時間:2023-06-12 16:06:33
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智慧城市帶來什么變化?
所謂“智慧城市”,就是借助新一代物聯(lián)網(wǎng)、云計算、決策分析優(yōu)化等信息技術(shù),將人、商業(yè)、運輸、通信、水和能源等城市運行的各個核心系統(tǒng)整合起來,從而更好地理解和控制城市運營,并優(yōu)化有限資源使用情況的城市。
中投顧問高級研究員薛勝文表示,“智慧城市”是現(xiàn)代社會發(fā)展的新產(chǎn)物,是物聯(lián)網(wǎng)、云計算等新一代信息技術(shù)和形形的網(wǎng)絡(luò)平臺集成與現(xiàn)實社會相結(jié)合的代名詞?!爸腔鄢鞘小笔浅鞘邪l(fā)展模式轉(zhuǎn)型升級的結(jié)果,構(gòu)建了一個開放創(chuàng)新、綠色生態(tài)、文明科學(xué)的現(xiàn)代新城市發(fā)展模式。
國泰君安的研究報告稱,智慧城市是城市全面數(shù)字化基礎(chǔ)上建立的可視化和可測量的智能化城市管理與運營,包括城市的信息、數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施以及在此基礎(chǔ)上建立網(wǎng)絡(luò)化的城市信息管理平臺與綜合決策支撐平臺。從應(yīng)用領(lǐng)域來看,智慧城市包括智慧的交通、醫(yī)療、公共安全、教育、城市發(fā)展和能源等領(lǐng)域。
從已披露的數(shù)據(jù)來看,“十二五”期間,320多個城市在建設(shè)智慧城市上的直接投資合計超過3000億元。業(yè)內(nèi)人士估算,“十二五”期間用于建設(shè)智慧城市的投資總規(guī)模將可能高達(dá)5000億元。隨著更多城市啟動智慧城市建設(shè),“十二五”期間各地智慧城市建設(shè)將帶來2萬億元的產(chǎn)業(yè)機會。
智能交通更被看好
據(jù)了解,智慧城市的涉及范圍很廣,包含了醫(yī)療信息化、社保信息化、智能建筑、智能交通、教育信息化等多個領(lǐng)域。而其中,智能交通是分析人士較為關(guān)注的。
華寶證券TMT分析師吳炳華表示,目前來看,前景較確定、有望率先發(fā)展的細(xì)分領(lǐng)域主要包括智能交通、智能城管和智能醫(yī)療等領(lǐng)域。此外,涉及教育、社保等公共民生領(lǐng)域的智能化建設(shè)也有望漸次推進(jìn)。因為目前來看交通過于擁擠等問題較為明顯,而智能交通則可以較好地改善這一領(lǐng)域。
事實上,智能交通行業(yè)是目前智慧城市建設(shè)投入中投資最大、覆蓋范圍最廣的細(xì)分領(lǐng)域。交通運輸部近日的《交通運輸業(yè)智能交通發(fā)展戰(zhàn)略(2012-2020年)》中也提出,到2020年總產(chǎn)值規(guī)模超過千億元。
國泰君安表示,城市交通供需矛盾逐漸加大,在基礎(chǔ)道路設(shè)施供給有限增加的情況下,智能交通成為緩解矛盾的首選手段。隨著智能交通系統(tǒng)集成化趨勢的進(jìn)一步加強,智能交通單個項目投入規(guī)模有望逐漸加大。隨著城市智能交通千萬級等項目增多,實力型大公司有望獲取更多的市場份額。由于相關(guān)項目對公司的資金實力、技術(shù)水平都有較高的要求,因此相關(guān)龍頭公司有可能憑借資金和規(guī)模實力獲取更大的市場份額,業(yè)績加快增長。
警惕相關(guān)軟件板塊解禁壓力
智能交通處于快速發(fā)展期
目前,政府層面的監(jiān)管要求是推動我國智能交通發(fā)展的主要力量,比如,隨處可見的電子眼、集成交通指揮平臺系統(tǒng)等。最近幾年來,政府投資于智能交通的步伐開始加快,年均增速超過了20%,主要原因有以下三個方面:一是政府對智能交通的重視;二是城市道路和交通擁堵所帶來的問題日益嚴(yán)重,比如,北京因擁堵十分嚴(yán)重被戲稱為“首堵”;第三,西方發(fā)達(dá)國家的實踐證明了智能交通能夠在一定程度上有效緩解城市擁堵問題。
從行業(yè)規(guī)模來看,我國智能交通行業(yè)尚不足400億,而美國智能交通行業(yè)的收入已達(dá)到1118億美元,即便是面積與人口遠(yuǎn)少于我國的日本,智能交通行業(yè)的市場份額也達(dá)到了377億美元,是我國的6倍。而從智能交通的發(fā)展特征來看,我國以硬件投入為主,占投入總金額的80%以上,而歐美發(fā)達(dá)國家的智能交通投入主要集中于軟件與服務(wù)方面,兩者發(fā)展水平的高低顯現(xiàn)無疑。未來,我國智能交通行業(yè)也必然會向縱深階段發(fā)展,北京、上海等經(jīng)濟實力雄厚的大城市已經(jīng)開始布局車路協(xié)作系統(tǒng)和出行服務(wù)。中金公司認(rèn)為,2015年,智能交通行業(yè)是量變向質(zhì)變轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵時間點,“十二五”末期,市場規(guī)模有望達(dá)到1000億。
行業(yè)成長性優(yōu)良
據(jù)了解,我國從事智能交通行業(yè)的企業(yè)約有2000多家,主要集中于道路監(jiān)控、收費站、GPS,以及系統(tǒng)集成等環(huán)節(jié)。統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示,2011年千萬級智能交通項目數(shù)量為195項,同比增長了129%,項目金額合計57.9億元,同比增長了180%,目前行業(yè)規(guī)模約在120億左右。湘財證券該行業(yè)研究員朱程輝認(rèn)為,未來3-5年,智能交通行業(yè)有望保持年均20-30%的增長,5年后有望形成千億級別的市場規(guī)模。
由于需求旺盛,在過去幾年內(nèi),智能交通行業(yè)的相關(guān)上市公司的營業(yè)收入和利潤均實現(xiàn)了高增長,龍頭公司甚至達(dá)到了30%的復(fù)合增長。與此同時,行業(yè)整體毛利率普遍高達(dá)25%-50%,整體凈利率也有20%左右(參見圖1),體現(xiàn)了良好的競爭格局和較強的議價能力。
細(xì)分龍頭顯著受益
智能交通行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈不長,主要涉及硬件、軟件、系統(tǒng)集成和服務(wù)擴展幾個方面。其中,硬件方面涉及采集、傳輸和自動化等;軟件應(yīng)用到控制、管理、導(dǎo)航等;系統(tǒng)集成由于硬件再與軟件組成,涉及城市ITS和城際ITS;系統(tǒng)集成為服務(wù)擴展提供支持。在這條產(chǎn)業(yè)鏈上,各個環(huán)節(jié)的參與者數(shù)量眾多,相關(guān)細(xì)分行業(yè)龍頭(參見表1)。
從海外發(fā)達(dá)國家智能交通行業(yè)的發(fā)展歷程及我國的實際情況來看,硬件及系統(tǒng)集成有望受益最大。
大華股份(002236):公司是智能交通行業(yè)的硬件采集商,近幾年來來受益于政府支持,獲得了高速發(fā)展。財務(wù)數(shù)據(jù)顯示,公司2010年、2011年的凈利潤增幅分別為122.11%與45.21%,2012年的凈利潤增幅在60%-100%之間。同時,公司近三年來的銷售毛利率均穩(wěn)定在42%以上,凈資產(chǎn)收益率也在20%以上。成長性與盈利能力均居高該板塊前列。
1.物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展現(xiàn)狀
從技術(shù)發(fā)展角度看,傳感器網(wǎng)絡(luò)(Sensor Network)的概念最早由美國軍方提出,起源于1978年美國國防部高級研究計劃局(DARPA)開始資助卡耐基梅隆大學(xué)進(jìn)行分布式傳感器網(wǎng)絡(luò)的研究項目,當(dāng)時此概念局限于由若干具有無線通信能力的傳感器節(jié)點自組織構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)。隨著近年來互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和多種接入網(wǎng)絡(luò)以及智能計算技術(shù)的飛速發(fā)展,2008年2月,ITU-T發(fā)表了《泛在傳感器網(wǎng)絡(luò)(Ubiquitous Sensor Networks)》研究報告。在報告中,ITU-T指出傳感器網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)向泛在傳感器網(wǎng)絡(luò)的方向發(fā)展,它是由智能傳感器節(jié)點組成的網(wǎng)絡(luò),可以以“任何地點、任何時間、任何人、任何物”的形式被部署。該技術(shù)可以在廣泛的領(lǐng)域中推動新的應(yīng)用和服務(wù),從安全保衛(wèi)和環(huán)境監(jiān)控到推動個人生產(chǎn)力和增強國家競爭力。
物聯(lián)網(wǎng)的基本功能在于人與人、人與物、物與物之間在任何時間和任何地點都能夠通過任何的網(wǎng)絡(luò)獲取任何的服務(wù),物體也賦予了智能化?;緫?yīng)用大體分為三類:信息識別及位置監(jiān)控、(環(huán)境、物品屬性)動態(tài)監(jiān)測類、智能控制類。
物聯(lián)網(wǎng)的一個突出特點就是將跨行業(yè)的物品信息,通過統(tǒng)一的接日標(biāo)準(zhǔn)和標(biāo)識標(biāo)準(zhǔn),集中存儲、處理,實現(xiàn)跨行業(yè)信息資源共享,更廣范圍的協(xié)調(diào)處理,讓世界變得更有“感知力”,更加“智慧”。
物聯(lián)網(wǎng)采取集中計算處理和分布式計算處理兩種信息處理模式同時采用,極大增強了邊緣網(wǎng)絡(luò)的快速反應(yīng)能力,物體可嵌入智能芯片,讓物品“更智能”,反應(yīng)速度更快,邊緣網(wǎng)絡(luò)的處理能力更強。
物聯(lián)網(wǎng)自身具備三個特征:(l)全面感知:即利用RFID,傳感器等隨時隨地獲取物體的信息;(2)可靠傳遞:通過各種電信網(wǎng)絡(luò)與互聯(lián)網(wǎng)的融合,將物體的信息實時準(zhǔn)確地傳遞出去;(3)智能處理:利用云計算,模糊識別等各種智能計算技術(shù),對海量的數(shù)據(jù)和信息進(jìn)行分析和處理,對物體實施智能化的控制。
2.物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用
物聯(lián)網(wǎng)的基本功能包括:智能控制,信息識別,位置監(jiān)測和動態(tài)監(jiān)測功能等,在業(yè)務(wù)上分為垂直應(yīng)用模式,行業(yè)共性平臺模式和公共服務(wù)模式。垂直應(yīng)用是針對一個企業(yè)或者行業(yè)開展業(yè)務(wù),滿足特定的行業(yè)和企業(yè)要求,例如電力,石油、鐵路、公路的企業(yè)應(yīng)用;而行業(yè)共性模式是一類行業(yè)及其相關(guān)的行業(yè)和企業(yè),例如物流相關(guān)領(lǐng)域,醫(yī)療相關(guān)領(lǐng)域等。雖然目前物聯(lián)網(wǎng)處在零散應(yīng)用的產(chǎn)業(yè)啟動期,但是應(yīng)用已經(jīng)較為廣泛,目前已經(jīng)較為成熟的應(yīng)用包括環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)、物流信息化系統(tǒng)、智能交通系統(tǒng)及基礎(chǔ)設(shè)施安全系統(tǒng)等。2009年三大電信運營商推出物聯(lián)網(wǎng)的初級業(yè)務(wù),其中包括中移動推出的手機錢包、手機購電業(yè)務(wù);中國電信的“平安e家”業(yè)務(wù);聯(lián)通的無線環(huán)保監(jiān)測平臺等,正在用創(chuàng)新的應(yīng)用來吸引客戶。行業(yè)應(yīng)用在最近的1年中有了飛速的發(fā)展,相應(yīng)的研究與應(yīng)用已經(jīng)擴展智能物流、智能樓宇、金融安防,工業(yè)監(jiān)測、智能交通、平安家居、智能消防、環(huán)境保護(hù)、政府工作、食品溯源、醫(yī)療健康等多個領(lǐng)域。
2.1智能交通
