网主动进行交换。射频识别技术（RFID）、传感器技术、纳米技术、智能嵌入技术将到更加广泛的应用。 2008年11月，IBM提出

16、“智慧地球”（Smart Planet或Smart Earth）概念，即“互联网+物联网=智慧地球”，以此作为经济振兴战略。如果在基础建设的执行中，植入“智慧”的理念，不仅仅能够在短期内有力的刺激经济、促进就业，而且能够在短时间内打造一个成熟的智慧基础设施平台。 2009年6月,欧盟委员会提出针对物联网行动方案，方案明确表示在技术层面将给予大量资金支持，在政府管理层面将提出与现有法规相适应的网络监管方案。 2009年8月,温家宝总理在无锡考察传感发展时明确指示“要早一点谋划未来，早一点攻破核心技术”，并且明确要求“尽快建立中国的传感信息中心，或者叫感知中国中心”2。物联网这个词在最近一两年出现

17、的频率大幅度增加，受到了社会各界的广泛关注，被认为是信息革命的第三次浪潮，将会为社会带来巨大的经济效益。据美国权威咨询机构Forrester预测，到2020年，世界上“物与物互联”的物的数量跟“人与人通信”的人的数量相比，将达到30:1的比例，将来可达到100:1甚至1000:1，总数达到万亿级，其发展前景巨大，对经济和社会的影响是不言而喻的，因此物联网被称为下一个“万亿蛋糕”产业。然而，目前我国的物联网产业尚处于发展的初期，需要在某些行业得到优先的应用，以带动物联网技术在各个行业的全面推进。RFID技术、无线传感网技术在构建更有效的智能交通系统中有着巨大的优势和广阔的应用前景，但是目前这方面

18、的理论研究和实际应用并不是很多。因此，对物联网技术在智能交通管理领域的应用和关键技术进行探究就很有必要，可以进一步促进物联网产业和智能交通产业的发展。1.3本文研究内容最近几年，交通运输业带来的能耗、污染以及拥堵问题日益严重，极大地制约了我国经济的发展，发展智能交通是解决思路之一。物联网智能交通能够提高道路使用效率，使交通堵塞减少约60%，使短途运输效率提高近70%，使现有道路的通行能力提高两至三倍。车辆在物联网智能交通体系内行驶，停车次数可以减少30%，行车时间减少13%45%，车辆的使用效率能够提高50%以上3。 物联网智能交通能够大幅降低汽车能耗。通过物联网智能交通控制，由于平均车速的提

19、高带来了燃料消耗量的减少和排出废气量的减少，汽车油耗也可由此降低15%。以中国7000万辆汽车保有量测算，每年可减小约2500万吨汽油的消耗，占了每年成品油进口量的一半以上。同时，交通的顺畅将大幅度减少车辆在路上的停滞时间，使得汽车尾气的排放大大减少，从而改善空气质量。据测算，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。推动智能交通，可使中国温室气体的排放量减少25%30%。 物联网智能交通能够有效减少交通事故。国内每年仅交通事故一项造成的伤残人数就达50多万，死亡人数10多万。物联网智能交通技术能够有效减少交通事故的发生，可使每年因交通事故造成的死亡人数下降3

20、0%70%4。目前我们面临的形势和任务:1、国民经济快速增长以及城市化进程加快带来的道路运输的压力。2、大部制改革强化道路运输管理职能并增加指导城市客运职责参与制定物流业发展战略和规划3、资源节约，建立低碳型社会。4、提高运输效率的压力，运输安全监管面临挑战。5、我们在交通运输的效率上提高降低成本，我们的物流成本就可以得到有效的下降。 交通运输包括铁路、航空、水上运输，我们消耗了整个石油的40%，排放出来的污染物占到了10%6、我们的汽车保有量已经到了七千多万，城市的整个的交通压力变得越来越强。这些都是交通领域面临的问题，我们分析探讨物联网在交通领域的应用就是要更好得解决这些问题。本文是通过问

21、卷调查的形式对物联网在交通领域的应用分析与探讨，指出了物联网技术和交通领域的相互融合趋势，具体调查和分析了物联网在交通领域应用的前景和目前发展与普及所遇到的困难，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，整体描述了物联网在智能交通的具体应用第2章 关于物联网的理论基础从技术层面理解，物联网是指物体通过智能感应装置，经过传输网络，到达指定的信息处理中心，最终实现人和物、物与物之间的自动化信息交互 与处理的智能网络。从应用层面理解，物联网是指把世界上所有的物体都联接到一个网络中，形成“物联网”，然后“物联网”又与现有的互联网结合,实现人类社会与物理系统的整合，达

