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物联网的雏形最早可于追溯到1990年,物联网的概念提出是在1999年,在这几十年的发展里,物联网的地位越来越重要并且有着一个非常广阔的发展前景,物联网的本质是将物理世界与数字世界完美融合,打破了传统观念的束缚,实现了物与物直接的信息联系、或缺、融合、传递等,真正达到物物相连的网络模式,使人与人直接的信息交换上升到物与物直接的信息交换,本文就物联网,谈一谈物联网通信技术的发展及其应用。
1 何为物联网通信技术
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:其一,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;其二,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。物联网就是“物物相连的互联网”。
物联网是利用局部网络或互联网等通信技术把传感器、控制器、机器、人员和物等通过新的方式联在一起,形成人与物、物与物相联,实现信息化、远程管理控制和智能化的网络。
2 物联网通信技术的应用
物联网工作的应用涉及到生活的方方面面,典型的应用关系体现在物联网技术与专业技术行业的结合,实现智能应用的解决;物联网应用层让信息技术与行业结合,对经济和社会产生影响,可以说物联网是继计算机和互联网之后的第三次革命,它主要有九大应用领域有:智能工业、智能农业、智能物流、智能交通、智能电网、智能环保、智能安保、智能医疗、智能家居等等。
2.1 智能物流
现在的物流管理有着明显的信息化发展,随着物联网技术的发展特别是物联网技术与物联网与卫星定位技术、GSM/GPRS/CDMA移动通讯技术、GIS地理信息系统相结合,使物流管理的每一个流程都被准确无误的感知和掌握,GIS与GPS与感知信息的结合,构成了物流信息一张强大的网。
2.2 智能医疗
自动识别技术为医疗领域提供了方便,最典型的代表是RFID自动识别技术,RFID技术与医院信息系统(HIS)及药品物流系统的融合,是医疗信息化的必然趋势,智能医疗能够帮助医生实现对病人全方位的监控,达到会诊记录,病情记录等关键信息的共享,还有对病人医疗器械和病人病情发展的追踪,这种智能医疗必然会得到更大的推广。
2.3 智能交通
物联网在智能交通上的应用也非常普遍,最典型的例子莫过于乘坐公交车时IC卡的使用,物联网技术与公交系统的融合,统筹运用GIS和GPS等手段,达到调度,发配,收费等管理于一体,同时还有智能化的停车,系统调配红绿灯,及时查看路况信息等交通控制调配等手段,都体现了物物相连的物联网对于交通的帮助,还有公路、桥梁、交通的智能检测,都体现了智能交通的作用。
2.4 智能农业
智能工业。智能农业与智能工业最主要的体现上是在对于数字的实时监控上,从生产、加工、运输、分销、零售上,企业信息管理系统,从生产监控系统,信息管理系统,质量管理系统,信息服务系统,到信息跟踪,事故追溯系统,质量评估系统,统计分析系统,信息门户系统等,使农业和工作都达到智能化的水平,方便生产。
2.5 智能安保
智能安保体现在传感节点的利用上,利用传感节点的覆盖全面性,来防治翻越,偷渡,恐怖袭击等威胁安全的入侵,这种智能安保已经应用到世博会当中。
2.6 智能家庭
物联网对于智能家庭,数字家庭的建设有着非常广阔的发展前景,智能家庭不是简单地将家中的电子产品结合到一个遥控装置当中去,这样做只是一个简单的电子设备相连,物联网所要达到的智能家庭,数字家庭的目的,是通过物联网建立外部联系,让服务与设备之间产生联系,达到互动效果,一个最理想的例子就是在工作的过程中,在办公室里就可以指挥家用电器的工作,在下班回来的途中各个家用电器已经各司其职,回家时就享受自动化的成果与便利。
3 物联网通信技术的发展
物联网是推动世界发展的重要动力,有人把它比作是继计算机和互联网之后的第三次革命,这样的比喻一点也不为过,1990年的施乐公司可乐售饭机可以被看作是物联网技术的最早实践,1999年麻省理工学院Auto-ID中心在美国统一代码委员会的支持下提出了PC(Electronic Product Code)的概念.比尔盖茨1995年在书中提及了物联网的概念,1999年美国麻省理工学院阐明了物联网的含义,但随着物联网的发展这种含义也产生了变化,再随后的时间段内,各国开始提高了对物联网的认识,并把物联网当作一项国家战略来发展,目前的物联网当中有三项关键的技术,分别是传感器技术、RFID标签、嵌入式系统技术;所涉及的四大关键领域分别是:RFID;传感网;M2M;两化融合,随着各国对于物联网技术的重视,一些关于物联网发展的战略也相继被提出,如日本的u-Japan计划,韩国确立了u-Korea计划,欧盟执委会发表了欧洲物联网行动计划,美国将新能源和物联网列为振兴经济的两大重点,智慧地球被提出并引起强烈反响。
2009年8月,总理的感知中国讲话和建立的感知中国研究中心将中国的物联网信息技术推向了一个新的高度,物联网被正式列为国家五大新兴战略性产业之一。
4 总结
物联网通信技术作为一项前沿技术有着非常广阔的发展前景和发展空间,目前无论是国家还是技术企业,都对物联网技术的应用价值看的很重,物联网技术应用在人们生活的方方面面,以一种潜移默化的方式影响着人们的生活方式和生产方式,但是人们在享受物联网所带给我们方便的同时,对物联网的概念认识还并没有互联网那么深入人心,人们对于互联网的认识要远远高于物联网,随着物联网技术的蓬勃发展,越来越多的物联网技术会应用到人们的生活中,相信人们对于物联网的认识将会逐渐提升,同时,物联网通信技术将会更好更快的发展也必将有一个更广阔的前景。
参考文献
[1]董新平.物联网产业成长研究[D].华中师范大学,2012.