現(xiàn)在各地城市遍布交通攝像頭和一些交通情況檢測傳感器,這些傳感器連接到交管中心,形成了一張城市交通監(jiān)控網(wǎng)絡(luò),目前的攝像系統(tǒng)功能比較簡單,基本上是糾察違章行為,可以稱為“交通監(jiān)測傳感網(wǎng)”。在此基礎(chǔ)上,補充信息處理的軟件硬件,充分利用獲得的信息,進(jìn)行交通流量實時分析、預(yù)測,建立一種向車輛反饋指揮的體系,誘導(dǎo)、分流車輛,預(yù)判和防止交通事故,將會大大改善現(xiàn)有城市交通狀況,我們將會在一個更加智能的交通環(huán)境中行車。這就是物聯(lián)網(wǎng)在“智能交通”中的應(yīng)用。
2.2智能家庭
“智能化家庭應(yīng)用”系統(tǒng)依托移動網(wǎng)絡(luò)、固定電話網(wǎng)、寬帶城域網(wǎng)和具有網(wǎng)絡(luò)計算機功能的家庭生活設(shè)備組成的服務(wù)系統(tǒng),采取目前國際先進(jìn)的西門子技術(shù),由家庭網(wǎng)關(guān),智能化安全防護(hù)系統(tǒng),智能化家庭生活設(shè)備,例如空調(diào)、冰箱、洗衣機、生活電器、電視、電腦等組成。它具有安全防護(hù),家庭電器設(shè)備管理,家庭娛樂,家庭通信等智能化功能。
2.3醫(yī)療保健
醫(yī)療健康工作與物聯(lián)網(wǎng)結(jié)合將給國家的醫(yī)療事業(yè)帶來的深遠(yuǎn)影響,尤其是對于距離市區(qū)醫(yī)院或醫(yī)療機構(gòu)數(shù)百公里之外的欠發(fā)達(dá)社區(qū)。結(jié)合3G網(wǎng)的移動醫(yī)療健康工具無疑是解決農(nóng)村地區(qū)專業(yè)醫(yī)療人員及醫(yī)療設(shè)備匾乏問題的有效方法之一。
2.4食品溯源
食品溯源是指在食物鏈的各個環(huán)節(jié)(包括生產(chǎn)、加工、分送以及銷售等)中,食品及其相關(guān)信息能夠被追蹤和回溯,使食品的整個生產(chǎn)經(jīng)營活動處于有效地監(jiān)控之中。不過,食品溯源的定義有多種表示,即:(l)國際標(biāo)準(zhǔn)化組織(1509000/2000)將食品溯源定義為:溯源產(chǎn)品的地點、使用、以及來源的能力;(2)國際食品法典委員會(CAC)將食品溯源定義為:鑒別/識別食品如何變化、來自何處、送往何地、以及產(chǎn)品之間的關(guān)系和信息的能力:歐盟將食品溯源定義為:在整個食物鏈全過程中發(fā)現(xiàn)和追蹤食品生產(chǎn)、加工、配送、以及用于食品生產(chǎn)的動物的飼料或其它原料的可能性。
3.物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展前景
物聯(lián)網(wǎng)的細(xì)分市場有公共管理與服務(wù),企業(yè)應(yīng)用,個人和家庭應(yīng)用三部分。按照馬斯洛需求層次理論分類:把需求分成生理需求、安全需求、社交需求、尊重需求、和自我實現(xiàn)需求五類,依次由較低層次到較高層次排列。馬斯洛指出了人的需要是由低級向高級不斷發(fā)展的,先關(guān)心的是低級需求然后才關(guān)注高級需求。
智能家居的特點:智能,低碳概念,舒適,實用和個性,因此歸為自我實現(xiàn)需求;智能交通的特點:安全,快捷,屬于安全需求;遠(yuǎn)程醫(yī)療涉及診斷、監(jiān)測,屬于生理需求;食品溯源涉及食品安全,健康,屬于安全需求;環(huán)境監(jiān)測涉及環(huán)境衛(wèi)生,健康,屬于安全需求。
馬斯洛的需求層次理論,在一定程度上反映了人類行為和心理活動的共同規(guī)律。馬斯洛從人的需要出發(fā)研究人的行為和探索人的激勵,抓住了問題的關(guān)鍵;指出了人的需要是由低級向高級不斷發(fā)展的,這一趨勢基本上符合人的需要發(fā)展規(guī)律的。這個理論本來是用在人事管理領(lǐng)域的,但是這里用這個分類標(biāo)識物聯(lián)網(wǎng)新應(yīng)用對人的需求滿足的層次。因為人總是會優(yōu)先滿足底層需求,所以可以分析出各個應(yīng)用的發(fā)展前景。也就是說當(dāng)個人用戶可以自主選擇物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)時,定位在滿足生理和安全的大眾需求會在物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展初期會較快的滿足客戶,快速實現(xiàn)規(guī)?;默F(xiàn)在的情況看,即使定位于高層需求的智能家居,在發(fā)展過程中依然是把推廣家庭安防作為優(yōu)先推廣的應(yīng)用。對于企業(yè)和組織客戶來說,那些能夠解決當(dāng)前問題和降低成本提高效率的應(yīng)用是最需要的,也會是市場接受程度最高的。
【參考文獻(xiàn)】
在“互聯(lián)網(wǎng)+”的國家戰(zhàn)略之下,我國互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域呈現(xiàn)出良好的發(fā)展態(tài)勢。而基于互聯(lián)網(wǎng)視域下的物聯(lián)網(wǎng),也在新的歷史時期,展現(xiàn)出巨大的應(yīng)用及發(fā)展前景。從數(shù)字醫(yī)療的構(gòu)建,到智能交通的實現(xiàn),都是物聯(lián)網(wǎng)在現(xiàn)代社會發(fā)展中的應(yīng)用,體現(xiàn)出物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用價值。為此,在新的歷史時期,深化物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展,是物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用及發(fā)展的內(nèi)在要求,需要從國家、社會等層面,搭建良好的發(fā)展環(huán)境。
1互聯(lián)網(wǎng)視域下物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用
1.1物聯(lián)網(wǎng)在數(shù)字醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用
在醫(yī)療事業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展的當(dāng)前,構(gòu)建信息一體化“數(shù)字醫(yī)療”體系,已成為醫(yī)療領(lǐng)域發(fā)展的重要方向。依托物聯(lián)網(wǎng)技術(shù),構(gòu)建一體化手術(shù)室、智能就診服務(wù),進(jìn)而提供更加優(yōu)質(zhì)的醫(yī)療服務(wù),并切實提高醫(yī)護(hù)工作的效率。因此,物聯(lián)網(wǎng)在數(shù)字醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用,是新時期智能醫(yī)療發(fā)展的有力支撐。如圖1所示,基于物聯(lián)網(wǎng)下數(shù)字智能醫(yī)療體系圖。從中可以知道,在物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用之下,構(gòu)建更加完善的智能醫(yī)療模式,“醫(yī)療信息化”、“遠(yuǎn)程醫(yī)療”,提高了醫(yī)院的醫(yī)療效率,也為患者提供了更加優(yōu)質(zhì)的智能化醫(yī)療服務(wù)。
1.2物聯(lián)網(wǎng)在數(shù)字物流領(lǐng)域的應(yīng)用
在電子商務(wù)時代,構(gòu)建更加現(xiàn)代化的物流體系,是物流領(lǐng)域發(fā)展的重點。當(dāng)前,物聯(lián)網(wǎng)已應(yīng)用于物流領(lǐng)域,并未數(shù)字物流的構(gòu)建,提供了更加完備的技術(shù)支撐。如圖2所示,是物聯(lián)網(wǎng)在數(shù)字物流領(lǐng)域應(yīng)用的拓?fù)鋱D。從中可以知道,互聯(lián)網(wǎng)視域之下,物聯(lián)網(wǎng)在數(shù)字物流領(lǐng)域的應(yīng)用,主要體現(xiàn)在“數(shù)字物流與車隊管理”方面,進(jìn)而為新一代物流信息細(xì)化建設(shè),提供技術(shù)保障,實現(xiàn)物流信息全程可跟蹤。企業(yè)企業(yè)不再需要為找物流、找貨源、找車輛等瑣事煩惱,數(shù)字物流系統(tǒng)可提供“Stop-here”的一站式服務(wù)。
1.3物聯(lián)網(wǎng)在智能交通領(lǐng)域的應(yīng)用
快速發(fā)展的區(qū)域經(jīng)濟,需要交通業(yè)的快速發(fā)展。為此,構(gòu)建智能交通,成為現(xiàn)代交通事業(yè)發(fā)展的重要方向。從實際來看,物聯(lián)網(wǎng)在智能交通領(lǐng)域的應(yīng)用,主要在于三個方面:一是交通誘導(dǎo)系統(tǒng)平臺,強化交通運行的疏導(dǎo)及管理;二是視頻監(jiān)控系統(tǒng)平臺,構(gòu)建一體化交通視頻監(jiān)控,提高監(jiān)控效率;三是智能終端設(shè)備,構(gòu)建更加便捷的交通設(shè)備工具,這是新時期智能交通現(xiàn)代化發(fā)展的重要趨勢。
2互聯(lián)網(wǎng)視域下物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展
2.1互聯(lián)網(wǎng)為物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)提供了載體保障
當(dāng)前,物聯(lián)網(wǎng)已應(yīng)用于醫(yī)療、物流及交通建筑等應(yīng)用,充分體現(xiàn)出物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用價值。在筆者看來,物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展需要互聯(lián)網(wǎng)提供載體保障,進(jìn)而推動物聯(lián)網(wǎng)的層次化發(fā)展。首先,互聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展,涉及制造業(yè)、物流、交通及醫(yī)療等領(lǐng)域,而這些領(lǐng)域的互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展,為物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用提供了良好的發(fā)展環(huán)境;其次,“互聯(lián)網(wǎng)+”的戰(zhàn)略推進(jìn),為物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用及發(fā)展創(chuàng)設(shè)了條件,也實現(xiàn)了物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的戰(zhàn)略化規(guī)劃,是物聯(lián)網(wǎng)邁向發(fā)展新階段的重要保障;再次,工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、車聯(lián)網(wǎng)、智能能源等領(lǐng)域的發(fā)展,是基于互聯(lián)網(wǎng)視域下物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的重要方向,是基于載體發(fā)展下物聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新發(fā)展的集中體現(xiàn)。
2.2新時期物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展