22、到更加精细和动态的方式管理生产和生活。2.1 物联网体系结构理论模型我们遵循网络分层的原理，将物联网分成对象感知层、数据交换层、信息整合层、应用服务层构成的4层体系架构，如图2.1所示，对象感知层实现对物理对象的感知和数据获取; 数据交换层提供透明的数据传输能力; 信息整合层提供对网络获取的不确定信息完成重组、清洗、融合等处理，整合为相对准确结论; 应用服务层将信息转化为内容提供服务。基于该架构，进一步研究异构网络的互连模型和互连机理。应用服务层信息整合层数据交换层对象感知层图2.1. 物联网四层体系架构 感知层主要实现智能感知功能，包括信息采集、捕获、和物体识别。感知延伸层的关键技术包括传感

23、器、RFID、自组织网络、短距离无线通信、低功耗路由等。 交换层主要实现信息的传送和通信，又包括接入层和核心层。网络层可依托公众电信网和互联网，也可以依托行业专业通信网络，也可同时依托公用网和专用网，如接入层依托公众网、核心层依托专用网，或接入层依托专用网，核心层依托公众网。应用/整合层中，整合层主要实现网络层与物联网应用服务间的接口和能力调用，包括对业务的分析整合、共享、智能处理、管理等，具体体现为一系列业务支撑平台、管理平台、信息处理平台、智能计算平台、中间件平台等。应用层则主要包括各类应用，例如监控服务、智能电网、工业监控、绿色农业、智能家居、环境监控、公共安全等。物联网应用既包括局部区

24、域的独立应用，也包括广域范围的统一应用。部分应用以局部区域的独立应用为主，如楼宇内的控制系统、特定区域的环境监测系统。部分应用则是广域范围的统一应用，如手机支付、全球性的RFID物流和供应链系统等6。从用户、网络提供者、应用开发者、服务提供者等多视角研究物联网体系结构，并利用形式化方法对结构进行准确描述，为制订各种接口、协议和规范提供依据。针对网元异质性和应用环境的动态性研究物联网中不同的互联要求及其对应的互联模型和互连机理。进而研究新型动态网元编址模型和寻址体系，兼容网元能力差异，为支持大规模异构网络全局网络融合和局部动态自治所要求的高效数据交换奠定基础。物联网作为一种全新的网络模式，其核心

25、性能因素以及网络动态行为对这些因素的影响都是未知的，需要深入研究针对信息和服务的主动测量的协作框架以及被动测量的数据分析方法，探寻分析网络行为对性能要素影响的一般规律。在认识网络动态行为规律的基础上， 研究物联网中研究适应时变网络快速数据转发的路由策略与数据转移模式。在网络性能评测与度量方面，以网络信息论为基础，采用稀疏割方法、网络编码技术、信息高速公路概念和虚拟MIMO、协同通信、无码率编码和机会通信等思路，研究物联网性能评价体系、度量模型与方法，揭示物联网的时空关系，研究物联网容量、拓扑、时延、吞吐量、覆盖的性能度量，探索物联网拓扑设计准则、路由选择原则、网络能力/延迟的规律等物联网的基本

26、性质，为物联网的设计、分析、管理、运营等提供理论依据。2.1.1物联网信息整合与交互的理论和方法针对物联网感知信息的不确定性，主要从不确定信息的表达、不确定信息融合、不确定信息的使用三个角度开展研究，实现信息整合以实现物联网信息的有效利用。利用概率论、机器学习、模式识别等理论，研究感知信息的表示模型、数据源/交互对象集合优化选择策略、多模态异构信息的融合计算模型，对多点网元感知信息高效综合。同时，进一步研究信息交互中物理对象隐私保护问题。为了提高信息整合的精确性，必须对多种来源信息进行融合，融合是基于异质网元的信息交互，针对多个异构网元存在相关信息，从物联网获取信息不完全性、冗余性出发，采用多

27、阶段、多层次的融合策略；针对物联网环境感知时序性，基于序列分析和贝叶斯网络融合的方法利用不同信息源的特征表达集合，在不同层次上对信息集合进行有机的融合，提高信息整合性能。在信息交互方面，利用信息论和网络编码机制，研究信息交互的适配理论与高效、强健、可扩展的强隐私计算模型，根据各物体的计算能力，实现自适应的交互信息的适配交互；在实现适配的基础上，研究物体的自发协作与协同隐私确保模型，对参与交互任务的多个物体，在完成同一交互任务的过程中，合理安排各个物体的目标、资源以调整各自的行为，最大程度地实现物体之间的协作7。2.1.2 物联网服务提供机理和方法在物联网软件建模与设计理论方面，针对物联网环境动

