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1、智能交通：完整应用解决方案第1章概述1.1 方案背景1.1.1 物联网产业分析物联网（无线传感网）是集计算机、通信、网络、智能机算、传感器、嵌入式系统、微电子等多个领域综合交叉的新兴学科，它将大量多种类传感器组成自治的网络，实现对物理世界的动态协同感知，它将成为继计算机及通讯网络之后推动信息产业的第三次浪潮。据GJ重大专项专家组对传感器网络的行业应用市场调查，其国内行业市场在数千亿的规模，潜在市场巨大，更具有极大的产业集群带动效应。2009年8月7日，gwyZL温家宝在江苏考察中科院无锡高新微纳传感网工程研发中心并作重要指示：“要把传感系统和3G中的TD技术结合起来，在GJ重大科技专项中，加快
2、推进传感网发展，尽快建立ZG的传感信息中心，或者叫“感知ZG中心”。2009年11月，温家宝ZL在让科技引领ZG可持续发展中将物联网列为我国五大新兴战略性产业之一，并指示，“我相信一定能够创造出感知ZG,在传感世界中拥有ZG人自己的一席之地。我们要着力突破传感网、物联网的关键技术，及早部署后IP时代相关技术研发，使信息网络产业成为推动产业升级、迈向信息SH的发动机”。全国各地纷纷行动都在积极推进物联网的发展。2010年3月，gwyZL温家宝在十一届全国人大三次会议上作ZF工作报告时指出，今年要大力培育战略性新兴产业，加快物联网的研发应用。此次ZF工作报告对物联网的重视，被认为将对产业发展带来积
3、极影响，物联网的研发应用有望踏上快车道。1.1.2 智慧交通行业分析一、智慧交通系统产业发展阶段分析目前，物联网民用上除RFID等少数领域，鲜有大规模成熟应用。基于物联网技术的智能交通系统运营更是行业空白。智能交通系统产业目前处于产业发展的初级阶段，根本特征是技术手段落后、部署规划匮乏、商业模式缺位。技术手段落后一一目前的智能交通系统中，数据信息的采集手段单一，无法综合分析多种信息感知节点的数据来源，获得准确的信息决策结果。现有系统的节点设备存在明显缺陷。例如地埋线圈可靠性差，部署工程量大。部署规划缺乏一一智能交通系统部署没有统一规划，主要体现在，系统重复建设、系统独立运行、系统信息采集和管理
4、决策无统一协调。商业模式缺位一一智能交通系统涉及节点和设备数目众多，部署后系统维护是用户面对的关键难题，工程项目方式不能有效推动智能交通系统的健康快速发展。二、智能交通系统产业发展情况综述和展望基于物联网的智能交通系统解决方案采用先进的数据采集手段、综合的数据出来方法、强大的信息处理平台，结合有效的商业模式，能够有力推动智能交通系统产业的蓬勃发展。基于物联网技术的智能交通系统首次实现了交通管理的“动态化、全局化、自动化、智能化”。动态化一一节点和系统能够即时采集并传输交通信号，从而动态地反映和判别交通系统的运行状况，并支持动态实时的交通管理。全局化一一低成本使得传感器节点的大规模部署经济可行，
5、按照“共性平台+应用子集”的模式，不同应用场景和应用领域统一在相同的“共性平台”体系架构下，既避免了智能交通系统建设的重复投资，又保证了全局的和局域的系统交通信息的全面掌握。自动化一一多种类异构节点的叠加部署实现了信息采集手段的多样性，结合协同处理和模式识别，能够保证智能交通系统判知和决策的准确性和自动化，减少人工干预工作量和交通管理资源投入。智能化一一基于物联网技术的智能交通系统具有可感知、可判断、可控制、可管理，以及自动、动态、全局的基本智能特征。1.2 现有交通管理系统的缺陷现有的交通管理系统，以人工干预和管理为主，以路口信号控制为主，路面信息采集点少，车路管理分离，系统独立运作，表现为