物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展困境,在于行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一,進(jìn)而導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)與終端配置存在問題。一方面,行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)尚未統(tǒng)一,重復(fù)開發(fā)等問題比較突出;另一方面,維護(hù)開發(fā)成本高,服務(wù)質(zhì)量難以保障,進(jìn)而制約了物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用發(fā)展。為此,推進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展,是新時期物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的內(nèi)在要求。首先,應(yīng)推進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)建設(shè),消除行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一所造成的發(fā)展壁壘;其次,物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的建設(shè),是物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)發(fā)展的重要基礎(chǔ),更是構(gòu)建良好物聯(lián)網(wǎng)生態(tài)系統(tǒng)的有力支撐。
參考文獻(xiàn)
中圖分類號:TP391 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1007-9599 (2012) 20-0000-02
物聯(lián)網(wǎng)作為新一代信息技術(shù)的代表,它是全球技術(shù)發(fā)展的方向,物聯(lián)網(wǎng)是信息化與工業(yè)化融合的重要途徑和載體,也是信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展的第三次浪潮。而智能交通作為國家“十二五”期間重點扶持的新興產(chǎn)業(yè)之一,同時也是最迫切需要融合物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)技術(shù)的領(lǐng)域之一,面臨著巨大的發(fā)展機遇。很顯然,ITS(智能交通)離不開各類傳感器對交通數(shù)據(jù)的采集,離不開局域、網(wǎng)絡(luò)的交通信息共享,離不開智能系統(tǒng)的監(jiān)控和管理。物聯(lián)網(wǎng)具“信息、和智能”兩大特征,其在城市智能交通領(lǐng)域的應(yīng)用,必將引領(lǐng)城市交通的管理和服務(wù)發(fā)生革命性的變革。智能交通行業(yè)中利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)和設(shè)備來實現(xiàn)交通運輸?shù)闹悄芑悄芙煌ㄏ到y(tǒng)與物聯(lián)網(wǎng)的相互融合,必能促進(jìn)中國智能交通系統(tǒng)的大發(fā)展。
智能交通系統(tǒng)著眼于提高交通基礎(chǔ)設(shè)施運行效率,立足解決交通擁堵、交通事故以及與交通運輸業(yè)密切相關(guān)的能源和環(huán)境等問題,借助于電子信息以及科技等領(lǐng)域的優(yōu)勢,綜合運用各種高新技術(shù)實現(xiàn)對人、車輛、道路以及交通與運輸?shù)闹悄芑O(jiān)控與管理,實現(xiàn)感知道路的各種信息(交通擁堵、重大事件、公交、停車信息、環(huán)境(尾氣)與天氣等;采用互聯(lián)網(wǎng)、廣播電視網(wǎng)、3G天線網(wǎng)絡(luò)等三網(wǎng)融合的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)實現(xiàn)任何時間、地點的實時道路狀況及數(shù)據(jù)的交互與傳輸;充分發(fā)揮數(shù)據(jù)信息有效價值,將數(shù)據(jù)信息分層分類及時發(fā)送到相應(yīng)的部門和用戶群體;為機動車駕駛員和市民提供最佳的出行路線;為政府及有關(guān)職能部門應(yīng)對突發(fā)事件和交通道路指揮及未來發(fā)展提供決策參考與依據(jù)。
1 基于物聯(lián)網(wǎng)的智能交通體系框架的研究
傳統(tǒng)的交通信息采集方式落后并且手段單一,不能實現(xiàn)24小時的實時提供現(xiàn)場信息的實際情況以及道路擁堵疏通和突發(fā)交通事件的實時處置能力有有限的情況下,我們采用基于物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)的智能交通體系,采用多種交通信息采集手段,結(jié)合出租車和公交以及其車輛的日常運營,采用搭載車載定位裝置和無線通訊系統(tǒng)的浮動車檢測技術(shù),實現(xiàn)對交通信息要素的全天候?qū)崟r獲取。通過路網(wǎng)流量分析預(yù)測和交通狀況研判,為路網(wǎng)建設(shè)和交通控制策略調(diào)整及相關(guān)交通規(guī)劃提供輔助決策和反饋。
智能交通體系框架下的智能交通體系通過實時全天候采集和智能分析并結(jié)合車載無線定位裝置等多種通訊方式,實現(xiàn)了車輛路徑規(guī)劃、動態(tài)誘導(dǎo)和區(qū)域路網(wǎng)交通管控,能夠使整個交通信息系統(tǒng)進(jìn)行整合,為交通指揮中心信息平臺提供實時信息。為情報分析和指揮決策提供數(shù)據(jù)支持。在目前智能交通體系中車輛信息采集方式有固定式采集和浮動車式采集。固定式采集方式通過安裝檢測設(shè)備,從而對機動車信息進(jìn)行檢測。而浮動車將采集所得的位置和時間數(shù)據(jù)上傳給數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)處理中心,由數(shù)據(jù)處理中心對數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲、預(yù)處理,然后利用相關(guān)模型算法將數(shù)據(jù)匹配到電子地圖上,計算或預(yù)測車輛行駛速度、旅行時間等參數(shù),對路網(wǎng)和車輛實現(xiàn)“可視化”管控。浮動車采集技術(shù)是固定點采集技術(shù)的重要和有益的補充,它實現(xiàn)全流程的信息采集,結(jié)合固定點式采集,能夠為路網(wǎng)數(shù)學(xué)模型的建立提供更全面豐富的數(shù)據(jù)。
2 基于物聯(lián)網(wǎng)的智能交通誘導(dǎo)系統(tǒng)的應(yīng)用研究
智能交通誘導(dǎo)系統(tǒng)主要利用屏信息,對駕駛員提供誘導(dǎo)。駕駛員通過信息板實時對應(yīng)交通節(jié)點下游的部分路網(wǎng)交通狀態(tài),來選擇交通行駛路線。并能夠?qū)煌ü芾泶胧┨峁└櫡答?。交通誘導(dǎo)屏信息子系統(tǒng)主要功能包括:
2.1 提供在線車輛誘導(dǎo)、緊急事件的通告信息。交通誘導(dǎo)信息包括道路擁堵信息、快速路出口匝道擁堵信息、以及根據(jù)天氣狀況、路面及路面設(shè)施檢修狀況、特殊情況需要封閉道路等各種交通警示信息等,即時通知駕駛員,以提高其警覺性,實現(xiàn)車流的合理導(dǎo)向,緩解車流分配不均對交通造成的影響,保障車輛的安全行駛。
2.2 智能交通誘導(dǎo)系統(tǒng)的控制模式。智能交通誘導(dǎo)系統(tǒng)包括自動和手動兩種控制模式,系統(tǒng)可以自由的在自動和手動之間切換。誘導(dǎo)系統(tǒng)在自動情況下,系統(tǒng)自動向交通誘導(dǎo)屏發(fā)出顯示道路交通狀況的信息,紅色表示堵塞、黃色表示擁堵、綠色表示暢通。在手動的情況下,系統(tǒng)自動向交通誘導(dǎo)屏發(fā)出顯示道路交通狀況的信息需經(jīng)操作員手工確認(rèn)方可,同時操作員可手工向交通誘導(dǎo)屏發(fā)送文字信息。
2.3 可變動態(tài)文字警示信息顯示。智能交通誘導(dǎo)系統(tǒng)中的信息標(biāo)志牌不應(yīng)該固定不變的文字信息,應(yīng)該重要的路況信息、警示信息,以便提高交通誘導(dǎo)屏的可讀性。
3 基于物聯(lián)網(wǎng)的智能交通車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)應(yīng)用
城市交通的發(fā)展涉及多個部門,需要建立統(tǒng)一高效的協(xié)調(diào)機制。物聯(lián)網(wǎng)目前處于概念設(shè)計期,希望政府、研究機構(gòu)、高校、企業(yè)里能夠重視對這項技術(shù)的研究,這是一次非常難得的創(chuàng)新機會;RFID是物聯(lián)網(wǎng)得以實現(xiàn)最為重要的核心技術(shù)之一,城市交通領(lǐng)域應(yīng)用潛力巨大;車聯(lián)網(wǎng)將成為城市智能交通發(fā)展的核心。國家發(fā)改委已經(jīng)先期啟動基于物聯(lián)網(wǎng)的城市(廣州)智能交通試點示范,這些工作的開展必將帶動我國相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
“車聯(lián)網(wǎng)”是面向物聯(lián)網(wǎng)的城市智能交通發(fā)展的一條創(chuàng)新之路。汽車具有數(shù)量大、機動性強等特點,一直是城市交通管理的重點和難點。車與車、車與人、車與道路的協(xié)調(diào)一致是智慧城市的重要體現(xiàn)。車聯(lián)網(wǎng)作為物聯(lián)網(wǎng)最具有發(fā)展前景的典型應(yīng)用,是物聯(lián)網(wǎng)以及智能汽車兩大領(lǐng)域的重要交集,是戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)之一,也是未來智能交通拓展的方向?!败嚶?lián)網(wǎng)”更具體、更容易落地實施;車聯(lián)網(wǎng)的構(gòu)成不僅僅是汽車,還包括道路、行人等,涉及整個城市交通系統(tǒng)。
3.1 車聯(lián)網(wǎng)的幾大特性。所有車輛都是具有獨立身份和獨立思考能力的智能體,就像一個智能機器人,能自動判斷路況,不需人駕駛;所有車輛都可以實時感知自身、以及與其相關(guān)的物體的身份和狀態(tài),借助無線通訊,城市內(nèi)車與車之間,車與建筑物之間,以及車與城市基礎(chǔ)設(shè)施之間實現(xiàn)互聯(lián)互通;所有車輛所在的系統(tǒng)呈現(xiàn)出物體協(xié)同運作、系統(tǒng)狀態(tài)最優(yōu)的自組織運行模式,車輛如深海中的魚群快速地游動卻彼此永不相撞。
3.2 車聯(lián)網(wǎng)面臨的四大挑戰(zhàn)。(1)規(guī)模。與汽車保有量的迅猛增長相對應(yīng)的是,汽車相關(guān)的信息采集的種類也從單一的車輛身份信息逐步拓展至汽車的身份信息、運行信息、狀態(tài)信息和事件信息等,數(shù)據(jù)規(guī)模將突破幾十甚至幾百PB級,迫切需要海量信息的傳輸、存儲和處理技術(shù)。車聯(lián)網(wǎng)將依托汽車智能平臺實現(xiàn)節(jié)點級的海計算分層自組織形成局部智能,解決90%的感知數(shù)據(jù)處理。車聯(lián)網(wǎng)先導(dǎo)試驗階段將支持百萬級車輛的聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。(2)性能。汽車具有數(shù)量眾多、個體分散、機動性強、牽涉面廣等特點,需要支持復(fù)雜應(yīng)用場景、高速移動狀態(tài)下的信息感知技術(shù)。(3)安全。從互聯(lián)網(wǎng)的虛擬空間拓展到車聯(lián)網(wǎng)的物理空間,通過網(wǎng)絡(luò)就可能實現(xiàn)對現(xiàn)實世界車輛的攻擊,信息安全和危機處置將面臨的更大的挑戰(zhàn)。(4)隱私。車聯(lián)網(wǎng)可使每輛車成為一個節(jié)點。海量的涉車信息自動進(jìn)入網(wǎng)絡(luò),一切都將越來越“透明”,信息管理的權(quán)限設(shè)定將涉及基本的法律問題,甚至道德倫理問題,需要信息分級權(quán)限技術(shù)、隱私保護(hù)技術(shù)。
參考文獻(xiàn):
[1]楊鐵軍.智能技術(shù)在交通物聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用和探討[J],2011.
[2]張莉莉,史鵬飛,陳劍.物聯(lián)網(wǎng)在智能交通中的應(yīng)用研究[J],2010.