28、态性，从软件结构建模、编程模型和服务提供方面增加对环境的感知适应能力。对不同类型的物联网应用进行分析，通过建立统一的建模方法，提供具有支持输入、需求、资源三方面表达能力的模型框架，针对各种应用类别提供元模型；在问题域模型基础上，通过引入语义标注方法实现应用模型的描述，并完成模型的组合与生成；对于动态生成的应用模型，利用仿真方法递归校验其正确性并不断对模型进行修正；建立模型变化与环境变化的作用关系，给出模型变化在环境适应性及模型切换风险之间的度量方法，评估模型切换风险，为模型的动态调整提供依据。在编程模型方面，建立关于编程维度的多维理论模型，提出环境维度概念, 将软件依赖环境的部分独立出来, 实

29、现业务逻辑与系统环境相分离，提高软件系统灵活性和扩展性。在物联网服务需求的动态获取和演化研究中，结合面向目标本体论和面向场景的多视点物联网服务需求获取方法，对服务所依赖和生存的动态环境和演化特征进行精确刻画和建模；在此基础上，通过引入上下文感知的环境信息控制函数和反射机制，使服务需求能够适应动态环境的变化，对服务需求元数据进行更新，达到需求动态演化的目的。在服务动态构建及自演化适配机理研究方面，通过引入服务聚类的概念，实现物联网服务的分类组织；然后引入抽象服务域概念，能够根据用户的功能性和非功能性需求将不同服务聚类中的网络信息服务组织成服务资源视图，同时结合问题域的搜索和知识推理，引入仿生智能

30、计算方法，实现服务的动态发现选择、聚合和集成。在服务质量的动态保障方法研究中，采用机器学习的方法来自动地分析、挖掘上下文信息间的依赖或因果关系，自动形成相关上下文信息间的拓扑结构和结点间的度量值，最终建立起基于上下文感知的物联网服务质量动态保障机制与方法，实现有质量保障的物联网服务。2.2物联网的核心技术物联网的核心技术主要包括RFID技术、无线传感网（Wireless Sensor Net-work，WSN）技术、4G技术、ZigBee技术、超宽带（UWB）技术等。2.2.1 RFID技术无线射频识别即RFID技术，又称电子标签，是一种非接触式自动识别技术，可以通过射频信号识别特定目标并读取

31、相关数据，而无需识别系统与特定目标之间建立机械或光学接触。按照工作频率的不同，RFID标签可以分为低频（LF）、高频（HF）、超高频（UHF）和微波等不同种类。不同频段的RFID工作原理不同，LF和HF频段RFID电子标签一般采用电磁耦合原理，而UHF及微波频段的RFID一般采用电磁发射原理。目前国际上广泛采用的频率分布于4种波段：低频135KHz以下、高频13.56MHz、超高频860M960MHz、微波2.4G、5.8G。每一种频率都有它的特点，被用在不同的领域，因此要正确使用就要先选择合适的频率。另外，按照能源的供给方式，RFID标签可以分为无源RFID、有源RFID、以及半有源RFID

32、。无源RFID标签自身不带有电源，通过天线接收从读写器（识别器）发出的能量中产生工作所需的电压,其特点是重量轻、体积小、寿命长,但是工作距离短。有源电子标签通过自身带有的电池供电,特点是识别距离长,但价格较高且寿命短。智能交通管理系统需要能够远距离识别出车辆，因此需要使用远距离射频产品。远距离射频产品采用无源标签的作用可达到310m，而采用有源标签的系统更加稳定、更便利快速、作用距离更远，作用距离达几十米，甚至可以达到100m左右。在具体的应用过程中，需要根据天线的布设方式，合理地选用合适的RFID标签。最基本的RFID系统由三部分组成：射频卡（Tag）、阅读器（Reader）、天线（Ante

33、nna）。其工作原理是：阅读器通过发射天线发送一定频率的载有加密数据的载波信号，当射频卡进入发射天线工作区域时产生感应电流，射频卡获得能量被激活（Passive Tag，无源标签或被动标签），同时将加密的载有目标识别码的高频加密载波信号采用某种调制方式经卡内高频发射模块发射出去，或者主动发送载波信号（Active Tag，有源标签或主动标签）；系统接收天线接收到从射频卡发送来的载波信号，经天线调节器传送给阅读器，阅读器对接收的信号进行解调和解码，然后再送到后台主系统进行相关处理8如图2.2所示。识别器计算机系统条码标签当标签进入时产生感应电流从而获得能量向识别器发送自身编码等信息。识别器采读消

