基于物联网智能交通流量分析系统.doc

物联网基础大作业题目： 基于物联网智能交通车流量分析系统的设计 学院(系部)： 专业： 班级： 学生姓名： 学号： 成绩：优秀 良好 中等 及格 不及格（注：方框打）2016年6月22日一、作品设计目标及意义（1）设计目标：通过物联网技术的运用，即城市交通与RFID(射频识别技术)的实际操作相结合，利用电磁反向散射耦合的特性，实现远距离的识别，从而达到数据的传输和交换，逐步形成和完善智能车交通流量分析系统。改变传统交通管理模式，提高智能交通管理的效率，更好的改变现阶段大中城市的道路交通拥堵问题。（2）意义：RFID技术的投入使用，与基础设施结合，一定程度上改善了大中城市的道路交通拥堵的现状，缓解了城市交通管理的压力，减少公路交通事故的发生几率，降低人民的生命和财产的损失。对与大部分司机而言，在路上等着红绿灯，无疑是一种漫长的乏味的事情。时间能创造一切可能，包括生命和金钱。RFID电子器件的安装使用，所能达到的效果：让返回医院的救护车比原先到达医院所用时间要早5分钟，或许能多挽救一条生命；让每天上下班的上班族能够比过去到达上班地点要提前20分钟，或许他能减少上班迟到的次数；让运输货物的司机比原来货送到客户手中要快上5个小时的时间，让顾客充分感受物流的快捷、方便，推动经济的发展。二、相关现状分析中国现阶段作为一个发展中国家，随着城镇化的推进，人民生活水平的提高，汽车作为一种交通工具，已经成为大多数人的不二之选，导致汽车的需求越来越大，这也势必导致道路交通拥堵等一系列问题。因此，解决城市交通问题成为当务之急。高德地图在1月19号发布的2015年度中国主要城市交通分析报告显示，在高德地图交通大数据检测的45个主要城市中，只有南通市是唯一一个拥堵小幅度缓解的城市。其余大部分城市和地区拥堵都在进一步恶化。以北京为例，北京高峰拥堵延时指数为2.06，平均车速为22.61公里/小时，也就是说北京驾车出行的上班族要花费畅通下2倍的时间，才能到达目的地。种种迹象表明大中城市的交通拥堵现状依旧不容乐观。 目前，世界上智能交通系统应用最为广泛的地区要属日本，其技术相当完善和成熟，欧洲、美国等地区也普遍应用。就我国目前而言，北京、上海等大城市也已使用。个人认为要想更好地解决我国的道路交通问题，除了一些基本的基础设施，还需要借助物联网技术的投入比如RFID（射频识别技术）、WSN（无线传感器网络）等关键核心技术来完善智能交通流量分析系统。三、总体方案设计根据不同型号的汽车依据自身的长度和车牌号，制成一个有源RFID电子标签，通过RFID读卡的识别功能，将所经过的车辆的信息存储下来，传输到智能交通流量分析系统，算出单位时间内通往下一个十字路口的车辆数量和总长度，控制即将到达的十字路口的红绿灯的工作时间。四、技术方案与分析方案：利用不同款型的车辆其长度和车牌号不同的特点，将长度和车牌号数据制成面积为15cmx10cm大小的有源RFID电子标签，将其置于车身的前后的车牌的内部。把RFID读写器安装在十字路口的安装视频监控摄像头位置的附近，此时当有车辆经过时十字路口时，RFID读写器会自动识别并记录车辆的信息情况，汇总在一块传输到智能交通车流量分析系统，有计算机网络计算单位时间内所经过的车辆的数量和长度，反馈给交通管理部门，从而达到控制红绿灯的工作时间，实现“同步调，起出发，人性化”的可能性。分析：将RFID电子标签制成面积为15cmx10cm的大小，有利于更好的识别与数据的传输；将RFID读写器接入红绿灯的电源设备，解决RFID读写器的用电的问题；将RFID电子标签的电源的供给由汽车的蓄电池提供；利用电磁反向散射耦合特性，即雷达原理模型，电磁波空间传播规律，发射出去的电磁波，碰到目标后反射，同时携带回目标信息，它所作用的距离可以达到三十米以上，从而实现远距离对所经过车辆的识别与记录。