0引言
智能交通是當(dāng)前非常熱門的話題,各種關(guān)于智能交通如何開展的討論層出不窮。交通大數(shù)據(jù)分析可提供決策支持,成為議題的核心內(nèi)容。圍繞分析和解決交通問題,運用大數(shù)據(jù)技術(shù),采用智能交通的思路,研發(fā)智能交通無線通信技術(shù),對未來智能交通的發(fā)展具有深遠(yuǎn)意義。
1大數(shù)據(jù)發(fā)展現(xiàn)狀
由于大數(shù)據(jù)的特點是快速、數(shù)據(jù)量大,因此計算機處理的信息必須緊密配合,以極快的速度提高工作效率。及時有效處理數(shù)據(jù)流后,要精密分析,計算機技術(shù)面臨巨大挑戰(zhàn)。大數(shù)據(jù)處理具有一定難度,當(dāng)前隨著技術(shù)的進(jìn)步,可以進(jìn)行視頻、音頻、圖片等多樣化數(shù)據(jù)處理。在格式上,計算機處理工作改變了傳統(tǒng)的方法,如先收集再統(tǒng)計分析。當(dāng)前新技術(shù)可以采集不同領(lǐng)域和空間的數(shù)據(jù),整合和分析數(shù)據(jù)資料[1]。經(jīng)運行,智能無線通信系統(tǒng)形成了一種具備“三高三低三精”(高可靠、高速率、高容量、低時延、低功耗、低成本、精準(zhǔn)定位、精細(xì)計算和精密控制)特點的無線通信技術(shù)。數(shù)據(jù)通信傳輸技術(shù)的核心特點是實時、準(zhǔn)確、高效。EUHT系統(tǒng)通過車輛車載終端與路側(cè)基站無縫連接,實現(xiàn)高速、可靠接入。EUHT系統(tǒng)通過采集、分析、處理數(shù)據(jù),實現(xiàn)智慧級管理和服務(wù)。
2大數(shù)據(jù)背景下智能交通發(fā)展現(xiàn)狀
大數(shù)據(jù)時代,交通運輸領(lǐng)域的主要特征是數(shù)據(jù)量巨大,無法想象的高速處理速度,帶來了通信技術(shù)中數(shù)據(jù)的爆炸性增長和更新,造成了數(shù)據(jù)存儲和分析速度的變化。多樣性是大數(shù)據(jù)的另一類別。數(shù)據(jù)化的結(jié)構(gòu)性包括非結(jié)構(gòu)下的文本圖片視頻、網(wǎng)絡(luò)日志、社交媒體、互聯(lián)網(wǎng)、手機通話等,都被傳感器傳送到網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)平臺,實現(xiàn)數(shù)據(jù)的真實準(zhǔn)確分析。簡單說來,大數(shù)據(jù)是一種高速發(fā)展、體量龐大的數(shù)據(jù)類型。結(jié)合當(dāng)前交通大數(shù)據(jù)發(fā)展現(xiàn)狀,隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,交通信息化已成為現(xiàn)實。交通數(shù)據(jù)平臺的數(shù)據(jù)采集,一方面屬于自動化數(shù)據(jù)采集;另一方面是半自動化業(yè)務(wù)記錄。前者主要是由各業(yè)務(wù)單位建立業(yè)務(wù)系統(tǒng),將高速公路聯(lián)網(wǎng)收費系統(tǒng)采集的各種數(shù)據(jù)錄入系統(tǒng),包括公路交通量、簽證業(yè)務(wù)等數(shù)據(jù)。后者是聯(lián)網(wǎng)觀察省公路客運情況,采集數(shù)據(jù),并運用到運政管理系統(tǒng)[2]。
3無線通信技術(shù)在智能交通中的應(yīng)用
基于可見光通信(LiFi)的智能交通系統(tǒng),即采用可見光取代傳統(tǒng)無線電協(xié)議,實現(xiàn)車與車之間(V2V)、車與基礎(chǔ)設(shè)施、互聯(lián)網(wǎng)之間(V2I)的通信連接。V2V系統(tǒng)主要保障安全應(yīng)用。V2I系統(tǒng)包括個人通信、移動辦公、遠(yuǎn)程信息處理、基于位置的信息、與汽車相關(guān)的移動服務(wù)、視頻直播和互聯(lián)網(wǎng)接入。V2V與V2I統(tǒng)稱為V2X。V2X應(yīng)用能夠改善安全性、車輛通行和能耗情況。城市軌道交通中,應(yīng)用無線通信技術(shù)的系統(tǒng)有很多,包括專用無線調(diào)度、乘客信息系統(tǒng)(PassengerInformationSystem,PIS)、車地?zé)o線、信號系統(tǒng)車地通信、警用無線系統(tǒng)、消防無線系統(tǒng)、民用無線系統(tǒng)、車輛信息及檢測信息上傳系統(tǒng)、車載視頻監(jiān)控系統(tǒng)、無線政務(wù)網(wǎng)和無線數(shù)據(jù)通信需求系統(tǒng)等。對智能交通數(shù)據(jù)進(jìn)行通信式處理,系統(tǒng)在前臺操作和數(shù)據(jù)庫管理上運用數(shù)據(jù)分析。在分析方式上,主要運用數(shù)據(jù)庫管理自查系統(tǒng)等和用數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng),挖掘分析數(shù)據(jù)庫。整個數(shù)據(jù)挖掘分析經(jīng)歷兩個階段。第一階段是在數(shù)據(jù)庫中分析相關(guān)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù),設(shè)置方案,利用數(shù)據(jù)庫分析和挖掘管理系統(tǒng),在數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中進(jìn)行前臺操作,使用數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)進(jìn)行自帶查詢和分析,運用相關(guān)工具實現(xiàn)第三方工具的運行。第二階段是解決業(yè)務(wù)系統(tǒng)中報表填報和系統(tǒng)數(shù)據(jù)填報。在系統(tǒng)分析功能上,滿通運輸管理部門對行業(yè)調(diào)查和運行的掌控需求,采用動態(tài)監(jiān)控和質(zhì)量管控方式,實現(xiàn)共享服務(wù)和公共服務(wù)的綜合分析。在數(shù)據(jù)通信技術(shù)應(yīng)用上,為了應(yīng)對不同的通信需求,通過不同的技術(shù)深度和信息廣度,結(jié)合不同的時間和不同層級的需求,展現(xiàn)和應(yīng)用相應(yīng)數(shù)據(jù)。形式多種多樣,如閱讀報表,包括固定資產(chǎn)投資運輸量和交通運輸情況等[3]。智能交通實現(xiàn)了智能化、信息智能化、現(xiàn)代科技智能化與交通運輸相結(jié)合的全方位智慧化交通運輸發(fā)展。在智能交通和智能化管理方面,實現(xiàn)了信息技術(shù)傳感技術(shù)的統(tǒng)一。通過比對交通領(lǐng)域建設(shè)內(nèi)容關(guān)鍵技術(shù)和各個方面,最終產(chǎn)生了智能交通市場、信息化交通和信息服務(wù)化相結(jié)合的交通運輸管理系統(tǒng)。智能交通融入了物聯(lián)網(wǎng)、云計算等技術(shù),采用IT技術(shù),匯集交通信息,統(tǒng)一大量數(shù)據(jù)模型,采集實時交通數(shù)據(jù),提供交通信息服務(wù),強調(diào)系統(tǒng)的實時性、信息交流的交互性等,并體現(xiàn)服務(wù)的廣泛性。
4智能交通無線通信發(fā)展趨勢
4.1客戶需求層次識別
第一,基本型需求,收費快捷、態(tài)度友好、路面平整、無事故隱患、排障迅速、施救合規(guī)、保障暢通;第二,期望型需求,信息服務(wù)周全、收費站咨詢路況熟練、排障施救價格公道;第三,魅力型需求,信息平臺提供精準(zhǔn)的路況咨詢服務(wù),一站式排憂解難服務(wù)體系(高速管家、全程無憂)。
4.2服務(wù)出行大數(shù)據(jù)應(yīng)用
第一,“兩客一危”車輛監(jiān)控,實現(xiàn)運輸企業(yè)、高速公路、交警多方合作,全程可視化遠(yuǎn)程管控“兩客一?!钡忍厥廛囕v;第二,配套設(shè)施增值服務(wù),比如服務(wù)區(qū)優(yōu)惠、油品信息、車位信息、預(yù)點餐服務(wù)、服務(wù)終端體驗店和車輛狀態(tài)檢修;第三,多元化服務(wù),多種支付方式并存,差異性收費,比如旅游景點推送、重大活動推送、旅游時間預(yù)測和物流車輛管控。物流企業(yè)通過服務(wù)平臺,可視化遠(yuǎn)程管控物流車隊,為企業(yè)提供優(yōu)質(zhì)服務(wù)。
4.3文明交通標(biāo)桿路段
車路協(xié)同:通過車與路、車與車之間的可靠通信,為車輛提供高速路變道預(yù)警、盲區(qū)預(yù)警等超視距輔助駕駛功能,實現(xiàn)交通效率與出行體驗雙贏,達(dá)到通行服務(wù)的新高度。變道、盲區(qū)、匝道等出現(xiàn)其他汽車,系統(tǒng)進(jìn)行提示,避免車主做出不安全駕駛行為。大流量情況下,通過EUHT實現(xiàn)通行車輛嚴(yán)管引導(dǎo),規(guī)范行車秩序,改變傳統(tǒng)高速公路服務(wù)模式,提高通行效率,為高速公路發(fā)展做出方向性探索。高速前瞻性的信息化建設(shè),為未來智慧交通的發(fā)展打開關(guān)鍵突破口,為萬物互聯(lián)、工業(yè)互聯(lián)時代的智慧高速提供重要的實踐案例。目前,智能交通建立在電子控制技術(shù)、電子傳感技術(shù)的基礎(chǔ)上,有效集成運用道路港口機場、通信類的各種信息技術(shù)以及基礎(chǔ)設(shè)施,在交通運輸管理體系中,建立大范圍全方位實時綜合運輸和管理平臺。此平臺一般利用新一代通信和信息技術(shù),采用可交互和可感知的方式促進(jìn)交通管理,實現(xiàn)一體化、精細(xì)化管理和物流生產(chǎn)的產(chǎn)業(yè)化。通過體驗智能化,實現(xiàn)相應(yīng)環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展,真正實現(xiàn)管理和智慧的統(tǒng)一協(xié)調(diào)發(fā)展。
4.4感知互聯(lián)應(yīng)用服務(wù)方面
誠可見,交通擁堵、交通安全、能源短缺、環(huán)境污染已成制約經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展之頑疾。根據(jù)國民經(jīng)濟“十二五”發(fā)展預(yù)期,“十二五”末,中國城市化率將從47.5%提高到51.5%,如何破解因交通而帶來的諸多難題顯得尤為迫切。除了采取行政、法律、宣傳教育等手段和措施外,有效運用科技創(chuàng)新,推進(jìn)交通信息化建設(shè),加快建設(shè)智能交通系統(tǒng),也是非常必要的治理手段。
5月26日,交通運輸部召開新聞會,介紹了《交通運輸“十二五”發(fā)展規(guī)劃》的主要內(nèi)容?!笆濉逼陂g,中國交通基本建設(shè)投資總規(guī)模約6.2萬億元,比“十一五”期間總投資4.7萬億元略有增長?!笆濉蹦?,中國國家高速公路網(wǎng)將基本建成,高速公路總里程達(dá)到10.8萬公里,覆蓋90%以上的20萬以上城鎮(zhèn)人口城市?!兑?guī)劃》還提出要“大力發(fā)展智能交通,提升交通運輸?shù)默F(xiàn)代化水平”,“重大關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)取得突破性進(jìn)展,科技成果推廣應(yīng)用水平進(jìn)一步提高,科技進(jìn)步貢獻(xiàn)率達(dá)到55%”。
目前,新一代智能交通系統(tǒng)(ITS)呼聲最高,被稱為“治堵”和“安防”的利器。資本市場也是一片看好智能交通產(chǎn)業(yè)及其相關(guān)概念股,各大券商不遺余力地紛紛撰寫研究報告,點評智能交通的巨大發(fā)展?jié)摿?。更有不少分析師預(yù)計,未來5年國內(nèi)智能交通行業(yè)的投入將達(dá)數(shù)千億元。
中國的智能交通處于什么現(xiàn)狀?未來發(fā)展前景如何?對解決交通難題究竟起到多大作用?帶著讀者關(guān)心的這些問題,本刊專門求教于業(yè)內(nèi)權(quán)威專家關(guān)積珍。
《新經(jīng)濟導(dǎo)刊》:隨著中國工業(yè)化和城市化進(jìn)程的加快,交通問題日益突出,近幾年智能交通系統(tǒng)(ITS)備受關(guān)注,請您介紹一下中國智能交通的發(fā)展歷程?