34、息并编码，通过天线发送出一定频率的射频信号识别器将信号传至计算机进行处理图2.2 RFID系统工作原理RFID技术的优点主要有以下几个： （1） 无接触，阅读距离远； （2） 可同时识别多个标签； （3） 适应高速移动物体； （4） 可穿透非金属进行阅读； （5） 以无线方式通信，无需外露触点，适应环境能力强，可全天候工作。 RFID技术的应用领域非常广泛，典型应用有商品标签、动物跟踪、防盗系统、门禁管理、停车场控制、自动生产线、图书管理、动物识别等等。在智能交通系统中，RFID技术也有着广阔的应用前景，他可以应用于交通信息采集，电子注册管理，停车管理，电子收费管理等多个方面。2.2.2 WS

35、N技术无线传感器网络就是由部署在监测区域内大量的廉价微型传感器节点组成，通过无线通信方式形成的一个多跳自组织网络。传感器网络将能拓展人们与现实世界进行远程交互的能力。无线传感器网络是一种全新的信息获取平台，能够实时监测和采集网络分布区域内的各种检测对象的信息，并将这些信息发送到网关节点，以实现复杂的指定范围内的目标检测与跟踪，具有快速展开、抗毁性强等特点，有着广阔的应用前景。美国商业周刊和MIT技术评价在预测未来技术发展的报告中，分别将无线传感器网络列为21世纪最有影响的21项技术和改变世界的10大技术之一。WSN网络通常分为物理层、MAC层、网络层、传输层、应用层。物理层定义WSN中的Sin

36、k，Node间的通信物理参数，使用哪个频段，使用何种信号调制解调方式等。MAC层定义各节点的初始化，通过收发beacon，request，associate等消息完成自身网络定义，同时定义的MAC帧的调试策略，避免多个收发节点间的通信冲突。在网络层，完成逻辑路由信息采集，使收发网络包裹能够按照不同策略，使用最优化路径到达目标节点。传输层提供包裹传输的可靠性，为应用层提供入口。应用层最终将收集后的节点信息整合处理，满足不同应用程序的计算需要。2.2.3 4G技术4G技术，4G技术又称IMT-Advanced技术。具体来说4G是集3G与WLAN于一体，并能够传输高质量视频图像，它的图像传输质量与高

37、清晰度电视不相上下，4G是3G技术的进一步演化，是在传统通信网络和技术的基础上不断提高无线通信的网络效率和功能。同时，它包含的不仅仅是一项技术，而是多种技术的融合。不仅仅包括传统移动通信领域的技术，还包括宽带无线接入领域的新技术及广播电视领域的技术。4G系统能够以100Mbps的速度下载，比目前的拨号上网快2000倍，上传的速度也能达到20Mbps，并能够满足几乎所有用户对于无线服务的要求。而在用户最为关注的价格方面，4G与固定宽带网络在价格方面不相上下，而且计费方式更加灵活机动，用户完全可以根据自身的需求确定所需的服务。此外，4G可以在DSL和有线电视调制解调器没有覆盖的地方部署，然后再扩展

38、到整个地区。很明显，4G有着不可比拟的优越性，在今后的物联网技术的应用中占据不可替代的地位。2.2.4其它技术ZigBee技术是一种近距离、低复杂度、低功耗、低速率、低成本的双向无线通讯技术。主要用于距离短、功耗低且传输速率不高的各种电子设备之间进行数据传输以及典型的有周期性数据、间歇性数据和低反应时间数据传输的应用。ZigBee是一种无线连接，具有最高250kbit/s、20kbit/s和40kbit/s的传输速率，它的传输距离在10-75m的范围内,但可以继续增加。作为一种无线通信技术，ZigBee具有低功耗，成本低，时延短，网络容量大，可靠，安全等特点，正因为ZigBee技术的这些特点，

39、它是今后物联网拘束发展的重要研究课题。超宽带技术即UWB技术，它是一种使用1GHz以上带宽的最先进的无线通信技术。虽然是无线通信，但其通信速度可以达到几百Mbit/秒以上。 UWB的特点在于不使用载波，这与此前的无线通信截然不同。由于原来的无线通信在通信时需要连续发出载波（电波），自然要消耗电能。而UWB是发出瞬间尖波形电波也就是所谓的脉冲电波直接按照0或1发送出去。由于只在需要时发送出脉冲电波，因而大大减少了耗电量。它的这种特点使得今后物联网设备会具有较高的续航能力，保证设备的长时间有效工作。第3章 物联网在交通领域的应用调查3.1关于对物联网认知程度的问卷调查为了了解物联网的现状和人们对物

40、联网的认识程度，以及物联网的发展前景，本文中设计并实施了这次的调查。这次调查采用的是网上调查问卷的形式，历时30天，共收回105份问卷。（见附录1） 31.1对物联网认知程度的调查结果由于物联网对于现今的中国还是个很新的技术，所以在社会各个领域的应用都不是很被人们注意。图3.1显示，50.48%的人听说过物联网，但是不太了解，还有45.71%的人没听说过物联网，对物联网有一定了解的人只占调查总人数的3.81%。图 3.1 物联网了解程度分析图图3.2表明人们听说物联网的方式还很局限，46.27%的人是听朋友说的，还有通过网络电视报纸杂志等听说的，很少有人被学校等场所专门告知过。说明目前对于物联

