物联网概论结课论文基于物联网的智能交通现状及未来展望

物联网概论课程结课论文题目 基于物联网的智能交通现状及未来展望 学院 专业 姓名 学号 _2015_年_12_月_1_日基于物联网的智能交通现状及未来展望【摘 要】近年来，我国城市化进程飞速发展，汽车普及进程也随之加快，由此所带来的各种交通问题逐渐凸显，交通拥堵、道路事故和城市大气污染等问题已成为交通结构中的通病。如何有效缓解路面交通拥堵、减少事故发生，除必要时紧急预案外，还应从全局、科学的角度去考虑。随着物联网技术的发展，物联网的优势将在智能交通领域得到充分发挥，基于物联网的新一代智能交通管理系统正在逐步进入我们的生活，为实现智能、安全、高效、环保的目标，以车联网为主要内容的智能交通解决方案正在被管理部门越来越多地提及，这也是未来我国交通发展应该看到的图景。关键词：物联网; 智能交通; 智能交通系统无论是发达国家还是发展中国家, 道路建设速度永远赶不上汽车增长的速度, 交通拥堵愈演愈烈，与之相关的环境污染等问题也愈发严重。这些问题不能仅靠政府颁布限购、限号等政策来治理, 要用物联网下的智能交通来解决。因此, 在大力发展各项基础设施的同时, 如何在现有路况下实现对人、路、车的有效监控, 实现道路利用效率的最大化, 便成了有效解决目前交通拥堵问题的当务之急。幸运的是, 一种高度信息化、可合理利用道路资源、可实现车辆与行人最佳流动的交通解决方案一一智能交通系统(ITS) 己应运而生。据预测, 未来10 年内智能交通管理系统的市场规模将在 450 亿左右。1、物联网与智能交通1、物联网物联网是新一代信息技术的重要组成部分。顾名思义，“物联网就是物物相连的互联网”。这有两层意思：第一，物联网的核心和基础仍然是互联网，是在互联网基础上的延伸和扩展的网络；第二，其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间，进行信息交换和通信。因此，物联网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相连接，进行信息交换和通信，以实现对物品的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。 国际形势：物联网塑造国家长期竞争力美国率先提出了“智慧地球”这一概念，在此之后，美国政府进行了经济刺激中数百亿美元支持物联网相关应用、出资 34 亿美元建立“智能电网”投资基金加上民间配套投资整体超 80 亿美元的投资等战略部署。欧盟将物联网定位于将成为经济和社会发展的关键资源，认为其未来 5-15年中将极大改变社会发展方式，于 2009 年发表了物联网行动方案和战略研究线路图。日韩则均在 2004 年启动泛在网国家战略并将泛在网纳入国家整体发展重点，并且进行了泛在网应用、基础设施和技术产业发展列入其优先行动议程的战略部署。 物联网技术发展趋势 物联网技术包括范围很广，目前主要是传感技术、通信技术和网络技术相互融合和促进的综合体，而且以传感网为主，因此物联网有时候又称为传感网。随着对物联网技术和应用研究的不断深入，物联网的概念和内涵必将得到进一步发展，并会在环境、电力、物流、交通等领域和行业出现众多物联网应用的典型案例。前瞻产业研究院发布的2014-2018 年中国物联网行业细分市场需求与投资机会分析报告指出，物联网广泛应用于绿色农业、工业监控、公共安全、城市管理、远程医疗、智能家居、智能交通、环境监测等领域。二无论是农业、工业生产、公共安全，还是交通监控，都存在很多控制信息及过程信息，需要通过各种接入设备接入到物联网网络层面，以实现各种信息的汇总及处理。目前信息接入设备在物联网领域应用较为明确的包括智能交通、智能建筑、远程医疗、智能机房基站等。