關(guān)積珍:從國外來講,社會機動化發(fā)展到一定程度后,咱們現(xiàn)在面臨的交通擁堵、污染、安全問題,以及交通對社會可持續(xù)發(fā)展產(chǎn)生的一些影響,它們在幾十年前就遇到了。從20世紀(jì)60~70年代開始,它們陸續(xù)重視這些問題,那時沒有明確提智能交通,主要從交通管理、交通控制、交通安全、交通可持續(xù)發(fā)展上做了很多工作。到了20世紀(jì)80年代左右,形成了智能化的交通系統(tǒng),智能交通系統(tǒng)這個概念慢慢形成了。
20世紀(jì)90年代后期是中國智能交通系統(tǒng)的啟蒙階段。主要通過兩次比較大的學(xué)術(shù)性會議,一次是科技部發(fā)起的中歐國際智能交通研討會,另一次是亞太智能交通研討會,這兩次會議對國內(nèi)業(yè)界認(rèn)識智能交通起了非常大的促進(jìn)作用。同時科技部與建設(shè)部、公安部、交通部組團參加了世界智能交通大會等國際性會議。
中國智能交通系統(tǒng)真正開始于“十五”期間,這五年是概念形成和理念導(dǎo)入階段。主要做了一些科技性的引導(dǎo)工作,當(dāng)時還確定了首批10個智能交通應(yīng)用示范試點城市,包括北京、上海、廣州等大型城市,還包括一些中小型城市,如中山,對智能交通在國內(nèi)的普及和導(dǎo)入起了很大的推動作用。
“十一五”是智能交通系統(tǒng)發(fā)展的一個重要基礎(chǔ)階段。這期間有幾個大的標(biāo)志性事件:第一,科技部首次設(shè)立了現(xiàn)代交通基礎(chǔ)領(lǐng)域的863,把智能交通和交通安全作為專題,同時也啟動了一批863項目和幾個比較大的支撐計劃項目,這樣科技對智能交通的推動和引導(dǎo)作用很明顯。第二,原來做的一些基礎(chǔ)性工作,結(jié)合一些重大的應(yīng)用需求,顯現(xiàn)了很好的效果,比較典型的有北京2008年奧運會,面向奧運的智能交通系統(tǒng)的保障和運用,還有上海2010世博會,廣州亞運會,公路不停車收費(ETC)等。那一輪共啟動了7個支撐計劃,叫國家智能交通關(guān)鍵技術(shù)集成及應(yīng)用示范,這種支撐計劃對行業(yè)發(fā)展起了很大推動作用。第三,產(chǎn)業(yè)和企業(yè)的發(fā)展初步形成了比較好的格局。這期間基本上是有一定交通專業(yè)基礎(chǔ)的、又掌握一定高新技術(shù)領(lǐng)域的、對這行業(yè)有一定感悟的企業(yè),實現(xiàn)了穩(wěn)定的發(fā)展。2000~2005年,大家對智能交通的理解和認(rèn)識也有限,感覺市場很大,但是做什么不是很明確,所以許多企業(yè)都想擠進(jìn)來,包括一些大IT公司,但是后來都退出去了,因為交通的專業(yè)性很強,沒有這方面的積淀很難開展業(yè)務(wù)。當(dāng)時我們開玩笑說,不要把智能交通系統(tǒng)ITS理解成IT+S,到現(xiàn)在業(yè)內(nèi)認(rèn)識到,traffic或transportation這個概念一定要強化。
到了“十二五”,我認(rèn)為智能交通系統(tǒng)進(jìn)入到了一個提升階段,不管從技術(shù)水平還是產(chǎn)業(yè)格局,都會有一些大的調(diào)整和突破,智能交通將真正走上一個比較好的快速通道。
《新經(jīng)濟導(dǎo)刊》:從資本市場看,原來智能交通的概念成分偏多,是否可以說從“十二五”開始,智能交通更多轉(zhuǎn)向應(yīng)用了呢?
關(guān)積珍:“十五”、“十一五”期間,大家對ITS的內(nèi)涵和本質(zhì)認(rèn)識不太清楚,“智能交通成了筐,什么都往里裝”,實際上不是那么回事。當(dāng)然,這也是中國的實際情況,中國的機動化進(jìn)程是最近幾年突然加速的,原來機動車保有量也有限,整個社會不是一個機動化的社會,對路和車的理解還有偏頗,道路交通基礎(chǔ)設(shè)施也很不完善,這與有沒有智能交通沒關(guān)系。原來沒有,現(xiàn)在有了,大家一看,智能交通原來就是干這個的?某種程度上造成了誤解。
有人認(rèn)為,交通到底有多少技術(shù)含量,因為每個人都是交通的參與者和感受者,都可以對交通發(fā)表意見。我們剛開始確實從理論體系上到技術(shù)支撐體系上,也沒有拿出很先進(jìn)的東西,這樣讓大家產(chǎn)生了誤會,“智能交通繼續(xù)搞下去,有什么好搞的?!庇姓J(rèn)識誤區(qū)很正常,也是客觀環(huán)境造成的。
“十二五”可能會有大的轉(zhuǎn)變,原來大的城市應(yīng)用效果已經(jīng)很明顯了,同時全國范圍城市化、機動化進(jìn)程很快,這兩方面對交通帶來的挑戰(zhàn)是非常大的。原來北京、上海、廣州這樣的大城市擁堵,現(xiàn)在省會城市、二三線城市甚至許多小城市都擁堵了,恐怕僅靠修路已經(jīng)來不及了,而且拆遷修路成本太高,占用太多耕地、綠地也不符合可持續(xù)發(fā)展。既有的道路資源怎么利用好,把管理水平提高上去,通過智能化的手段發(fā)揮更好的效益,已經(jīng)到了刻不容緩的地步,所以大家覺得智能交通必須要搞。盡管有這個實際需求,但概念這東西是難免的,有時候概念是為了強化大家的理解和認(rèn)識,比如車聯(lián)網(wǎng),雖然有所認(rèn)識了,但其本質(zhì)和內(nèi)涵需要去進(jìn)一步挖掘;還有物聯(lián)網(wǎng),自從IBM提出智慧地球,后來咱們提出物聯(lián)網(wǎng),一直在推進(jìn),但也面臨同樣的問題,物聯(lián)網(wǎng)究竟是要干什么?交通物聯(lián)網(wǎng)從本質(zhì)上說還是交通信息的采集處理和,但這些大的背景大的趨勢大的變化無疑將給智能交通注入新的內(nèi)涵,促進(jìn)一些新的領(lǐng)域技術(shù)方面的發(fā)展,有效結(jié)合好,發(fā)揮積極作用,就是有意義的。
智能交通里面有一個核心系統(tǒng)――采集處理,從道路交通信息的采集、傳輸、處理到,可以給管理者,包括交管局、交通指揮中心等,同時也面向社會。在北京路上開車可以看到路況顯示,前方是否擁堵,這個過程就是“采處發(fā)”。從采集來講就是感知,原來在路上設(shè)檢測器感知,將來車上都有ID了,那就變成車輛感知了,再先進(jìn)一點,車與車之間可以通信了,車聯(lián)網(wǎng)就形成了。另外路旁邊有信息采集裝置,跟車輛實時交互,那就車路聯(lián)網(wǎng)了。路再通過無線傳感器或無線通信連接起來,那就構(gòu)成一個大的物聯(lián)網(wǎng)概念了。不管叫車聯(lián)網(wǎng)、路聯(lián)網(wǎng)還是物聯(lián)網(wǎng),只要大家接受就行。本質(zhì)意義是廣泛的獲取信息比以前要多。如果說以前是路邊設(shè)一個檢測斷面來獲取信息,現(xiàn)在是廣義的多維的網(wǎng)絡(luò)化的全景式的交通信息環(huán)境的建立。這在物聯(lián)網(wǎng)背景下,是一個重大變化。在技術(shù)不斷變革的時代,概念是難免的,但不要單純追求概念。
《新經(jīng)濟導(dǎo)刊》:智能交通系統(tǒng)在中國發(fā)展十幾年了,有哪些自主創(chuàng)新成果?
關(guān)積珍:交通本身蘊含著一定的文化和社會背景因素,比如道路指示牌,國外的拿過來中國人看不懂,中國人在認(rèn)知方面有自己獨特的慣性思維和文化傳統(tǒng),把國外的高速公路編號G25、G18拿到中國,建立不起概念來,不適用。只有以地域概念命名,中國人才能記得住,比如京藏、京滬。
智能交通是與國情、地域相關(guān)的,除了共性技術(shù)和核心技術(shù)一樣,在應(yīng)用層面有很大區(qū)別,我們成功的地方恰恰是結(jié)合中國國情和發(fā)展需要的一些領(lǐng)域,比如聯(lián)網(wǎng)不停車收費(ETC),日本早就有,而且做得還比較成功,歐洲也有相關(guān)標(biāo)準(zhǔn),美國發(fā)展比較慢,因為美國高速公路不收費。中國因收費造成排隊擁堵是一個很大的問題,針對中國的國情、車況和收費管理等要求,需要一套很復(fù)雜的體系。我們在ETC方面做了很多創(chuàng)造性工作,形成了自己的國標(biāo),建立了相應(yīng)的示范項目,像京津冀、長三角、珠三角這些示范項目做得很好,現(xiàn)在向全國進(jìn)行推廣。基于此,下一步將延伸到城市交通擁堵收費。
另外,我們在面向重大應(yīng)用需求上,做得還是很成功的。比如前面提到的北京奧運會,上海世博會。有人說這是國家項目,有政府力量,但政府推動只是一個重要的因素,最終變成現(xiàn)實需要技術(shù)去實現(xiàn),我們實現(xiàn)了,這是很大的成功。有些典型的系統(tǒng)與國外相比一點都不差,像北京道路交通信息采集處理系統(tǒng),二、三、四、五環(huán)以及進(jìn)出京高速公路都設(shè)有專門的檢測器,現(xiàn)正向主干路延伸。首先檢測手段不是單一的,有微波、超聲波、視頻、旅行實驗檢測,把這些數(shù)據(jù)匯集上來以后,實時地進(jìn)行自動化處理和對外,這需要的技術(shù)手段還是比較高的。而國外區(qū)域性的有,整個城市這么做并不多。在上海世博會期間,從周邊省市進(jìn)入上海的客流狀況的獲取,基于移動的手機定位進(jìn)行客流預(yù)警、宏觀狀況信息的采集,做得也很好。北京還做了交通擁堵評價,對交通擁堵建立了一個評價指標(biāo)體系,核心指標(biāo)是擁堵指數(shù),把擁堵從0~10分成五個區(qū)間,分別代表非常暢通、暢通、緩行、擁堵、嚴(yán)重?fù)矶?。這套智能化交通運行分析系統(tǒng)很有價值,將來有機會可以適合公眾接受的形式對外出去。
這些年,智能交通在基礎(chǔ)技術(shù)方面取得了很好成果,重大應(yīng)用上取得了標(biāo)志性的成果,形成了初步的智能交通標(biāo)準(zhǔn)體系,在國際的智能交通發(fā)展格局里,中國也占有一席之地了。
《新經(jīng)濟導(dǎo)刊》:現(xiàn)在一個國家、一座城市都講究頂層設(shè)計,您所領(lǐng)導(dǎo)的企業(yè)也是做解決方案的,你們?nèi)绾螌崿F(xiàn)智能交通系統(tǒng)解決方案的頂層設(shè)計?
