物联网在公交集团应用设想.doc

北京公交物联网建设与应用设想公交集团公司副总经理 冯幸福第1章 概述物联网是把所有物品通过射频识别（RFID）、红外感应器、全球定位系统（GPS) 、激光扫描器等信息传感设备与互联网连接起来，进行信息交换和通讯，实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。物联网是继计算机、互联网之后的第三次信息革命，是引发新一轮信息产业浪潮的核心领域，已成为国际新一轮信息技术竞争的关键点和制高点。2009 年8 月7 日，温家宝总理视察无锡时，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。温家宝总理2009年11月3日在向首都科技界发表题为“让科技引领中国可持续发展”的讲话时明确指出“要着力突破传感网、物联网关键技术”。物联网技术已应用于自动售检票、安全监控、煤气水电费自动收缴、食品安全追溯、危险品运输车辆监测等。2010年1月，北京市政府提出关于建设“首都城市应急管理物联网示范工程”的设想，提出建设北京市公交车载视频监控联网系统。北京公交集团作为以经营地面公共交通客运为主的特大型国有企业，已建设完成基础网络通信平台、基础信息平台、运营调度系统和图像信息管理系统等，其中在12000多辆公交车辆上安装了GPS设备，在1377辆车、60个场站和750个中途站安装了视频监控，在电子收费、车队考勤等方面实现了IC卡应用，已具备物联网应用基础。第2章 物联网应用的重要意义1、响应国家物联网发展的战略布局，起到率先示范作用城市公共交通是城市的重要基础设施，是城市发展的大动脉，北京公交场站和车辆遍及北京大街小巷，是流动的感知节点，是物联网应用的重要领域。北京公交集团作为全国公共交通企业的龙头，其物联网应用对于全国公交系统具有示范意义。2、应急处突和反恐防暴，打击和预防犯罪活动，建设“平安城市”具有重大意义2007年以来多地发生的涉及公共交通安全的案件，给北京的公共交通安全问题提出了新的要求，中央及北京市领导曾多次指示，要求进一步加强全市地面公共交通安全防范工作，尤其要确保途经长安街公交车不打响、不炸响，确保安全稳定。在北京公交实施物联网建设，对北京市应急处突和反恐防暴，打击和预防犯罪活动，建设“平安城市”，确保首都安全稳定具有重要意义。3、提高公共交通服务水平，提升公共交通吸引力北京提出了建设“公交城市”的目标，包括公共交通吸引力明显增强，中心城市公共交通出行比例达45等。通过对物联网数据的感知和数据的分析应用，通过智能化手段提升公共交通调度水平、乘客信息服务水平、安全防范水平，从而提搞乘客乘车效率、乘车舒适度、乘车安全性，从而提升公共交通吸引力。对于提升首都公交的各项服务水平和吸引力，缓解交通拥堵具有重大意义，符合市政府提出的“公交城市”建设目标。4、提高企业经营管理效益2010年，北京市财政确定了对公交集团采取财政补贴三年包干的方式，以“政府购买服务、合理分担风险”为原则，实行“分项考核、总额控制、超亏不补、减亏全留”的补贴机制。北京公交集团公司通过物联网实施智能化调度，通过GPS定位信息及视频信息监控道路及客流情况，以便及时调整调度措施，在保证运力的前提下提高资源利用效率；通过物联网技术加强对物资、车辆保养、场站使用管理的效率；通过数据分析，找出管理中的不足，为企业决策提供支持。 第3章 物联网应用需求分析物联网具备三个特征，一是感知层，即利用传感技术随时随地获取物体的信息；二是网络层，通过各种电信网络与互联网的融合，将物体的信息实时准确地传递出去；三是应用层，利用云计算、模糊识别等各种智能计算技术，对海量数据和信息进行分析和处理，对感知数据进行行业应用。北京公交在感知层和应用层的需求是迫切的，也是应该充分考虑并予以满足的。3.1 感知层需求感知层是物联网的皮肤和五官，公交行业可利用RFID、GPS、视频、传感器随时随地获取公交车辆、物资、场站等物体信息。（1）车辆定位利用GPS技术或RFID射频识别技术实现车辆自动识别，实时采集公交车辆进出站信息，快速确定公交车辆所处位置。