2、智能交通智能交通系统(ITS) ，是通过在基础设施和交通工具当中应用先进的传感器技术、识别技术、定位技术、信息技术、网络技术、自动控制技术、计算机处理技术等，对道路和交通进行全面感知，对交通工具进行全程监控，对没一条道路进行全时空控制，从而使整个交通运输管理体系形成一种信息化、智能化、社会化并且具备实时性、准确性、高效性的交通运输综合管理和控制系统。智能交通系统的一个显著特点是通过物联网通信技术突破人自身获取和处理信息的局限性实现其智能化，使交通基础设施能发挥最大效能。2、智能交通具体内容智能交通是一个综合性体系，它包含的子系统大体可分为以下几个方面：1、车辆控制与安全系统。包括事故规避、监测调控等系统，使车辆具有道路障碍自动识别、自动报警、自动转向、自动制动、自动保持安全车距和车速等功能；可向驾驶员提供车体周围的必要信息，可发出预警，并可自动采取措施来防止事故的发生。2、交通监控及管理系统。分为先进交通管理系统和先进公共运输系统，分别包括城市交通控制系统、高速公路管理系统、应急管理系统、公交优先系统、不停车自动收费系统、需求管理和系统车辆定位、客运量自动检测、行驶信息服务、自动调度、电子车票、需求响应等。该类系统将在道路、车辆和驾驶员之间建立快速通讯联系，将监测和服务信息以最快的速度提供给驾驶员和交通管理人员。如利用 GPS 和移动通信网对公共车辆进行定位监控和调度、采用 IC卡进行客运量检测和公交出行收费等。3、运营车辆智能管理系统。该类系统通过汽车的车载电脑、高度管理中心计算机与全球定位系统卫星联网，实现驾驶员与调度管理中心之间的双向通讯，来提供商业车辆、公共汽车和出租汽车的运营效率。该类系统通讯能力极强，可以对全国乃至更大范围内的车辆实施控制。主要应用有两类，一类是商用车辆运营系统，主要针对货运和远程客运企业，目的是提高运营效率和安全性；它利用卫星、路边信号标杆、电子地图、车辆自动定位与识别、自动分类与称重等设备与技术，对运营车辆进行调度管理，掌握车辆的位置、货物负荷、移动路径等信息。另一类是自动化公路系统，集成了智能车辆控制系统和智能道路系统，使车辆自动与智能交通设施及周围车辆相互配合，以控制车辆的速度、方向和车置，可以使司机更轻松、更安全地驾驶车辆。在未来的高速公路上，甚至可以实现车辆完全自动驾驶。目前，行驶在法国巴黎大街上的 20 辆公共汽车和英国伦敦的约 2500 辆出租汽车已经在接受卫星的指挥。4、旅行信息系统。是专为外出旅行人员及时提供各种交通信息的一类系统，其提供信息的媒介是多种多样的，如电脑、电视、电话、路标、无线电、车内显示屏等。无论你是在办公室、大街上、家中、汽车上，只要采用其中任何一种方式，你都能从信息系统中获得所需要的信息。该类系统的目的就是向出行者提供当前的交通和道路状况等，以帮助出行者选择出行方式、出行时间和出行路线 ；还可为出行者提供准确实时的地铁、轻轨和公共汽车等公共交通的服务信息。3、我国智能交通物联网发展现状基于物联网的智能交通系统不仅是当前国际交通运输研究领域的热点和前沿，更是我国发展低碳经济、提高产业竞争力、合理规划城市发展，和解决民生交通问题的一个主要途径。目前，智能交通物联网发展的时机日益成熟，重点表现在如下几个方面： 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； 政府要求、绿色环保交通理念的推广； 移动通信网络 IP 化，运营商积极投身物联网大潮； 经济发展刺激交通的发展；对于智能交通物联网整个行业来说，行业应用也逐渐由私有网络转移到运营商网络。企业及交通物流的物联网（IOT）应用大部分基于私有网络，满足用户小范围的需求，而 IOT 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盖、移动性和可靠性。