關(guān)積珍:你問得很好。智能交通系統(tǒng)本質(zhì)上是一個完整的體系,要有系統(tǒng)的思想和方法去做智能交通,首先要有整體的頂層設(shè)計,明確總體目標(biāo)和任務(wù),然后決定投入多少,如何分步落實。我們在做智能交通系統(tǒng)解決方案的時候,首先建議對方制定城市綜合交通規(guī)劃,然后再制定安全管理規(guī)劃和道路交通智能化管理規(guī)劃。智能交通管理規(guī)劃,包括需求、路線、發(fā)展目標(biāo)、系統(tǒng)建設(shè)的遠(yuǎn)景規(guī)劃等,特別是面向中小城市,更需要去引導(dǎo)。這樣做才有意義,不會造成重復(fù)建設(shè)和浪費。在上世紀(jì)90年代末2000年初的時候,我就對一些地方城市交通主管部門說,建設(shè)智能交通系統(tǒng)要做三件事情:一是建立健全道路交通基礎(chǔ)設(shè)施環(huán)境;二是加強宣傳教育,提高全民的交通意識和素質(zhì) ;三是做各種系統(tǒng),用先進(jìn)的技術(shù)來保障。這樣的智能交通系統(tǒng)才能發(fā)揮作用,否則再先進(jìn)的技術(shù)和設(shè)備也無法保障交通的暢通和安全,因為與人的交通素質(zhì)和基礎(chǔ)設(shè)施是否完善有很大關(guān)系。我認(rèn)為,這種倡導(dǎo)到現(xiàn)在依然管用。所以我們公司一直設(shè)置一個部門―交通工程事業(yè)部,業(yè)務(wù)職能就是做交通標(biāo)志、交通區(qū)劃等,這是天大的小事。作為企業(yè),我們不能只盯著市場和項目掙錢,要把智能交通當(dāng)成民生工程來做。
《新經(jīng)濟導(dǎo)刊》:中國的智能交通產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)欠裥纬??現(xiàn)在有分析人士說,“十二五”智能交通產(chǎn)業(yè)規(guī)模有幾千億,你怎么看?哪些領(lǐng)域發(fā)展?jié)摿Υ螅?/p>
關(guān)積珍:坦率地說,現(xiàn)在智能交通產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)浅醪叫纬桑€不成熟,分工也不合理。許多企業(yè)發(fā)展定位不清晰,產(chǎn)品、解決方案、系統(tǒng)集成等什么都想做,但又做不精。沒有形成比較大的穩(wěn)定的各環(huán)節(jié)的龍頭企業(yè)。這是任何產(chǎn)業(yè)都要經(jīng)歷的階段,需要一個逐步發(fā)展過程。
至于產(chǎn)業(yè)規(guī)模,智能交通的產(chǎn)業(yè)空間確實不小,到底有多大,不好預(yù)測。首先產(chǎn)業(yè)邊際就不好界定;其次,交通管理、交通服務(wù)、投入主體都是多元的,政府投入只是一方面,還有企業(yè)投入、風(fēng)險投資等。我認(rèn)為每年幾百億的投入還是有的,現(xiàn)在沒有一個全國的智能交通投入?yún)R總數(shù)據(jù),因為城市智能交通都是地方政府主導(dǎo)的。
中國的智能交通有個特點,是民航、鐵路、公路、軌道、城市道路、水運等綜合交通領(lǐng)域全面推進(jìn),而國外更多關(guān)注的是道路智能交通,中國把道路交通分為公路和城市道路兩塊。中國正在進(jìn)行交通信息化建設(shè),信息化和智能交通很難分清楚。民航的業(yè)務(wù)系統(tǒng)一直跟國際接軌,管理的現(xiàn)代化和信息化程度是比較高的,如客票訂制。鐵路業(yè)務(wù)運營管理的自動化和信息化程度是比較高的,面向公眾服務(wù)這一塊還比較欠缺,現(xiàn)在也意識到這一點了,正在改進(jìn)。這兩個都是行業(yè)縱向管理。公路比較分散,各管一段,全國公路資源統(tǒng)一協(xié)調(diào)難度比較大,交通部也是積極推進(jìn),并且計劃對全國公路進(jìn)行智能監(jiān)管和緊急處置,從國家戰(zhàn)略角度也是很有必要。真正熱點和比較關(guān)注的是城市道路交通,主要是解決擁堵,但智能交通不可能完全解決擁堵,只能為緩解擁堵提供一個技術(shù)支撐手段。解決擁堵與城市規(guī)劃、土地利用、公眾出行方式、城市交通的結(jié)構(gòu)構(gòu)成等有很大關(guān)系。智能交通只是這一攬子交通解決方案中的一個,這一塊,智能交通的發(fā)展空間比較大。在城市化進(jìn)程中,交通問題是一個突出問題,不僅僅是硬件建設(shè),人的觀念也要轉(zhuǎn)變,要盡快適應(yīng)城市化的要求。
《新經(jīng)濟導(dǎo)刊》:據(jù)了解,交通運輸部已經(jīng)啟動新一代智能交通系統(tǒng)發(fā)展戰(zhàn)略研究,北京市也表示將建設(shè)新一代智能交通系統(tǒng),請問什么是新一代智能交通系統(tǒng)?
關(guān)積珍:新是相對的,業(yè)內(nèi)對此說法也有不同認(rèn)識。我認(rèn)為,新一代必須從本質(zhì)上有突破。當(dāng)然,這種提法也反映出一個趨勢。智能交通發(fā)展到現(xiàn)在,對中國來講,除了借鑒國外的經(jīng)驗,也要滿足國內(nèi)的應(yīng)用需求,有很多不太成熟的技術(shù)不能完全照搬國外的,我們需要結(jié)合國內(nèi)需求去創(chuàng)新發(fā)展,這是一個層面。第二個層面是,現(xiàn)在的技術(shù)環(huán)境與美日歐當(dāng)時的環(huán)境完全不一樣了,不在一個起跑線上,新技術(shù)日新月異,如何運用現(xiàn)有的高新技術(shù)來提升中國的交通管理水平和效率,這需要去重點探討。還有隨著經(jīng)濟社會的發(fā)展,人們對交通出行、享受新技術(shù)成果運用的需求也不一樣了,智能交通技術(shù)、服務(wù)和運用的理念也需要調(diào)整,要實現(xiàn)安全、通暢、環(huán)保、智能化服務(wù)等多元目標(biāo)而不是單一目標(biāo)。原來的技術(shù)系統(tǒng)無法滿足,需要集成創(chuàng)新,有新的技術(shù)手段來支撐,實現(xiàn)新的展示,這也可以說是新一代的內(nèi)容。新的需求、新的技術(shù)環(huán)境、新的理念上的突破,這樣才能對智能交通有一個新的發(fā)展。
《新經(jīng)濟導(dǎo)刊》:“十二五”期間中國智能交通的發(fā)展方向和重點是什么?
關(guān)積珍:第一,綜合交通運輸系統(tǒng)的性能提升是我們關(guān)注的一個重點方向?!笆濉笔侵悄芙煌ㄌ嵘碾A段,包括關(guān)鍵技術(shù)要有新突破,比如車路協(xié)同技術(shù),智能交通服務(wù)于交通管理和出行的需求要有一個提升。中國的特殊性是綜合交通運輸,公鐵水民都要一體化去考慮,不能偏頗哪一個。在863支撐計劃里有一些交通樞紐的布局,加強樞紐之間的能力協(xié)同。典型的講,從天津坐高鐵到北京南站,從北京南站換乘地鐵到中關(guān)村,這樣就比原來大大縮短了時空距離,提高了出行效率。
第二是智能化交通管理向智能化服務(wù)轉(zhuǎn)變。原來的智能交通系統(tǒng)側(cè)重于管理上的需求,服務(wù)的理念體現(xiàn)不充分。實際上交通是面向服務(wù)的,應(yīng)該面向服務(wù)提供技術(shù)支撐,讓服務(wù)的水平和效率更高。民航這方面走在了前面,網(wǎng)上可以訂機票,走不了可以改簽,登機牌通過手機和網(wǎng)絡(luò)都可以換,這都是信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)帶來的方便。其他火車等出行方式都可以這么去做,最近火車實行網(wǎng)絡(luò)售票,這就是一個進(jìn)步。還有誘導(dǎo),不能光告訴哪里堵哪里不堵,應(yīng)該在出門之前告訴全市的交通狀況,你所去的區(qū)域是否有重大活動,通往那個區(qū)域的道路,哪條交通流量大,以便提前繞行。
第三是交通安全要下功夫。機動車保有量、道路增加、人口流動快、交通安全意識淡漠等因素將對交通安全帶來很大壓力。科技部、公安部、交通部在“十一五”啟動了一項《國家道路交通安全科技行動計劃》,對有效防治、減少重特大道路交通事故進(jìn)行系統(tǒng)的技術(shù)研究,這也要繼續(xù)深入開展。另外還要加強安全保障措施和安全宣傳教育,安全無小事。交通教育要從娃娃抓起,交通宣傳要日?;侣劽襟w要加大輿論引導(dǎo)和監(jiān)督力度,開辟專欄天天講交通知識,日日講交通法規(guī),形成良好的交通文化氛圍。
第四是提高交通信息的采集處理水平?,F(xiàn)在信息化發(fā)展很快,交通信息的采集、處理、是智能交通的一個核心系統(tǒng),這方面還有很多要做。因為不管是科學(xué)的管理還是高效率高水平的服務(wù),都要依賴于對交通實際狀況的充分了解,這就要靠信息的獲取和采集,同時還要快速地處理和高效率地。
第五是建立公共的智能化交通服務(wù)平臺。原來智能交通是做單項技術(shù)、重大集成應(yīng)用,現(xiàn)在要轉(zhuǎn)向構(gòu)建面向公眾的多媒介、多功能、方便快捷的交通信息服務(wù)大平臺,切實發(fā)揮為民服務(wù)的智能交通作用,引導(dǎo)公眾合理選擇出行計劃和方式,從源頭化解交通擁堵,保障交通安全通暢。
第六是要大力發(fā)展智能交通產(chǎn)業(yè)。智能交通是典型的產(chǎn)學(xué)研用多技術(shù)領(lǐng)域集成的體系,發(fā)展到現(xiàn)在,要擴大和提升產(chǎn)業(yè)規(guī)模,否則技術(shù)不能發(fā)揮很好的作用;我國已經(jīng)在特大型城市、大城市集中應(yīng)用了許多很好的技術(shù)成果,要加快產(chǎn)業(yè)化推進(jìn),結(jié)合各地特點向全國進(jìn)行商業(yè)推廣。要加強對智能交通產(chǎn)業(yè)和企業(yè)的引導(dǎo)和支持,這方面已經(jīng)有跡象了。最近資本層面的運作如并購、上市已經(jīng)開始。未來五年,將形成有梯次的有一定規(guī)模的產(chǎn)業(yè)化格局。
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德州市:科技平臺“流出”億萬財富
一體化技術(shù)與計算機輔助幾何設(shè)計
基于STEP的自動化制造前景分析
我國環(huán)境監(jiān)測技術(shù)現(xiàn)狀及對策探點
電力電子技術(shù)領(lǐng)域中若干的研究熱點
移動互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在旅游業(yè)中的應(yīng)用
電子信息技術(shù)的發(fā)展前景分析
航空電信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及應(yīng)用發(fā)展
計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與信息農(nóng)業(yè)發(fā)展探析
可生物降解聚膦腈的合成研究進(jìn)展
嗜鹽菌的嗜鹽機制與應(yīng)用前景
計算機科學(xué)與技術(shù)的發(fā)展趨勢探析
靜電紡納米纖維支架結(jié)構(gòu)的研究進(jìn)展
中圖分類號: TB381 文獻(xiàn)標(biāo)識碼: A 文章編號:
前言