五、作品优势与应用前景作品优势：(1)RFID电子标签数据存储量大。RFID电子标签所能存储的容量可达2的92次方以上，它的诞生，彻底突破传统条形码的种种限制，而在其他的自动识别技术类型当中，最大的二维条形码的数据存储量也不过存储2725个数字，如果字母也包含进去，则存储量会更小。正是由于RFID电子标签造就世界上的每一种物体都不同，拥有独自专属的标识符。(2)RFID读卡器读写的速度快。它所采用的是非接触方式，无方向性要求，来完成物与物之间的信息识别与交流。当电子信息标签一进入磁场，RFID读卡器就可以随时读取其中囊括的信息，它每一次读写通常在几毫秒就能完成。它所采用的防冲撞机制，能够同时处理多个标签，从而实现批量进行识别，最大的优点是它最多同时识别可达每秒50个，并且还是在运动中进行准确识别。(3)RFID电子标签与读卡器之间的数据传送安全性能高。按照国际统一的电子产品代码的编码制在出厂前就固化在芯片内部的、不重复40位的唯一识别内码，不可以随意复制和更改，并且该技术很难被模仿、山寨。相对来说，使用国产芯片更安全。(4)RFID器件的物理性能比较优越。它可以存储两类数据，一类是储存永久性数据，另一类是非永久性数据。如果你想重写存储器内的信息，那会是一件比较轻松的事。这些数据可以动态更新，也可以反复使用(擦写1O万次，读无限)，使用寿命长(10年或着读写10万次)，此外，RFID电子器件也耐高、低温，能够适应各种工作环境和工作条件，尤其适用于油污、粉尘、放射等恶劣环境。(5) RFID读卡器读写方便、快捷。数据的读取不需要借助光源，甚至可以透过外包装来进行读取，有电源的电子标签可实现远距离读写，读写距离最远可达30米以上距离。(6) RFID电子器件防冲突 。电子标签内设有快速防冲突机制，能够有效防止卡片与卡片之间出现数据干扰的现象。因此读卡器可以“同时”处理多张非接触式射频卡。（7）随着电子科技的迅猛发展，制造RFID电子器件的成本也在不断地降低，目前为止，拥有质量保证的RFID电子标签的销售价格大约在120元到150元范围，对于大中城市来说，大多数人还是能够接受的它的价格，因此，RFID电子标签在汽车上的应用非常具有优势。应用前景： 将有源RFID电子标签嵌入车牌内部，一方面，能够实现对车辆信息的读取，管理读卡器时，就会显示车牌号、车身尺寸等相关信息，如果检测不出结果，证明这是一个假的车牌号，从而有利于交警对在该方面的管理。RFID电子标签也可以实现对仓库管理，RFID技术更可以广泛应用于需要对物品跟踪或着分类管理的任何场合，比如供应链与物流管理、生产制造与过程控制、货物的跟踪与管理、身份识别与门禁系统、文档追踪与图书馆管理、交通管理与城市规划等等之类。供应链和物流管理。供应链与物流管理被广泛认为是RFID技术应用最大的舞台。虽然IT和自动化技术提高了该领域的效率，但仍有很多体力劳动工作主要依靠人工来完成，比如货物的清点、盘库和数据录入等等。虽然员工拥有手持式条形码识别器之类的辅助工具，但效率却是很低下、差错率也是相当不容乐观等问题，目前仍然无法得到有效的解决。信息的及时性和可靠性是物流及供应链管理的关键要素，对于RFID电子器件来讲，是能够提供充分的保证这一点的。RFID系统的嵌入使整条供应链的透明度大大提高，物品能在供应链的各个环节中的任何地方全部被实时追踪，同时也避免了以往在各环节上的人工错误。如果将RFID读写器安装在工厂、配送中心、仓库以及商场货架能够自动记录货物在整个供应链的流动 从生产线一直到最终的消费者。生产制造与过程控制。现代生产方式对各个环节之间的协同关系提出了越来越高的要求，任何一个环节的掉链，都有可能导致整条生产线乃至整个生产流程的非正常运转。因此如何管理并快速准确找到规格纷繁复杂的零部件，并将其及时运送到生产线上，这不仅困扰着那些复杂设备的生产商，同时也在困扰着所有采用流水线作业的企业的一个障碍。