6、不完善、不精确、不及时。其主要缺陷为：非动态一一在国内，高昂的传感设备成本限制了智能交通系统的大范围、大批量部署，少量路面信息采集集中于以路口为主的路网主节点，这种局限性导致不能全面、有效收集交通系统中的各种信息，无法动态地、准确地反映交通系统的准确状态。非全局一一现有的智能交通系统项目规划和建设相互独立，各系统采集的信息不能互通，不同设备商的系统间或设备间接口不开放，导致交通状况的分析和判断无法有效利用独立系统间交通信息的潜在协调效应，并可能造成系统或者功能的重复建设、数据信息的重复采集，独立系统的判决结果不具备综合性和全局性。非自动一一当前的智能交通系统信息采集手段单一，交通决策的准确度无
7、法保障,系统的运行和决策需要大量的人工参与、人工干预和人工判别，智能化和自动化水平较低。1.3 现代城市发展对智能交通的迫切需求近几年来，随着经济和SH发展迅速，城市规模不继扩大，城市化进程的不断加快，城市人口迅速增长，并随着居民生活水平的不断提高，机动车拥有量迅速增长,交通需求极大增加，原有的交通供需平衡被打破,而相反城市的基础设施、交通管理设施和管理能力的提高跟不上交通需求发展速度，原有基础设施的缺陷和弊端不断暴露出来，交通管理的科技水平越来越显得不足，交通管理的手段、措施尚处于经验型、摸索型的状态，处于成长期。随着我国国民经济的快速发展和城市化进程的加快，交通运输在国民经济和现代SH发展
8、中地位的日益突出，如何解决城市交通拥挤问题已经成为城市可持续发展的一个重要课题，城市道路交通管理工作也面临着严峻的挑战。从ZF管理者角度讲，需要更好地利用现有的交通运输基础设施，提高安全性，改善环境；从企业角度讲，企业需要提高运营效率与服务质量；从旅行角度讲，旅行者需要可靠的出行信息来减少旅行时间与旅行压力、提高安全性与可靠性，需要高质量的运输服务与便捷的支付手段；从行驶角度讲，驾驶员需要最新的交通信息、及时的危险警告、推荐最佳的行车线路、适宜的速度限制、在不利的道路与天气条件下对司机的有效支持、对紧急情况的快速反应。这些越来越高的交通需求是传统交通运输系统所难以满足的，而智能交通系统恰恰适应
9、了现代SH经济发展的客观要求。据科学家和工程师预测，智能交通系统得到有效应用后可使交通运输效益显著提高，能够达到使交通拥堵降低20%80%,油料消耗减少30%,废气排放减少26%。第2章智慧交通系统总体设计2.1 智慧交通系统整体架构2-1智慧交通整体架构图智慧交通系统从整体架构上可以从三个个层次来进行划分：一、物联网感知层物联网感知层主要通过各种M2M终端设备实现基础信息的采集，然后通过无线传感网络将这些M2M的终端设备连接起来,使得其从外部看起来就像一个整体,这些M2M设备就像神经末梢一样分布在交通的各个环节中，不断的收集视频、图片、数据等各类信息。二、物联网网络层物联网网络层主要通过移动
10、通信网络将感知层所采集的信息运输到数据中心，并在数据中心得到加工处理形成有价值的信息，以便作出更好的控制和服务。三、物联网应用层物联网应用层是基于信息展开工作的，通过将信息以多样的方式展现到使用者面前，供决策、供服务、供业务开展。2.2 智慧交通系统应用架构图智能交通应用系统由应用子系统、信息服务中心和指挥控制中心三部分构成:2-2智慧交通应用架构图应用子系统包括交通信息采集系统、信号灯控制系统、交通诱导系统、停车诱导系统；信息服务中心包括远程服务模块、远程监测模块、前期测试模块、在线运维模块、数据交换模块和咨询管理模块六部分；指挥控制中心包括交通设施数据平台、交通信息数据平台、GIS平台、应
11、用管理模块、数据管理模块、运行维护模块和信息发布模块。应用子系统实现各职能部门的专有交通应用；信息服务中心以前期调测、远程运维管理和远程服务为目的，结合数据交换平台实现与应用子系统的数据共享，通过资讯管理模块实现信息的发布，用户和业务的管理等；指挥控制中心以GIS平台为支撑，建立部件和事件平台，部件主要指代交通设施，事件主要指代交通信息，通过对各应用子系统的管理，以实现集中管理为目的，具有数据分析、数据挖掘、报表生成、信息发布和集中管理等功能。应用系统详细架构图如下：2-3智慧交通系统应用架构图根据城市智慧交通建设的要求,结合各地道路条件、交通状况和目前的管理职能,提出本系统的主要功能需求如下