[2]郝罡.物联网的发展及在通信运营商领域的应用研究[D].北京邮电大学,2011.
[3]焦文娟.物联网安全―认证技术研究[D].北京邮电大学,2011.
现在的物流管理有着明显的信息化发展,随着物联网技术的发展特别是物联网技术与物联网与卫星定位技术、GSM/GPRS/CDMA移动通讯技术、GIS地理信息系统相结合,使物流管理的每一个流程都被准确无误的感知和掌握,GIS与GPS与感知信息的结合,构成了物流信息一张强大的网。
1.2智能医疗
自动识别技术为医疗领域提供了方便,最典型的代表是RFID自动识别技术,RFID技术与医院信息系统(HIS)及药品物流系统的融合,是医疗信息化的必然趋势,智能医疗能够帮助医生实现对病人全方位的监控,达到会诊记录,病情记录等关键信息的共享,还有对病人医疗器械和病人病情发展的追踪,这种智能医疗必然会得到更大的推广。
1.3智能交通
物联网在智能交通上的应用也非常普遍,最典型的例子莫过于乘坐公交车时IC卡的使用,物联网技术与公交系统的融合,统筹运用GIS和GPS等手段,达到调度,发配,收费等管理于一体,同时还有智能化的停车,系统调配红绿灯,及时查看路况信息等交通控制调配等手段,都体现了物物相连的物联网对于交通的帮助,还有公路、桥梁、交通的智能检测,都体现了智能交通的作用。
1.4智能农业
智能工业。智能农业与智能工业最主要的体现上是在对于数字的实时监控上,从生产、加工、运输、分销、零售上,企业信息管理系统,从生产监控系统,信息管理系统,质量管理系统,信息服务系统,到信息跟踪,事故追溯系统,质量评估系统,统计分析系统,信息门户系统等,使农业和工作都达到智能化的水平,方便生产。
1.5智能安保
智能安保体现在传感节点的利用上,利用传感节点的覆盖全面性,来防治翻越,偷渡,恐怖袭击等威胁安全的入侵,这种智能安保已经应用到世博会当中。2.6智能家庭物联网对于智能家庭,数字家庭的建设有着非常广阔的发展前景,智能家庭不是简单地将家中的电子产品结合到一个遥控装置当中去,这样做只是一个简单的电子设备相连,物联网所要达到的智能家庭,数字家庭的目的,是通过物联网建立外部联系,让服务与设备之间产生联系,达到互动效果,一个最理想的例子就是在工作的过程中,在办公室里就可以指挥家用电器的工作,在下班回来的途中各个家用电器已经各司其职,回家时就享受自动化的成果与便利。
2物联网通信技术的发展
物联网是推动世界发展的重要动力,有人把它比作是继计算机和互联网之后的第三次革命,这样的比喻一点也不为过,1990年的施乐公司可乐售饭机可以被看作是物联网技术的最早实践,1999年麻省理工学院Auto-ID中心在美国统一代码委员会的支持下提出了PC(ElectronicProductCode)的概念.比尔盖茨1995年在书中提及了物联网的概念,1999年美国麻省理工学院阐明了物联网的含义,但随着物联网的发展这种含义也产生了变化,再随后的时间段内,各国开始提高了对物联网的认识,并把物联网当作一项国家战略来发展,目前的物联网当中有三项关键的技术,分别是传感器技术、RFID标签、嵌入式系统技术;所涉及的四大关键领域分别是:RFID;传感网;M2M;两化融合,随着各国对于物联网技术的重视,一些关于物联网发展的战略也相继被提出,如日本的u-Japan计划,韩国确立了u-Korea计划,欧盟执委会发表了欧洲物联网行动计划,美国将新能源和物联网列为振兴经济的两大重点,智慧地球被提出并引起强烈反响。2009年8月,总理的感知中国讲话和建立的感知中国研究中心将中国的物联网信息技术推向了一个新的高度,物联网被正式列为国家五大新兴战略性产业之一。
1.物联网的发展现状
从技术发展角度看,传感器网络(Sensor Network)的概念最早由美国军方提出,起源于1978年美国国防部高级研究计划局(DARPA)开始资助卡耐基梅隆大学进行分布式传感器网络的研究项目,当时此概念局限于由若干具有无线通信能力的传感器节点自组织构成的网络。随着近年来互联网技术和多种接入网络以及智能计算技术的飞速发展,2008年2月,ITU-T发表了《泛在传感器网络(Ubiquitous Sensor Networks)》研究报告。在报告中,ITU-T指出传感器网络已经向泛在传感器网络的方向发展,它是由智能传感器节点组成的网络,可以以“任何地点、任何时间、任何人、任何物”的形式被部署。该技术可以在广泛的领域中推动新的应用和服务,从安全保卫和环境监控到推动个人生产力和增强国家竞争力。