41、网知识的宣传力度还不够，传播方式比较单一，基本都是听朋友告知，才有所了解。目前还没有充分利用杂志，报纸和电视等媒体来对人们进行这方面知识的普及图3.2 物联网获知途径统计图图3.3显示大部分接触了物联网的人对物联网能够有正确的认识，但是43.81%的人表示很少看到物联网在生活中的应用，24.76%的人表示没有看过物联网在生活中的应用，大多数人对它的认识还只停留在概念阶段，对它的具体应用认知甚少或者说毫无概念。其实物联网技术最常见的是是GPS的推广使用。图3.3物联网的应用实例统计图分析图3.4分析得，将近一半的人没听过或者一点都不了解物联网这个概念，而熟悉物联网的人仅仅不到8%，但是熟悉物联网

42、核心技术无线传感的人却有20%。从某种意义上来说，物联网技术主要是RFID技术的应。RFID技术不贵并且很容易实现。RFID设备不需要开发的瞄准线。这是一个应用中的巨大优势。这个装置可以附在牌照的背面。这样不会给牌照增加太多的成本并且在注册过程中有优势。图3.4 RFID技术了解程度人数图3.1.2认知程度调查结果分析 从调查结果分析，将近一半的人没听过或者一点都不了解物联网这个概念，并且大多数人在生活中感受不到物联网的应用实例，但事实上，物联网已经开始广泛的应用了，比如机场、世博会的传感网防入侵系统，电子不停车收费系统（ETC），车载报警系统等。造成这种现象的主要原因是人们对物联网概念理解还

43、很模糊或者说根本不知到。从人们获知物联网消息的途径来看，获知途径的局限性是影响人们深入了解物联网的最大因素，报纸杂志或者电视对这方面的技术应用没有更深入的解释报道，政府在这方面应该引起重视，这样更有利于物联网应用的普及。人们对物联网的看法也褒贬不一，较多听说或者了解物联网的人认可物联网的出现与发展，并认为它比互联网有更好的发展前景，有其存在的价值。但90%以上的人认为物联网还只是个概念或刚刚起步，其发展道路还很漫长还有的人则持谨慎态度，认为物联网从起步到真正运作发展起来还存在很多问题，不能急于求成。可以看出大多数的人看好物联网，但由于认知不足，无法对物联网的发展和应用有一个正确的认识，其实就目

44、前物联网的发展速度，它的应用并不是遥遥无期。行业的发展导致人才的需求，许多高校都向教育部申请增加物联网应用技术、物联网工程等专业，对于高校这种申请热门专业“一窝蜂”现象，虽然能起到传播物联网知识的作用，有利于人们对物联网的认识，但我认为教育的问题要慎重对待，反复研讨，不能操之过急，一味追求热门。目前中国物联网产业规模据估计已达两三千亿，很快会上升为万亿规模，再过几年就会到五六万亿。但是从调查结果可知就目前人们对它的认知层度而言，这个数值仅仅只是皮毛，随着物联网的普及，人们对它越来越了解，愿意去接受并使用它时，物联网产业的规模将远远超乎人们想象。调查结果分析还得出，虽然我国的物联网有了一定程度的

45、发展，尤其是在交通领域的应用已经慢慢开始被大家认知，但是物联网还不能完全走进大家的生活，很多人甚至不知道自己接触的正是物联网的应用，虽然物联网技术的智能化程度还很低，应用只是在底层层面。技术标准上，也缺乏统一的标准体系，涉及到几十个国际标准组织，协调非常难。RFID对许多消费者的生活有着正面的影响。虽然近20%的人了解这项技术，但大部分情况下，普通消费者并没有意识到这一点。一个简单的扫描过程可以大大减少通勤的时间，因此对整个经济的有效性做出了贡献。分析可知熟悉物联网的人仅仅不到4%，但是熟悉物联网核心技术无线传感的人却有20%。这说明虽然人们不了解物联网，但是意识到RFID是将来很重要的一门技

46、术，物联网正在悄悄的发展中。从宣传方面来讲，为了让人们对物联网有所了解或者更深的研究，应该大力宣传消费者从RFID中能获得好处。作为互联网的拓展，个人认为物联网在应用和技术上已经不再是新概念，但是物联网还不能很好得走进大家的生活，更好的造福人们。对物联网的认知普及还有待进一步发展 物联网技术目前虽然物联网的交通领域的应用还存在局限性，但多位接受调查的人士认为物联网的发展是阻挡不住的。物联网在交通领域的发展趋势是阻挡不住的，就像当年的计算机互联网的出现，再比如近几年云计算的发展。3.1.3基于物联网的智能交通发展现状的建议从国际上看，欧盟、美国、日本等国都十分重视物联网的工作，并且已作了大量的研