12、：（1）拥有先进的智能指挥控制中心，具有交通信息的实时自动检测、监视与存储功能，应具有兼容、整合不同来源交通信息的能力。（2）对所采集到的交通信息进行分级集中处理，具有对道路现状交通流进行分析、判断的能力，应能对道路交通拥挤具有规范的分类与提示，包括常发性交通拥挤、偶发性交通事件、地面和高架道路上存在的交通问题以及交通事故等，并具有初步的交通预测功能。（3）在发现交通异常（包括来源于人工采集的信息）时，能够以恰当的方式及时向相关交通管理人员报警、提示。（4）应具有多种发布交通信息的能力，以调节、诱导或控制相关区域内交通流变化。发布内容可以是交通拥挤，交通事故等信息。发布的方式，在本系统中主要采
13、用web、广播、手机、可变信息屏等形式。（5）能够接受交通管理人员的各类交通指令，并在接受指令后能及时作出正确反应，基本达到预设效果，能够为交通管理人员提供处理常见交通问题的决策预案和建议。6)应具有大范围的信息采集、汇总、处理能力，具有稳定、可靠的软硬件设施配置和运行环境。同时,在相关的节点应能够进行协调，所采集的信息经处理后，具有与其他相关机构、部门的信息系统相互进行信息共享、交换的能力。(7)系统的硬件设备和软件平台及通信设施，应符合GJ有关信息化安全管理方面的要求。信息采集与发布系统应具有故障自检功能，使系统的运行管理人员能及时了解外场设备状况，并具有及时检查、维护这些设施的能力。(8
14、)系统可实现私人交通服务、公众交通服务和商务交通服务，达到可运营的目的。2.3 智慧交通系统服务内容分析(1)先进交通管理服务(ATMS)ITS的核心与基础，利用传感、通讯及控制等技术，实现先进交通控制中心、动态交通预测智能控制交通信号、车辆导航、电子式自助收费(ETC)、可变信息标识(ChangeabIeMeSSageSign,CMS)、最近线路导引等功能；(2)先进用路人资讯服务(ATIS)可变资讯标识(CMS),公路路沆广播(HighWayAdViSoryRadiO,HAR),全球卫星定位系统(GIObalPOSitiOningSyStem,GPS),最佳路线引导、电视、广播路况报道，无
15、线电通讯(WireIeSSComrnUniCatiOns),车辆导航，交通资讯查询。(3)先进大众运输服务(APTS)利用ATMS、ATlS与AVCSS的技术服务，大众运输系统，自动车辆监视(AutomaticVehicleMonitoring,AVM),自动车辆定位(AVL),公车电脑排班，公车电脑辅助调度，车内、站内信息显示，双向通讯，最佳路线引导，公车资讯查询。(4)商务车营运服务(CVoS)利用ATMS、ATIS与AVCSS的技术服务,商务车营运服务，自动车辆监视(AVM),自动车辆定位(AVL),行进间车辆测重(WlM),电子式自助收费(ETC),最佳路线引导，双向通信，自动货物辨识
16、(AUtOmatiCCargOldentifiCatiOn,ACI)(5)电子收付费服务(EPS&ETC)利用车上电子卡单元与路侧电子收费电源双向通讯技术实现，地面交通不停车、无票据、自动化收费(包括道路通行费、运输费和停车费)费用、余额查询。经由电子卡记账的方式进行收费。自动车辆辨识(AVl)影像执法系统(VES)(6)交通信息管理管理(IMS)交通实时信息综合采集，包括道路条件、交通状况、服务设施位置、导游信息等。通过CMS、广播、电视等方式实现多方式交通信息发布。车载定位导航。交通、旅游和旅行者信息服务。交通信息交互式服务。车辆信息、驾驶员信息等。(7)紧急救援管理服务(EMS)车辆故障与事故求援，应急车辆交通信号诱导(交通优先)，应急车辆定位与调度管理，地理信息系统(GIS),公路路*兄广