近年來,隨著我國經(jīng)濟的越來越快發(fā)展,人們對生活質(zhì)量的要求越來越高,小汽車也逐漸進(jìn)入了千家萬戶,但是越來越多的城市交通問題暴露在人們面前,例如城市的擁擠堵車問題。因此人們開始考慮把單片機應(yīng)用于智能交通控制中,這樣單片機在交通中的何種運用能最大程度上解決城市交通問題就成為了重中之重,在經(jīng)過人們一系列探討之后,人們覺得在交通燈方面應(yīng)用單片機,可以根據(jù)實時車流量對各個路口的紅綠燈時間進(jìn)行動態(tài)調(diào)節(jié),以保證城市車流的調(diào)節(jié)達(dá)到最優(yōu)。
伴隨著電子技術(shù)的快速發(fā)展,特別是隨著后計算機時代和大規(guī)模集成電路的到來,微處理器及其芯片也得到了迅猛發(fā)展,使微機更廣發(fā)的應(yīng)用到人類生活的各個方面。單片機又稱作單片微處理器,英文縮寫MCU,是微型計算機的一個重要分支,是現(xiàn)代電子技術(shù)和計算機技術(shù)的新興領(lǐng)域。單片機技術(shù)的廣泛使用,大大提高了諸多領(lǐng)域的自動化水平、智能化水平和技術(shù)水平。鑒于我國交通車輛隨機性大、種類繁多和影響因素較多的交通現(xiàn)狀,我國研發(fā)了許多基于單片機的自適應(yīng)智能交通控制系統(tǒng)。
一、我國城市交通信號燈的現(xiàn)狀和存在的不足
1.1我國城市交通信號燈的現(xiàn)狀
在我國的各個城市中,十字路口處的交通秩序在絕大多數(shù)情況下是由交通信號燈控制的,交通信號等已經(jīng)成為行人和司機在路上行駛的行為準(zhǔn)則,因此,城市十字路口處的交通燈是保證道路暢通和行車安全的關(guān)鍵因素。在目前條件下,我國大多數(shù)城市的交通信號等采用的是“自動”紅綠交通燈,它的特點是紅綠燈變換的時間間隔是固定不變的。它的組成一般包括方向指示燈、紅黃綠三色信號燈和禁止與通行時間顯示器三部分。這種交通燈在對十字路口的交通實行控制時,一般是兩個車道各放行50秒,或者是根據(jù)交通車流量的大小,車流量大的車道放行60秒,車流量小的車道放行40秒,不論采用哪種控制方法,放行與禁止時間都是固定不變的,信號也是以固定的頻率做周期性的更替。這種交通控制方法與實際的交通狀況有很大差異。實際中,不同的時刻道路的車流量是復(fù)雜多變的,具有很高的隨機性和非線性,并且受到人為因素的影響十分明顯。由上述情況可以看出,我國現(xiàn)在采用的定時的交通信號控制系統(tǒng)與實際的交通狀況很不相符,當(dāng)?shù)缆窢顩r發(fā)生改變時,該系統(tǒng)不能滿足路人和司機的實際需求,車流量少的車道綠燈亮,車流量多的車道紅燈亮的情況會經(jīng)常發(fā)生,嚴(yán)重影響道路的使用效率,造成交通系統(tǒng)的擁擠和經(jīng)濟損失。
1.2我國城市交通信號燈的不足
我國現(xiàn)在使用的信號交通燈的不足之處主要有:
(1)信號更替頻率固定適應(yīng)不了復(fù)雜的交通情況;(2)經(jīng)改進(jìn)的模糊控制系統(tǒng)不能用數(shù)字進(jìn)行精確控制;(3)在發(fā)生突況,比如交通事故時,不能很好的協(xié)調(diào)兩個車道的行車,很容易造成交通擁堵;(4)當(dāng)有車輛需要緊急通過時,目前的交通控制系統(tǒng)沒有辦法為其開辟一條綠色通道。
二、單片機簡介
2.1單片機定義
單片機,是單片微型計算機的簡稱,是具有典型代表的嵌入式微控(Microcontroller Unit),常用英文字母的縮寫MCU來表示。單片機又可以稱單片微控制器,它并不是一個芯片僅僅為了完成某一個邏輯功能,而是把一個計算機系統(tǒng)集成到一個芯片上,相當(dāng)于一個微型的計算機,和計算機相比而言,單片機只缺少了I/O設(shè)備??偟膩碇v:一塊芯片就成了一臺計算機。它的體積小、質(zhì)量輕、價格便宜、為學(xué)習(xí)、應(yīng)用和開發(fā)提供了便利條件。同時,學(xué)習(xí)使用單片機是了解計算機原理與結(jié)構(gòu)的最佳選擇。
2.2單片機的歷史發(fā)展
它最早是被用在工業(yè)控制領(lǐng)域。單片機于1971年誕生,經(jīng)過了SCM、MCU、SOC三大階段。最初的SCM型單片機都是8位或4位的,這其中最成功的莫過于當(dāng)時INTEL的8031,從那以后在8031上衍生出了MCS51系列的MCU系統(tǒng)。而這一MCU系統(tǒng)現(xiàn)在都還在廣泛應(yīng)用。到了90年代,隨著消費電子產(chǎn)品的飛躍式發(fā)展,單片機技術(shù)得到了巨大提高。伴隨著INTEL i960系列的出現(xiàn),尤其是后來的ARM系列在各領(lǐng)域的應(yīng)用廣泛,32位單片機迅速成為市場主流。而傳統(tǒng)的8位單片機的性能也得到了很大程度的提高,處理能力相對于以前來講提高了數(shù)百倍。就目前來講,最高端的32位SOC單片機主頻已經(jīng)比300MHz還要大,性能也很好。單片機是由專用處理器發(fā)展而來,它的芯片內(nèi)僅有CPU。最早的單片機設(shè)計理念是把大量設(shè)備和CPU集成在一個芯片中,這樣會使計算機系統(tǒng)更小,更易集成復(fù)雜的而對體積要求嚴(yán)格的控制設(shè)備當(dāng)中。然而現(xiàn)在的單片機系統(tǒng)擺脫了那種只在裸機環(huán)境下開發(fā)和使用的模式,大量專用的嵌入式操作系統(tǒng)在全系列的單片機上得到了廣泛應(yīng)用。而在作為掌上電腦和手機核心處理的高端單片機甚至可以在專用的Windows和Linux操作系統(tǒng)直接使用。
三、智能交通燈控制
3.1控制系統(tǒng)組成
應(yīng)用于交通燈當(dāng)中的單片機,它主要由主機模塊、從機模塊、通行時間顯示模塊和紅綠燈顯示模塊組成。(1)主機是整個單片機控制系統(tǒng)的核心,它根據(jù)從機模塊發(fā)送過來的車輛數(shù)量,調(diào)整時間間隔,以實現(xiàn)與從機之間的串行通信。(2)從機在東西南北方向各設(shè)一個,總共有四個,它們主要是對車輛進(jìn)行實時檢測、計數(shù)、識別,實現(xiàn)與主機之間的串行通信。(3)交通燈通行時間顯示是用來表示紅色顯示的余下時間,車主們可以由此來調(diào)整車子的速度。(4)紅綠燈顯示是用來顯示目前的交通運行狀態(tài)。
3.2單片機控制器
作為整個智能交通燈控制系統(tǒng)中的重心,在考慮價格和性能的基礎(chǔ)上,我們選擇使用具有良好性能且價格適宜的AT89C52單片機。它內(nèi)部包括:32條I/0線、8KB閃速存儲器、256個字節(jié)RAM、3個16位定時/計數(shù)器、六源兩級中斷結(jié)構(gòu)、全雙工串行口、片內(nèi)振蕩器及時鐘電路等硬件資源。它還是以靜態(tài)邏輯原理設(shè)計而成的,時鐘頻率在0HZ~24MHZ范圍內(nèi)。
3.3 采集車輛信號
3.3.1 普通車輛信號的采集
對于車輛在紅燈方向排隊等候的數(shù)量,車輛通過綠燈道口的數(shù)量和在此期間從后面過來的排隊車輛數(shù)量這三種情況,我們把八個傳感器設(shè)置在十字路道口四側(cè),所用的傳感器是振蕩器,它的諧振電感埋在道路的中央。傳感器的輸出引腳接至單片機,一旦有車輛通過,電感的量變導(dǎo)致震蕩頻率也發(fā)生改變,這是單片機的計數(shù)器記錄一次。埋在斑馬線旁邊一端的是近端傳感器,另一端是遠(yuǎn)端傳感器,相距大約50m的“等待距離”。當(dāng)有紅燈時,由遠(yuǎn)端傳感器記錄進(jìn)入“等待距離”的車輛數(shù)量,當(dāng)有綠燈時,一方面近端傳感器這時開始計數(shù),因而知道在有綠燈期間通過道口的車輛數(shù)量,進(jìn)而判斷在同一時間到達(dá)的車輛是否已經(jīng)完全疏散;另一方面在亮綠燈時,因為這時候后面的車輛仍然會進(jìn)入“等待距離”,故在此期間遠(yuǎn)端傳感器同時也在計數(shù),一直到下一次綠燈期間置為0。
3.3.2 緊急車輛信號的采集
當(dāng)有警車、消防車、救護(hù)車等緊急車輛到來時,采用LM567音頻檢測器,這樣系統(tǒng)就可以辨別。LM567稱為通用音頻譯碼器,是由一片鎖相環(huán)電路組成。當(dāng)有緊急車輛到來時,比如說消防車,音頻傳感器把消防車產(chǎn)生的聲音信號采集起來,再通過放大器放大,然后輸入到LM567 的3 引腳。由于消防車的聲音忽高忽低,我們根據(jù)這一特點,需要分別通過調(diào)整R設(shè)置3種高低不同的中心頻率,因此就得在系統(tǒng)中設(shè)置3 個LM567音頻譯碼器。當(dāng)3個LM567 的8 腳均由高電平降至低電平,這就說明此時有消防車到來。這時系統(tǒng)就會將所有紅綠燈置為紅燈顯示,讓消防車十分順利通過路口。
四、基于單片機控制的交通智能控制系統(tǒng)
4.1控制系統(tǒng)的主要硬件設(shè)備
主要硬件有:(1)8051單機片,采用HMOS工藝制造的雙列直插式芯片,
由因特爾公司推出,各項性能都完全能滿足系統(tǒng)對芯片的要求;(2)接口芯片8255,它是一種可編程輸出輸入芯片,有3個8位的并行I/O接口,擁有三種運行方式,通用性相對較強,靈活方便,是設(shè)施與單片機連接的中間接口電路的最佳選擇;(3)AT89C51的P1口作為整個系統(tǒng)的鍵盤控制模塊;(4)8255芯片的PA接口可以作為交通信號燈的顯示模塊,以發(fā)光二極管作為交通信號燈。
4.2交通控制系統(tǒng)的主要功能
該交通控制系統(tǒng)的主要功能有:在交通異?;蛘哂芯o急車輛強制性通過時,能夠自行作出判斷及處理;能夠倒計時顯示出車輛的通行時間;在夜間行人和車流量都比較少的情況下,可以實現(xiàn)十字路口兩個方向的黃燈閃爍,進(jìn)入夜間控制模式;在發(fā)生交通事故的十字路口,可以利用手動控制模式,人工調(diào)整每個方向交通信號燈的時間。
按下鍵盤上的A鍵,系統(tǒng)啟動,剛剛啟動時東西方向綠燈先亮,南北方向紅燈先亮,信號燈點亮的時間可以由鍵盤輸入,點亮?xí)r間的范圍為0秒到99秒。當(dāng)信號燈上顯示的時間為0時,東西方向的綠燈和南北方向的紅燈同時熄滅,黃燈同時點亮,點亮?xí)r間為兩秒鐘,隨后東西方向的紅燈和南北方向的綠燈同時點亮,點亮?xí)r間仍然為設(shè)定值,當(dāng)?shù)褂嫊r為0時,東西方向的紅燈和南北方向的綠燈同時熄滅,兩個方向的黃燈同時點亮,時間為兩秒。當(dāng)黃燈倒計時為0時,該控制系統(tǒng)的一個工作周期結(jié)束,之后會重復(fù)前一個周期的工作。該系統(tǒng)還提供了修改設(shè)定時間的功能,在任何時候,只要按下鍵盤上的B鍵,系統(tǒng)的倒計時會消失,等待重新設(shè)定時間。
在道路的十字路口處,經(jīng)常會出現(xiàn)一個方向的車流量非常大,但是另一個方向的車流量卻很小的情況。在傳統(tǒng)的交通控制系統(tǒng)中,交通燈時間的設(shè)定比較固定,就會造成該路口處交通的擁擠和混亂,但是基于8051單機片控制的交通控制系統(tǒng),可以根據(jù)實際路況調(diào)整兩個車道的通行時間。其原理為該系統(tǒng)的傳感器可以感應(yīng)到每個方向車流量的多少,當(dāng)傳感器檢測到一個方向有車但是另一個方向車道沒有車時,交通異常狀況處理方式會自動啟動,在這種模式下,系統(tǒng)會強制有車的車道放行5秒,然后無車的車道繼續(xù)放行。
在有緊急車輛通過的情況下,可以通過緊急車輛強通開關(guān)來控制交通。在正常情況下系統(tǒng)的信號燈按照正常模式運行,當(dāng)有緊急車輛需要通過時,可以按下緊急車輛強通開關(guān),此時,無論原來交通信號等處于何種狀態(tài),系統(tǒng)都會點亮兩個方向的紅燈,禁止其他車輛行駛,對緊急車輛放行20秒。