47、究开发和应用工作。我国在物联网的启动和发展上与国际相比并不落后，我国中长期规划新一代宽带移动无线通信网中有重点专项研究开发“传感器及网络”，国内不少城市和省份已大量采用传感网解决电力、交通、公安、农渔业中的“M2M”等信息通信技术的服务。我们在交通领域的应用还较为薄弱。对于物联网普及和应用的几条建议：1、大力普及物联网的相关知识，让大家对于物联网都有一个正确的认识2、大力发展物联网相关技术，使这些宝贵的技术能够更好的用于生活之中并使之能与智能交通结合3、大力提倡对物联网的研究，多培养相关的人才联网既是一场新的技术革命，又是一个潜力巨大的发展机遇。要深入学习掌握物联网的相关知识和技术路径，积极跟

48、踪国内外物联网发展态势，学习借鉴兄弟省份的思路和做法，从战略高度重视物联网技术的研发运用，在推进转型发展、跨越发展过程中把握住这一新的发展机遇。3.2关于对物联网在交通领域发展应用的问卷调查3.2.1物联网在交通领域发展前景的调查结果 从图3.5和图3.6可以看出物联网在交通和物流领域的需求所占的比重很大，作为物联网产业链中的重要组成部分，智能交通具有较高的市场成熟度，技术也相对较成熟，人们对物联网在智能交通和物流的应用认知程度较高。各个行业都对物联网有较大需求，如交通运输，商场购物，医疗监测，配送中心等，发展物联网并将其应用于这些行业，必然将产生很大的经济效益。而对于人们来说，他们更在乎物联

49、网相关产品的收费方式和产品服务，对于技术要求不是很高。所以物联网在交通领域应用时应当以服务为主，协调好技术成本与收费，是将来取得效益的关键。图3.5 物联网应用领域统计图图3.6 物联网产品关心关心事项目前中国在各个地区都新建了许多物联网基地，我国在智能交通物联网基地建设行业汇集了大量公司进行研究探索，主要包括：1、 城市智能交通（银江股份、宝信软件）2、城际智能交通（交际发展、皖通科技）3、城轨智能交通（赛为智能、同方股份、键桥通讯、众合机电）。图3.7显示对于新兴建设的众多物联网基地，人们褒贬不一，虽然多数人认为应该大力发展物联网基地，但质疑的声音也不少。在这些基地建设中必然存在一些盲目跟

50、风为取得政府补贴或是表面工程，但其对于物联网发展的贡献还是很大的。物联网基地的发展必须保证在高投入之后能够取得良好的效益，才有发展的价值。图3.7 物联网基地兴建意见统计图当前物联网发展存在很多问题和困难，分析图3.8可以看出依然有很多人对物联网技术持疑虑态度，质疑信息的真实性，对个人的隐私安全性表示疑虑，质疑收费。这些质疑和疑虑都给我们想要在交通领域推广物联网的应用带来困难。这些问题需要政府政策、法规、资金的支持；各企业、研究机构努力扩大物联网规模、提高商品流动性、提高传感技术。同时需要国际上各个国家制定统一的标准体系，促进物联网进一步发展。结果还表明， 物联网最大限制因素是技术方案。这项工

51、作试图引进新的理念，打造未来的交通管理系统。然而，目前并没有成熟的技术方案。我们需要一个可能的技术方案的原始框架。然而，一套完整的技术方案必须经过仔细研究以满足成本和安全要求。全球交通管理领域的工程师和专家必须建立标准以获得最好的结果。未来的研究应该有助于获得这项技术的所有益处，并以一种合乎道德的方案来处理隐私问题。物联网技术的另一方面的限制就是隐私问题。为了构建一个有效的系统，私人的信息必须在系统中传送。一辆特定的车能够被准确定位使得这项技术难逃评论者的批评，因为这涉及隐私保护的问题。机动车必须被告知他们的行动可能被追踪，这个系统的使用和效益必须被清楚地解释以尽可能避免批评和诉讼。引进该系统