（2）车辆技术状态利用终端CAN总线接口实时采集车辆各种系统的数据如：采集车速变化、刹车、方向灯、前后车门及其它车辆状态，并通过数据分析及时确定车辆故障隐患或故障点。（3）车辆及场站视频感知利用视频技术感知车辆、场站、中途站、物资存放站、车辆保养站等场所视频信息。（4）物资状态感知利用RFID电子标签技术，实现对物资材料、设备、设施的数量、位置、性能及状态的感知。利用传感器技术感知物资存放运输环境信息。（5）公交IC卡信息利用RFID技术感知公交IC卡刷卡相关信息。3.2 应用层需求应用层是物联网与行业应用的深度融合，实现行业智能化。公共交通行业通过对感知的车辆定位信息、车辆状态信息、视频信息、场站环境、物资状态等信息通过后台统一处理分析，应用于运营调度、安全防范、乘客信息服务、行车安全与服务管理、物资管理、车辆保养、场站管理、应急指挥、电子收费、企业经营管理等，以提高企业经营管理效率和公交吸引力。第4章 物联网应用思路4.1 原则1、统一标准收集国家、北京市、交通行业物联网技术相关标准，提出并建立北京公交集团物联网技术标准体系。研究制定信息分类指标体系、传输协议等标准和规范。2、统一规划结合公交集团现有应用系统，研究物联网技术应用总体建设方案，构建总体框架及数据中心建设方案，制定物联网技术推广应用计划。3、统一应用平台对北京公交已有GPS、视频、RFID等应用，在技术协议层面兼容，研制统一协议的多功能集成车载设备；针对海量数据，建设统一的数据传输、计算、处理平台；对已有智能调度、图像信息管理等应用系统进行整合，建设统一的业务应用平台。4、重点突破以GPS技术、视频技术应用为突破口，重点推进车辆监控和视频安全防范的示范应用；组织科研力量解决限制公交行业物联网应用的技术难题。5、稳步发展依据总体方案和规划，稳步推进北京公交物联网建设应用工作。4.2 目标借助物联网技术应用，推进北京公交运营调度、乘客信息服务、应急处突水平上一个新台阶，使管理者及时、准确地掌握经营情况并辅助决策，提升北京公交整体服务水平和吸引力。 4.3 实施进程北京公交物联网应用有步骤分阶段进行：第一阶段规划制定与示范应用期：跟踪国际国内最新物联网技术的研发，结合公交行业应用特点，制定北京公交物联网技术标准及总体方案，开展应用示范工程。第二阶段成长发展期：按照总体方案进行物联网中心建设，拓展应用领域。第三阶段成熟应用期：利用国际国内先进技术，推进物联网在北京公交的全面应用，重点进行感知数据在企业管理决策中的应用。第5章 物联网应用内容应用GPS、视频、RFID等传感技术实现车辆位置及技术状态、车辆及场站视频信息、车辆保修保养车间视频信息、物资信息、IC卡信息的感知和采集，通过由电信运营商、互联网和其他专网构成的网络层上传至北京公交物联网业务应用和数据处理平台，在公交运营调度和企业管理方面进行综合应用。北京公交物联网应用体系框架如图所示。5.1 运营调度运营调度系统通过对公交场站及站台视频信息、GPS数据进行分析处理，获取客流信息及当前道路拥堵情况，根据车辆实时位置、行驶速度、前后车距，提示调度人员采取灵活的调度措施，例如增加或减少车次、加快或减慢车速、临时绕行、发区间车等措施，并通过GPS下发调度指令，最大程度的保证客流需求和车辆运行间隔的均匀。车辆如果出现抛锚、事故、意外情况，随时向抢修调度中心发出信息。经过一个较长时期的客流数据积累，调度系统可获得一组可靠的参考数据，根据不同季节、不同时间段以及工作日、双休日、节假日的客流基本情况，合理制定行车和劳动排班计划。5.2 安全防范安全防范系统主要由车辆视频监控系统和车内危险品监测系统组成。通过视频监控系统的威慑作用，可有效降低安全事件发生的概率，同时可作为公安机关事后取证的影像资料。在车内安装报警按钮，在行车过程中一旦遇到突发情况，司机即可触动报警按钮，调度指挥中心可以第一时间获取报警信息，同时显示车辆的车号、线路、位置、驾驶员信息。车内每个角落的实时视频可迅速通过无线网络传输至警方，供警方及时调配警力。 在车厢内重点部位设置传感装置，监测空气分子中的炸药及可燃气体分子，及时预警。5.3 乘客信息服务乘客信息服务系统通过网站、手机、电子站牌完成出行前、出行中、出行后全程的信息服务。基于GPS数据，中心处理平台可将每条线路运行车辆实时位置信息进行处理，并通过网站、电子站牌发布。