与此同时，IOT 应用逐渐引起个人生活重视，尤其交通行业，更重要的是个人物联网应用开始普及，并进入运营的运营范畴。如 IITS 中智能停车、GPS 跟踪、信息查询等 PIS 服务。具体到城市交通拥堵问题来说，ITS 物联化的趋势日益明显，传统技术实现交通的间断性跟踪、语音服务，信息采集无法实时、有效，而物联网中新的信息采集技术、识别感知技术、传输技术实现信息采集，调度运营信息化。国内物联网发展主要分为三个阶段，第一个是萌芽发育期（2005-2010 年），该阶段注重技术创新、应用驱动以及推动格局的出现，并由运营商定制 M2M方案，目前我们已经度过。第二阶段是发展成长期（2010-2015 年），此阶段我国完成的是技术进步、应用深化以及产业融合，国内的 IOT-M2M 运营商也快速增长。第三个阶段则是成熟应用期（2015-2020 年），到了这一阶段，我国将走向技术成熟，投入到应用竞争和国际竞争中，大力产业融合加速。目前我国正处于第二阶段末期，也是第二阶段至第三阶段的过渡期，现阶段的智能交通系统主要有三部分：1、城市智能交通随着我国城市化进程的加快，我国大中城市的规模越来越大，城市交通的需求总量快速膨胀，交通运营的压力越来越大，作为城市公共交通的主要运输方式，公交、出租、地铁运输等，需要安全、顺畅的调度机制及接驳运输方式，来保证城市交通的顺利进行，避免交通拥堵及安全危害。为了缓解越来越大的城市交通压力，智能交通系统在我国城市交通管理中得到了重视和应用。城市智能交通系统把采集到的各种道路交通信息和各种道路交通相关的服务信息传输到城市交通指挥中心，交通指挥中心对来自交通信息采集系统的实时交通信息进行分析处理，并利用交通控制与交通组织优化模型进行交通控制方案的优化，经过分析处理和优化后的综合交通管理方案和交通服务信息等内容，通过数据通信传输设备分别传输到各种交通控制设备和交通系统的各类用户或通过发布设备为道路使用者服务，以实现对城市交通的全方位优化管理与控制，为各类用户提供全面的交通信息服务。城市智能交通系统的发展是我国交通领域开展较早，且成绩最为显著的领域，智能公交系统、出租车调度系统、智能停车系统、智能交通信号控制系统、城市出行信息服务系统等方面，均有较为出色的应用成果，北京、上海等大城市智能交通系统还历经了奥运会、世博会的考验。同时，我国的监控系统自动化、以及应用于个人领域的汽车与自动驾驶系统和智能交通信息系统也在大力发展并且应用广泛。2、城际智能交通在城际交通方面，伴随着中国高速公路投资规模的不断扩大，建设里程的不断增加，高速公路管理所需交通工程设施，特别是高速公路的通信、监控和收费系统需求量将不断扩大。高速公路智能交通系统是以信息技术、数据通讯传输技术、电子传感技术、控制技术及计算机技术和交通工程等技术为基础的综合性、集成化大系统，主要由监控系统、通信系统和收费系统三大部分组成。例如广泛应用的不停车自动收费系统（ETC）和雷达测速联动大屏显示智能卡口子系统，近 20 年来，随着中国高速公路投资规模的不断扩大，建设里程的不断增加，如何提高高速公路使用效率、安全和舒适程度和管理水平，降低能源消耗，减少环境污染成为迫切需要解决的问题。建设和利用高速公路智能交通系统成为解决这一难题的主要手段。3、城轨智能交通城市轨道交通已经成为城市公共交通系统的一个重要组成部分。我国北京、上海、广州的线网密度分别为 0.09、0.09、0.07 公里，每万人拥有轨道线网长度为 0.13、0.07、0.05 公里，与国际大城市差距明显。根据国外的经验，加大轨道线网密度不仅能够促进城市公共交通的发展，还可以提高土地集约利用程度，形成良好的城市空间结构与用地布局。城市轨道交通智能化系统市场规模快速增长。截至 2009 年 6 月 30 日，全国 48 个人口超百万大城市，其中 25 个城市开展轨道交通建设前期工作，总规划里程超过 5000 公里，总投资估算超过 8,000 亿元。