52、的行业标准必须建立以保证在全球范围内可以统一运行。 图3.8物联网发展的影响因素 综上，对物联网在交通领域应用提出几点建议：国家需要作出发展规划，进行统一的协调。实现相关领域的标准化和研究可持续发展的发展模式，寻求规模经济。在感知、传输和应用上构成新的物联网的生态链。向现代服务业方向发展。要把物联网运用于物流领域，全面提高货物装卸、运输、仓储、检验和通关的智能化水平，实现物流业的高效、快捷、集约、透明，节约管理成本，提高管理水平。3.2.2物联网技术目前的发展应用现阶段物联网的基本技术为RFID技术与传感器网络技术。RFID具有车辆通信、自动识别、定位和远距离监控等功能，在移动车辆的识别和管理

53、系统方面有着非常广泛的应用。RFID已经成为服务ITS重要的信息技术；另外，作为汽车数字化标准信源之一的RFID技术也是实现“车联网”的重要技术条件。目前，RFID技术主要在智能公交定位管理和信号优先、智能停车管理、车辆类型及流量信息采集、路桥电子不停车收费、高速公路多义性路径识别及车辆速度计算分析等方面取得了一定的应用成效。RFID相比交通领域传统的检测技术，比如线圈检测、视频检测等，具有的最大优势就是它能够迅速、准确地识别特定的车辆。而物联网的应用不仅仅体现在识别上，也要发挥其网络的优势。传感器网络技术也应用于交通系统的监控等应用中。无线传感器网络技术在智能交通的诸多方面都有着广泛的应用前

54、景,如交通数据采集、交通信息发布、电子收费、智能交通信号控制、停车管理、综合信息服务平台、智能公交与轨道交通、交通诱导系统和综合信息平台技术等。除了RFID技术与传感器网络技术，3G技术的发展也给智能交通的信息传输带来解决方案。3G技术的发展和3G网络的商用，为智能交通的数字、语音和视频图像等信息的实时传输、监控、调度发挥了重要作用。传感器采集的信息可以通过互联网、3G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

55、路线诱导系统；照能控制系统；交通环境控制系统等。物联网是把物品连接起来，采用云计算等智能计算的技术对信息进行分析和处理，提升对物质世界的感知能力，实现决策和控制，为社会提供先进的基础设施物联智能网络，更好地服务于交通管理。3.2.3物联网目前所应用的行业目前，在智能交通、医药领域、农业领域、制造领域，产品追溯体系都发挥着货物追踪、识别、查询、信息等方面的巨大作用，有很多成功案例。无线葡萄园：2002 年，英特尔公司率先在俄勒冈建立了世界上第一个无线葡萄园。传感器节点被分布在葡萄园的每个角落，每隔一分钟检测一次土壤温度、湿度或该区域有害物的数量，以确保葡萄可以健康生长。研究人员发现，葡萄园气候的

56、细微变化可极大地影响葡萄酒的质量。通过长年的数据记录以及相关分析，便能精确的掌握葡萄酒的质地与葡萄生长过程中的日照、温度、湿度的确切关系。这是一个典型的精准农业、智能耕种的实例。机场防入侵：上海浦东国际机场防入侵系统铺设了3万多个传感节点，覆盖了地面、栅栏和低空探测，多种传感手段组成一个协同系统后，可以防止人员的翻越、偷渡、恐怖袭击等攻击性入侵。上海移动的车务通已在2010年世博会期间全面运用于上海公共交通系统，以最先进的技术保障世博园区周边大流量交通的顺畅。电力管理：江西省电网对分布在全省范围内的2万台配电变压器安装传感装置，对运行状态进行实时监测，实现用电检查、电能质量监测、负荷管理、线损

57、管理、需求侧管理等高效一体化管理，一年来降低电损1.2亿千瓦时。零售业应用：可口可乐于2009年推出了名为Freestyle的RFID 自动装饮料机。Freestyle通过无源RFID标签技术识别30多个调料桶，不仅能为消费者调配100多种可口可乐饮料，同时还能判断各类调料的剩余量，并将相关数据传送给可口可乐公司，使公司及时了解销售情况并进行调料的调度补给9。3.2.4 物联网目前在交通领域的应用交通领域是物联网很早就实实在在落地的领域之一，很多先进的现代智能交通系统已经具备了信息化、数字化 网络化、集成化、智能化、柔性化、敏捷化、可视化、自动化等先进技术特征。目前，RFID技术在电子不停车收

58、费（ETC）系统中已经取得了很大的成功，比如美国东海岸的E-ZPass项目、美国伊利诺伊州的I-Pass项目、以及香港的Autotoll项目，这为RFID技术在交通领域更广泛的应用提供了一定的借鉴意义。RFID相比交通领域传统的检测技术，比如线圈检测、视频检测等，具有的最大优势就是它能够迅速、准确地识别特定的车辆。很多交通系统和网络也采用了最新的红外、激光、无线、编码、认址、识别、定位、无接触供电、光纤、数据库、传感器、RFID、卫星定位等高新技术，这种集光、机、电、信息等技术为一体的新技术在交通系统的集成应用就是物联网技术在交通领域应用的体现。概括起来，目前相对成熟的应用主要有以下一些：物联