借助RFID（射频识别技术），就能够实现存货管理的自动化。不仅能保证零件，半成品，产成品的位置能一目了然，其数量也全在人的掌控之中。德国BMW公司为保证汽车在流水线各位置准确的完成装配任务，将射频识别系统应用在汽车装配线上，其效果显而易见。货物的跟踪与管理。目前很多国家的航空公司将RFID（射频识别技术）应用于旅客行李管理当中，大大提高了分拣效率，降低了人为引起的出错率。使用RFID技术，对于类似行李、邮件和包裹的处理，都会变的更有方便、快捷，更加人性化。身份识别与门禁系统。RFID（射频识别技术），可以用来验证和检查人群与物品的有效身份。它的显著的优点之一，就是它的无线读取方式大大提高了有效识别的距离，从而更加高效地处理有关数据，或者为应对特殊情况作出反应而赢得更多的时间。RFID技术为智能身份证计划的实施提供了可行性的解决方案。射频识别系统还可以应用于大型停车场、金融系统等地方的人员出入管理。将与名片大小差不多的电子标签安置在汽车挡风玻璃或挂在人的身上，当有人员或车经过读写器时，读写器就可以快速、准确地记录下所通过的车辆或人员信息及通过的时间。同时还可以做出是否允许通过进行判断，能够自动控制出入大门开关，做到出入严格管理。文档追踪与图书馆管理。相对而言，图书馆和档案馆等类似机构的应用环境比较稳定，数据也比较简单，所以RFID(射频识别技术)在这里可以得到了充分的展示。目前，已经有印度、马来西亚和澳大利亚等十余个国家的将近100家机构采用了这项技术。其中以新加坡国家图书馆为例：读者白助借书还书根本不用排队，还可以用现金卡自动支付超期罚款等各种费用，以及白行查看借书记录；另外，该系统还可以对该归还的书籍进行半自动或着自动归类，从而把图书管理员从简单的重复再重复劳动中解脱出来，为读者提供更人性化的服务。结束语：随着芯片技术的不断发展、进步，电子标签成本的降低、无线读写距离的延伸、存储空间的增大、处理时间的缩短都将成为可能，射频识别产品的类型将越来越丰富，应用也越来越广泛。射频识别技术在国外的发达国家发展非常迅速，已被广泛应用于工业自动化、商业自动化、交通运输控制管理等众多领域当中。虽然我国的RFID(射频识别技术)起步要晚一些，射频识别技术应用状况还处于初级成长阶段，但市场前景非常广阔。相信在不久的未来，射频识别技术的应用将在生产线自动化、仓储管理、货运集装箱的识别以及畜牧业管理等方面会有很大的突破性进展。在此次书面设计RFID电子读卡器、电子标签运用到智能交通的过程中，自己亲自查询了相关的书籍，请教了自己的同学、朋友，对物联网技术有了更深层次的了解，自己也学到了不少有用的知识，比如，RFID读卡器是如何读取电子标签的信息，它的工作原理又是什么。另一方面，这些知识的积累更是开阔了自己的视野，建立了一定的价值观。 大作业完成时间：本次大作业完成共两周，要求每位同学独立完成，不得抄袭，并于6月22日前上交周鹏老师。大作业选题及要求：1、根据物联网基础课堂教学内容及开展物联网学术讲座，设计一个基于物联网相关技术的应用型作品，要求总字数为3000字以上，篇幅在6-8页，A4纸打印，沿左侧装订。写作规范，拒绝直接抄袭期刊论文或直接复制网上内容，作品完全雷同视为不合格。2、作品在物联网典型应用领域内选题，例如智能工业、智能农业、智能医疗、智能交通、智能家居、智能电网、智慧城市、智慧校园等，也可自由发挥，只要作品中使用到物联网的相关技术来解决某一应用问题即可。3、作品应用技术主要包括：RFID、无线传感器网络、嵌入式、IEEE 802.11/Wifi、IEEE 802.15.4/Zigbee、其它各种物联网感知层、网络层、服务层、应用层技术。4、作品不需要实际制作，只需要提出基于物联网技术的创新性的idea和技术解决方案，体现对物联网各项知识的综合掌握和理解。作品在现有技术条件下须具备可行性。5、作品在查阅已有文献的基础上，需独立完成，作品