随着我国城市化率的提高，在可预见的未来 20 年内，轨道交通将始终处于高速发展时期。据研究估计，2008 年我国城市轨道交通智能化系统市场规模为 31 亿元，较 2007 年增长12.73%，预计 2012 年市场规模将达 62.5 亿元。2006 年到 2012 年我国城市轨道交通智能化系统市场规模年均增长率超过 10%。总结：我国建设的一系列公路智能交通系统，经过较广泛的应用之后，已经取得了明显的成效。例如不停车收费系统的建设及逐步推广，明显提高行车效率，降低能耗，减少噪声及空气污染。公路桥梁管理信息系统、养护系统及高速公路联网监控系统，则通过对公路 路况、流量、事故、气象信息的全面监控，可以预先排除运输隐患、迅速清理事故现场、控制高峰流量、提示气象风险等，从而显著提高交通安全、行车效率，并提 高公路运行及服务质量。4、我国智能交通面临的难题1、关键核心技术问题。关键核心技术问题是影响我国智能交通产业竞争力的主要问题。目前我国市场的智能交通中高端产品主要是国外品牌，关键核心技术主要依赖从国外进口。即使是发展最快、推广范围最广的智能交通行业管理和智能导航产业也不例外。此外，在智能交通行业管理方面，关键设备和技术也是依赖进口。关键核心技术的缺乏不仅使产业在发展过程中不断付出昂贵的技术使用成本，同时产业的命脉也会被国外企业所扼制。2、技术的标准化问题。由于产品没有标准化，市场准入缺乏适当标准和门槛，任何投资商都可以自由进入，导致产品质量缺乏保障，降低了消费者对产品的信心和信任度。3、产业链整合问题。我国智能交通企业的专业化生产程度很低，仍然处于各自为政、孤军奋战的状态，尚未形成完整的产业链。4、市场培育问题。目前，即使是在几个国家智能交通示范城市，智能交通产品和服务市场也只是部分形成，顾客对大多数智能交通产品和服务还认识不足。我国在国民经济经过了持续较快发展之后，在交通运输行业也快速积累了一系列问题待解决。我国汽车保有量逐年激增，交通基础设施的快速建设也无法满足我国快速增长的交通运输现实及潜在需求，事故频发、交通拥堵、环境污染、运输效率低下等问题不断加剧。因此除了不断加快交通基础设施建设之外，利用先进的技术手段，充分挖掘现有运输设施的利用效率、缓解交通拥挤、减少交通事故、减少环境污染，是我国交通运输行业发展面临的更迫切任务。5、未来物联网在智能交通领域的展望有专家预测，未来物联网的发展在 20152020 年物体进入半智能化，2020年之后物体进入全智能化。随着市场经济的飞速发展，交通量将会有一个突飞猛进的增长，这将会给高速公路带来前所未有的挑战，为了发挥智能交通系统的优势、提高投资效益和减少交通安全隐患，必须对已建公路进行改造，挖掘潜能，提高其信息化水平，并对新建公路要充分考虑信息化建设，统筹规划，按需建设、分步实施。一是中国的 ITS 是在“机遇和挑战共存”的背景下发展的，ITS 及其发展实际上是国家信息化建设的重要载体和平台，不能只限于交通部门。中国的 ITS 具有广阔的发展前景，将在交通运输的各个行业和环节得到广泛应用，现今主要在城市交通、道路交通、高速公路、军事交通等行业的发展势头和发展空间比较大。以最小的资金投入和最大的性能指标实现面向中等以上城市的公安交通管理部门的业务管理规范化，科学组织交通，提高现有道路通行能力，提高公安交警快速反应能力，逐步实现公安交通管理现代化。因此，城市交通管理信息化具有广阔的市场前景，相关应用技术开发和市场推广有着光明的前途。二是 ITS 在交通信息基础设施建设及高速公路监控、通讯及收费等方面也有很大的市场。伴随着中国高速公路投资规模的不断扩大，建设里程的不断增加，高速公路管理所需的交通工程设施，特别是高速公路的通信、监控和收费系统需求量将不断扩大，因此 ITS 应用前景很大。智能交通系统是依据城市道路交通信息采集、处理、发布、决策的过