4.3該系統(tǒng)優(yōu)點和不足之處
該系統(tǒng)采用8051單片機,對單片機性能做了充分的利用,使系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性得到明顯的提升,同時系統(tǒng)的電路圖簡單易懂,硬件安裝不復(fù)雜,體積小巧,為系統(tǒng)的維護(hù)和調(diào)試帶來了極大的方便。該系統(tǒng)還具備了人機交互功能,可以依據(jù)實際需要,對程序中的參數(shù)做出相應(yīng)的修改,使系統(tǒng)能夠應(yīng)對各種復(fù)雜的情況,適應(yīng)性大大增強。應(yīng)用傳感器和鍵盤實行實時監(jiān)控,能夠?qū)蓚€車道的通行時間靈活控制,可以人工中斷,為緊急車輛開辟綠色通道。整個智能交通控制系統(tǒng)對城市交通的車輛分流、行車安全、減少交通事故的發(fā)生都有很大的促進(jìn)作用。當(dāng)然整個系統(tǒng)也有許多不足之處等待設(shè)計者完善,比如人工控制時間的調(diào)節(jié)、攝像機對交通控制系統(tǒng)的作用、向右轉(zhuǎn)和向左轉(zhuǎn)的檢驗、語音提示等功能還需要進(jìn)一步完善。
五、基于單片機交通燈的發(fā)展及前景
單片機的各項性能指標(biāo)正在迅速提升,完全能夠適應(yīng)現(xiàn)在的智能交通控制系統(tǒng)的要求?,F(xiàn)在的單片機已經(jīng)采用了先進(jìn)的三核結(jié)構(gòu)形式,此結(jié)構(gòu)是建立在系統(tǒng)芯片概念的基礎(chǔ)上,三核分別是專用集成電路、程序和數(shù)據(jù)存儲器核、微控制器和DPS核。將其與傳統(tǒng)的單片機結(jié)合,可以很大程度上提高單片機的性能。由于單片機可以很容易地被嵌入到任何小型甚至是微型的設(shè)備或者儀器當(dāng)中,所以它也被稱作嵌入式微控制器。目前形勢下,將互聯(lián)網(wǎng)和單片機嵌入式系統(tǒng)連接已經(jīng)成為一種趨勢。但是將單片機與互聯(lián)網(wǎng)連接還存在一些要解決的技術(shù)問題。眾所周知,互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)通常情況都擁有強大的服務(wù)器,對用戶終端的要求比較低。這種技術(shù)比較適用于在互聯(lián)網(wǎng)上存儲和訪問大量的數(shù)據(jù),要利用其對嵌入式儀器或設(shè)備進(jìn)行控制,會使該系統(tǒng)的成本大大提高,造成巨大的浪費。到目前為止,已有多家公司在研究將以單片機為核心的嵌入系統(tǒng)同互聯(lián)網(wǎng)連接的技術(shù),在這方面研究成果比較突出的兩家公司分別是TASKING公司和EmWare公司,同時嵌入式聯(lián)網(wǎng)聯(lián)盟(英文縮寫為ETI)也在加緊開發(fā)潛入式INTERNET的解決方案。以上研究都已取得突破性的進(jìn)展,很快會有成果公布出來。由此可見,將單片機應(yīng)用于交通控制,開發(fā)出一種智能的交通控制系統(tǒng)的條件已經(jīng)完全具備,同時由于此種智能控制系統(tǒng)較傳統(tǒng)交通控制系統(tǒng)有諸多優(yōu)點,必將會有廣闊的市場。
現(xiàn)在人類生活中所用的幾乎所有電子和機械產(chǎn)品中都會或多或少存在著集成單片機。就好像手機、計算器、電話、電子玩具、家用電器、掌上電腦以及鼠標(biāo)等電腦配件中都配有1到2部單片機。汽車上一般配備40多部單片機,而在復(fù)雜的工業(yè)控制系統(tǒng)上數(shù)百臺單片機在同時工作都有可能。單片機的數(shù)量不僅遠(yuǎn)超過PC機和其他機器的總和,更甚者比人類的數(shù)量還要多?,F(xiàn)在單片機已經(jīng)滲透到各個領(lǐng)域了,范圍大到導(dǎo)彈的導(dǎo)航裝置,飛機上儀表的控制,計算機的網(wǎng)絡(luò)通訊與數(shù)據(jù)傳輸,工業(yè)自動化過程的實時控制和數(shù)據(jù)處理,小到廣泛使用的各種智能IC卡,民用豪華轎車的安全保障系統(tǒng),攝像機、錄像機、全自動洗衣機的控制,以及電子寵物、搖控玩具等領(lǐng)域,這些都離不開單片機。因此對單片機的了解和學(xué)習(xí)是社會發(fā)展的必然需求。就目前來說,我國對單片機設(shè)計人才需求很大。單片機領(lǐng)域的人才缺口相當(dāng)大,據(jù)調(diào)查,我國目前單片機從業(yè)人員只有140萬人,而隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展,單片機的從業(yè)人員將更為搶手。據(jù)專家不完全統(tǒng)計,我國單片機設(shè)計從業(yè)人員缺口還有160多萬人,對單片機人才的需求只多不會少。目前我國單片機設(shè)計人才培養(yǎng)途徑有三個:第一個是像北大、清華、浙大、上海交大等高校,一個學(xué)校一年也只能培養(yǎng)出百十來人,而培養(yǎng)出來的學(xué)生不能做到一畢業(yè)就馬上上崗,得經(jīng)過一段時間的實習(xí)培訓(xùn),人才相當(dāng)有限。二是設(shè)計公司自己培養(yǎng)。三是國外留學(xué)歸來的人才?,F(xiàn)在單片機的品種繁多,各具特色,但是仍以80C51為核心的單片機占據(jù)著市場主流,具有代表性的是PHILIPS公司、ATMEL公司和中國臺灣的Winbond系列單片機。在此之外Microchip公司的PIC精簡指令集(RISC)也有著強勁的發(fā)展勢頭,中國臺灣的HOLTEK公司近年低價質(zhì)優(yōu)的單片機的產(chǎn)量也與日俱增。因此在未來的社會發(fā)展中,單片機發(fā)展前景很可觀。
結(jié)語
近幾年來,隨著人均收入的不斷提高,私家車的數(shù)量也不斷增加,使城市交通的情況更加復(fù)雜,造成日益嚴(yán)重的交通壓力,此時智能交通控制系統(tǒng)所起的作用便更加突出。因此,在不斷進(jìn)行城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè),修建更多、更寬的道路的同時,也應(yīng)加緊智能交通控制系統(tǒng)的建設(shè),唯有如此,才能使城市交通狀況得到根本的改善。
參考文獻(xiàn)
中圖分類號:P228.4 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A
1智能交通系統(tǒng)的概念
所謂智能交通系統(tǒng),就是在現(xiàn)有的交通狀況下,充分利用現(xiàn)代高新技術(shù)進(jìn)行合理的交通需求分配和管理,通過衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)、汽車自動引路系統(tǒng)、交通信息通信系統(tǒng)(VTCS)、視頻監(jiān)控和計算機管理等多種技術(shù)手段,將整個路網(wǎng)的通行能力迅速提高,實現(xiàn)安全、快速、便捷運輸目的的一種交通綜合治理方案。
2 GPS概述
GPS是英文Global Positioning System(全球定位系統(tǒng))的簡稱,而其中文簡稱為“球位系”。GPS是20世紀(jì)70年代由美國陸海空三軍聯(lián)合研制的新一代空間衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)。其主要目的是為陸、海、空三大領(lǐng)域提供實時、全天候和全球性的導(dǎo)航服務(wù),并用于情報收集、核爆監(jiān)測和應(yīng)急通訊等一些軍事目的,是美國獨霸全球戰(zhàn)略的重要組成。
3 GPS系統(tǒng)在ITS中的應(yīng)用
3.1基于GPS技術(shù)實現(xiàn)的導(dǎo)航系統(tǒng)
(1)車輛導(dǎo)航:GPS車輛監(jiān)控中心則實時為其提供導(dǎo)航及其他增值服務(wù),
(2)行人導(dǎo)航:GPS在個人旅游中能實現(xiàn)實時衛(wèi)星定位,幫助旅游者獲得正確地理位置及路線,位置誤差可控制在10 m以內(nèi),確保不迷失方向,保障旅游者安全。
3.2 基于GPS技術(shù)實現(xiàn)的車輛運營管理系統(tǒng)
(1)急救公交車監(jiān)控和調(diào)度系統(tǒng):急救部門、公交車和出租汽車可以采用GPS移動目標(biāo)監(jiān)控系統(tǒng)對各車輛發(fā)回的信息進(jìn)行綜合分析,再將調(diào)度命令發(fā)送給司機,及時調(diào)整車輛運行情況,實現(xiàn)有效管理。
(2)的士叫車服務(wù)系統(tǒng):的士叫車服務(wù)系統(tǒng)和GPS監(jiān)控系統(tǒng)互聯(lián)互通,它在客戶用電話請求服務(wù)時,通過GPS定位快速找到離乘客最近的空載車,馬上答復(fù)客戶,并同時通知該車前往接送客人,從而實現(xiàn)快速響應(yīng)的優(yōu)質(zhì)叫車服務(wù)。
(3)長途運輸貨運系統(tǒng):主要集中體現(xiàn)在車主能夠?qū)囕v行使?fàn)顟B(tài)進(jìn)行實時管理和貨主實現(xiàn)對貨物流動運轉(zhuǎn)的實時在線查詢。
3.3 基于GPS技術(shù)的ITS在實際中的應(yīng)用
ITS現(xiàn)在已經(jīng)在很多城市中應(yīng)用,GPS也發(fā)揮了巨大的作用。本文以洛杉磯城市為例,論述基于GPS技術(shù)的ITS系統(tǒng)在實例中的應(yīng)用。
3.3.1 洛杉磯市自動交通監(jiān)測和控制中心
洛杉磯市自動交通監(jiān)測和控制中心(ATSAC)于1984年的奧運會之前開始興建,最初只限于奧運會主會場――洛杉磯紀(jì)念體育場地區(qū),后來逐步擴展到全市。
在2003年,洛杉磯的ATSAC控制2449個有信號燈控制的交叉口。整個洛杉磯市有4285個有信號燈控制的交叉口,而ATSAC控制了其中的57%。另有286個交叉口的ATSAC工程正在建設(shè)。
在ATSAC內(nèi),計算機交通控制系統(tǒng)監(jiān)控全市的交通狀況和系統(tǒng)性能。道路上埋設(shè)的感應(yīng)圈可以監(jiān)測車輛的通過、車速、流量,并且每秒鐘修改數(shù)據(jù)。除此之外,全市大約還安裝了150個閉路電視攝像機。
自動交通監(jiān)測和控制中心可以通過增加軟件來擴充系統(tǒng),從而對其他交通工具,例如輕軌鐵路進(jìn)行監(jiān)控。ATSAC的最新技術(shù)發(fā)展是建造自適應(yīng)車流控制系統(tǒng)(ATCS),可以根據(jù)車的流量大小來調(diào)整信號時間,使得道路的通行能力得到最有效地利用。
3.3.2 洛杉磯市公共汽車信號優(yōu)先技術(shù)
洛杉磯市公共汽車信號優(yōu)先技術(shù)是應(yīng)用智能交通運輸系統(tǒng)(ITS)技術(shù)來提高公共汽車運行速度,使得公共汽車更加準(zhǔn)時并提高其運行效率。
主要的方法是對交叉口的晚點公共汽車在紅燈時提前給予綠燈,同時對正在交叉口內(nèi)行駛的晚點公共汽車延長綠燈時間使其有足夠的時間來通過交叉口。一般來說,對于準(zhǔn)點的公共汽車就不必給予信號優(yōu)先。公共汽車信號優(yōu)先技術(shù)的關(guān)鍵是要確保公共汽車和交叉口信號機之間有無線通訊。
4 ITS對GPS的精度要求