物联网的基本功能在于人与人、人与物、物与物之间在任何时间和任何地点都能够通过任何的网络获取任何的服务,物体也赋予了智能化。基本应用大体分为三类:信息识别及位置监控、(环境、物品属性)动态监测类、智能控制类。
物联网的一个突出特点就是将跨行业的物品信息,通过统一的接日标准和标识标准,集中存储、处理,实现跨行业信息资源共享,更广范围的协调处理,让世界变得更有“感知力”,更加“智慧”。
物联网采取集中计算处理和分布式计算处理两种信息处理模式同时采用,极大增强了边缘网络的快速反应能力,物体可嵌入智能芯片,让物品“更智能”,反应速度更快,边缘网络的处理能力更强。
物联网自身具备三个特征:(l)全面感知:即利用RFID,传感器等随时随地获取物体的信息;(2)可靠传递: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;(3)智能处理:利用云计算,模糊识别等各种智能计算技术,对海量的数据和信息进行分析和处理,对物体实施智能化的控制。
2.物联网的应用
物联网的基本功能包括:智能控制,信息识别,位置监测和动态监测功能等,在业务上分为垂直应用模式,行业共性平台模式和公共服务模式。垂直应用是针对一个企业或者行业开展业务,满足特定的行业和企业要求,例如电力,石油、铁路、公路的企业应用;而行业共性模式是一类行业及其相关的行业和企业,例如物流相关领域,医疗相关领域等。虽然目前物联网处在零散应用的产业启动期,但是应用已经较为广泛,目前已经较为成熟的应用包括环境监测系统、物流信息化系统、智能交通系统及基础设施安全系统等。2009年三大电信运营商推出物联网的初级业务,其中包括中移动推出的手机钱包、手机购电业务;中国电信的“平安e家”业务;联通的无线环保监测平台等,正在用创新的应用来吸引客户。行业应用在最近的1年中有了飞速的发展,相应的研究与应用已经扩展智能物流、智能楼宇、金融安防,工业监测、智能交通、平安家居、智能消防、环境保护、政府工作、食品溯源、医疗健康等多个领域。
2.1智能交通
现在各地城市遍布交通摄像头和一些交通情况检测传感器,这些传感器连接到交管中心,形成了一张城市交通监控网络,目前的摄像系统功能比较简单,基本上是纠察违章行为,可以称为“交通监测传感网”。在此基础上,补充信息处理的软件硬件,充分利用获得的信息,进行交通流量实时分析、预测,建立一种向车辆反馈指挥的体系,诱导、分流车辆,预判和防止交通事故,将会大大改善现有城市交通状况,我们将会在一个更加智能的交通环境中行车。这就是物联网在“智能交通”中的应用。
2.2智能家庭
“智能化家庭应用”系统依托移动网络、固定电话网、宽带城域网和具有网络计算机功能的家庭生活设备组成的服务系统,采取目前国际先进的西门子技术,由家庭网关,智能化安全防护系统,智能化家庭生活设备,例如空调、冰箱、洗衣机、生活电器、电视、电脑等组成。它具有安全防护,家庭电器设备管理,家庭娱乐,家庭通信等智能化功能。
2.3医疗保健
医疗健康工作与物联网结合将给国家的医疗事业带来的深远影响,尤其是对于距离市区医院或医疗机构数百公里之外的欠发达社区。结合3G网的移动医疗健康工具无疑是解决农村地区专业医疗人员及医疗设备匾乏问题的有效方法之一。
2.4食品溯源
食品溯源是指在食物链的各个环节(包括生产、加工、分送以及销售等)中,食品及其相关信息能够被追踪和回溯,使食品的整个生产经营活动处于有效地监控之中。不过,食品溯源的定义有多种表示,即:(l)国际标准化组织(1509000/2000)将食品溯源定义为:溯源产品的地点、使用、以及来源的能力;(2)国际食品法典委员会(CAC)将食品溯源定义为:鉴别/识别食品如何变化、来自何处、送往何地、以及产品之间的关系和信息的能力:欧盟将食品溯源定义为:在整个食物链全过程中发现和追踪食品生产、加工、配送、以及用于食品生产的动物的饲料或其它原料的可能性。