出行前：乘客可通过网站查看动态公交信息，规划出行路线。出行中：在车上可通过基于GPS自动识别的自动报站系统获知车辆运行区间；等车过程中可通过电子站牌获知最近车辆的预计到站时间及距离、到站车辆信息、发车时间、当前时间等；还可使用手机、移动智能终端等通过网站获得公交运行信息，网站系统可根据道路通畅情况，依据规避堵塞路段的最优路径算法，规划最佳的出行线路。出行后：乘客可对公交服务进行评价，并提出建议。5.4 行车安全与服务管理可通过视频、GPS、CAN总线等技术来坚强行车安全与服务管理。在行车安全方面，通过GPS可以对车辆的速度、行驶范围、行驶路线等进行监控，当车辆超出限定条件时，例如超速、越界行驶、甩站滞站等情况，各种报警机制配合车内的视频监控向调度人员报警；通过CAN总线技术及时发现和预防车辆安全隐患，并记录司机操作；在车内重点部位设置传感装置，如在发动机或者气瓶周围，实时监测该部位温度、烟度及有害气体浓度，及时提醒司机采取相应的措施，同时将报警信息上传至调度指挥中心等部门。在服务管理方面，通过车辆视频可有效规范司乘人员的服务行为，预防服务纠纷，并可事后取证。5.5 电子收费采用RFID技术可以同电信运营商、银行系统融合实现电子收费。目前通过手机支付由两种方式实现，一是在手机中植入NFC（近距离无线通信）芯片，用户需要对芯片进行充值，类似于当前公交一卡通，但充值过程可以通过与手机交互来实现；二是直接使用手机SIM卡进行费用支付，用户只需对手机充值即可。通过银行系统的银联标准IC卡可直接实现电子付费。通过与电信运营商或金融系统的融合，省去大量的人工充值与退卡的工作，既方便用户，又节省企业成本。5.6 物资管理物资管理采用RFID电子标签技术进行集中管理，对物资从采购、库存、领用的管理全程管理，实时掌握物资库存、位置、性能及状态，实现库存预警和物资盘点自动化，对重点物资进行使用效果跟踪。完善库存成本控制，加速资金周转，为物资管理决策提供准确、及时、详细的支持。在操作、管理区域安装摄像机，使现场作业的流程、秩序、环境状态等得到实时记录。5.7 车辆保养建立基于车辆CAN总线数据的，对车辆技术状态预警监测系统。通过分析实时传感器所记录的数据，有效分析设备表现，监测各部件运行状况；建立基于数学模型的信息处理模式预知各个零部件何时发生故障，并可以进一步探测到灾难性故障、失控操作等重大错误的迫近；结合及调度系统传送的运营里程信息动态车辆保养计划。做到适时保养，避免过早或过晚保养，节省维修费用，避免因技术故障引起的道路影响。通过RFID技术智能芯片记录车辆当前的维修保养状态及用料情况，并可通过保养车间视频监控系统对车辆保养过程进行监控。5.8 智能场站管理智能场站管理主要采用在公交车辆上安装RFID电子标签，并配置相应的系统和设备，对进出场站的车辆进行自动管理。实现进出场站自动记录、自动控制，非法进出报警功能。采用基于RFID信号强度与到达时间差的复合定位算法，对车场车辆进行无线定位引导,通过停车场的计算机管理系统获知停车场每个停车位车辆的个体信息。在公交场站的出入口、重点部位等安装摄像机及传感设备。使场站内的车辆和人流秩序、客流情况、票务室和油料等重点部位等随时处于可感知范围，现场保存并实现上传，在出现突发情况时可以启动联动报警装置。5.9 公交专用道违章抓拍在北京市内的公交专用道路所经过线路的公交车的仪表盘上向前方向安装高清晰视频监控设备，实现对运动中的公交车厢外公交专用车道上的违规车辆进行实时动态的图像信息采集和图片抓拍，利用GIS/GPS技术定位车辆位置，并传送至交通管理局，使交通管理局执法有据可依，确保公交专用道体现公交专用。5.10 危险品储运监测基于GPS、RFID技术对油、气等危险品的储运进行监控。在存储过程中，利用RFID技术对加气站、加油站等危险品存储设施进行监控，实现出入车辆识别并自动控制，在紧急情况时，对出入口进行告警联动下的紧急控制，强制关闭或开放某些出入口，进入紧急情况处置程序；利用视频智能分析进行非法入侵检测，利用传感器感应温度、湿度、压力、静电等信息。在运输过程中，利用GPS技术实现危险品运输车全程位置监控；利用RFID技术进行危险品和接