59、网对交通基础设施的监控：武汉理工大学物流工程学院利用现有的GPRS网络资源,为数据采集提供一种便捷的无线数据传输方式，通过对港口机械金属结构的受力分析，确定易发生应力畸变的故障部位, 并在这些部位上布置电阻应变片, 实时监测动态应力。为了实现长期的监测, 采用可焊接式电阻应变传感器，将起重机的应力应变数据远程采集到维护维修的管理中心, 以供相关人员对起重机的健康状况做出评估, 对起重机的维修和维护进行决策。已在连云港码头初步试运行物联网对交通管理的影响：作为物联网在ITS领域的应用，大用软件已经并将陆续推出“信天翁”车载信息智能系列终端及解决方案。该终端集成GPS模块、无线通讯模块、交通信息处

60、理模块、汽车传感器接口等感知单元，是今后物联网在交通信息采集、车辆环境监控、汽车驾驶、导航、安全等方面应用的主要载体用户可以通过车载信息智能终端享受全方位的综合服务，如：动态导航服务、位置服务、车辆保障服务、安全驾驶服务、娱乐服务、资讯服务等 物联网在物流行业的应用：基于GPS卫星导航定位技术、RFID技术、传感技术等多种技术，在物流过程中可实时实现车辆定位、运输物品监控，在线调度与配送可视化与管理系统。目前，全网络化与智能化的可视管理网络还没有，但初级的应用比较普遍，如有的物流公司或企业，建立了GPS智能物流管理系统；有的公司建立了食品冷链的车辆定位与食品温度实时监控系统等，初步实现了物流作

61、业的透明化、可视化管理，很多大型的物流企业已经建立比较完善的物流智能化系统。物联网运用于交通安全：通过使用现代物联网技术，可以在无需将载重的汽车截住称重的情况下，降低汽车超载的风险。德国一家专门生产特殊计量设备的公司CAT Traffic就推出了一种用于测量汽车超载的现代计量技术。该公司将一种特殊的传感器内置于路面，用来测量行进中的载重汽车的重量，并反映出汽车每个轴上担负的重量以及总重量。这一称量设备与一个视频系统相连，如果出现超载的汽车，便会给监测站发送数据。以前的称重系统和监控站之间的通信多通过电缆进行。而目前，监控站的工作人员可以通过移动设备直接访问上游系统的服务器。通常是用一个带有UM

62、TS棒或者UMTS移动路由器的笔记本电脑。而上游系统由CAT Traffic配置了一个特殊的路由器10。汽车牌号自动识别：车辆自动识别系统，可准确无误地自动识别并采集路网中运行车辆的身份特征信息和法定管理信息，使车辆信息瞬时进入计算机，可为车辆及交通管理部门提供一个实时、动态的车辆信息采集平台。本文采用了RFID技术设计和实现了汽车号牌自动识别系统，该系统的硬件是由读写单元(标签阅读器)和标签号牌组成，阅读器通过线路与计算机的RS32接口通信。 程序通过计算机控制阅读器来对标签进行读写操作，阅读器通过天线发出电磁脉冲，标签接收到这些脉冲并发送已存储的信息到阅读器作为响应，再由阅读器将信号处理后

63、传给计算机，实现对汽车号牌在不同状态(静止、移动，甚至恶劣环境)下的自动识别和管理 标签包含了具有RFID射频部分和一个超薄天线环路的RFID芯片的RFID电路，这个天线与一个塑料薄片一起嵌入到标签内。标签一般为信用卡大小，因此可以集成到其他产品里面。该系统就把标签集成到汽车牌照中，构成了标签号牌，这样在收发端就无需增加任何其他硬件，也不会增加用户的开销。 对于物联网在交通领域的应用，物联网在交通管理和交通安全领域技术与政策等条件已经成熟，应该全面推进；在可视化与智能化管理领域应该开展试点，力争取得重点突破，取得示范意义的案例；在智能交通监控中心建设方面需要物联网理念进一步提升，加强网络建设和交通运输的联动。3.2.5关于物联网在交通领域发展前景分析和展望智能交通系统在许多城市已经开始规模化应用，市场前景广阔，投资机会巨大，将成为未来几年物联网产业发展的重点领域。物联网在智能交通领域已有雏形，例如“车-路”信息系统一直是智能交通发展的重点领域。在国际上，美国的IVHS、日本的VICS等系统通过车辆和道路之间建立有效的信息通信，实现智能交通的管理和信息服务。然而要在交通领域做到无处不在的感知网络，还需要一段时间。根据调查结果分析来看，物联网有很好的发展前