3.物联网的发展前景
物联网的细分市场有公共管理与服务,企业应用,个人和家庭应用三部分。按照马斯洛需求层次理论分类:把需求分成生理需求、安全需求、社交需求、尊重需求、和自我实现需求五类,依次由较低层次到较高层次排列。马斯洛指出了人的需要是由低级向高级不断发展的,先关心的是低级需求然后才关注高级需求。
智能家居的特点:智能,低碳概念,舒适,实用和个性,因此归为自我实现需求;智能交通的特点:安全,快捷,属于安全需求;远程医疗涉及诊断、监测,属于生理需求;食品溯源涉及食品安全,健康,属于安全需求;环境监测涉及环境卫生,健康,属于安全需求。
马斯洛的需求层次理论,在一定程度上反映了人类行为和心理活动的共同规律。马斯洛从人的需要出发研究人的行为和探索人的激励,抓住了问题的关键;指出了人的需要是由低级向高级不断发展的,这一趋势基本上符合人的需要发展规律的。这个理论本来是用在人事管理领域的,但是这里用这个分类标识物联网新应用对人的需求满足的层次。因为人总是会优先满足底层需求,所以可以分析出各个应用的发展前景。也就是说当个人用户可以自主选择物联网服务时,定位在满足生理和安全的大众需求会在物联网发展初期会较快的满足客户,快速实现规模化。从现在的情况看,即使定位于高层需求的智能家居,在发展过程中依然是把推广家庭安防作为优先推广的应用。对于企业和组织客户来说,那些能够解决当前问题和降低成本提高效率的应用是最需要的,也会是市场接受程度最高的。
【参考文献】
中图分类号:TP393 文献标识码:A 文章编号:1009-3044(2013)36-8428-02
物联网的概念于2005年在国际上首次提出,是指具有一定计算及感知能力的实体传感设备。随着计算机科学技术的不断发展,将传感器以及无线设备融入到电网、公路、铁路等系统中,互相连接一起构成的物联网,它不仅意味着互联网与通信网络以及传感网络等的融合,更是互联网的一种扩展与延伸。物联网的应用可以实现大范围的信息传输、交换及处理,使得我们能够更精细地掌握生活及生产中的给类信息,提高人们的生活水平及生产水平。物联网应用中间件就是实现物联网应用的关键。
1 物联网中间件的技术分析
物联网是继计算机以及互联网之后,新信息时代的重要组成,是在世界上快速兴起的信息技术革命的又一技术浪潮。2009 年我国提出“感知中国”的口号,并在传感网。射频识别等方面逐步建立起许多研究中心和生产基地。随着国家一系列课题的深入研究,大力推进了物联网应用中间件的产业化发展。其作为物联网应用的核心要素、物联网计算环境的“神经中枢”,是物联网网络系统重要组成,同时更是物联网规模化应用得以实现的坚实基础支撑。
应用中间件首先物联网网络中数据获取与应用程序间的纽带,是沟通下层与上层的桥梁,是基础业务支撑平台,数据采集、感知设备还有应用开发的有效集成。可以实现诸多功能,如:数据管理、感知设备的管理、事件管理等诸多通用功能,还能做到软件复用,有效降低应用系统研究及开发的成本投入,并有效地缩短研发实践,同时提高了物联网应用在分析数据以及利用上的效率,很好的改善了以往效率不高的问题,进而实现了整个物联网应用效益的提高。然而作物联网网络中纽带与桥梁的应用中间件,其面临着物联网数量庞大的感知设备管理与监控的问题,这同时也是物联网数据信息的核心,与国家信息安全生死攸关。
2 物联网应用中间件在公共领域中的应用
型物联网应用的基础是物联网应用中间件,其在智能交通、监控、公共安全、环境监测等包裹能源管理在内的诸多公共领域有着普遍的应用,有着巨大的应用空间及应用价值,并在诸多领域实现了示范性的应用,进一步形成了产业化的应用。
2.1 在智能交通领域的应用
智能交通顾名思义是将先进的计算机网络技术有效地运用到交通道路的管理系统之中,进而建立放入一套实时的、准确的、高效的、全方位的,在大范围内都能发挥巨大作用的交通综合管理系统。它的目的通过采集、处理交通信息的手段,实现对高速公路、公共交通、城市道路以及轨道交通的管理,形成更加安全、可靠、便捷、高效的交通运输网。
从世界发展的角度看来,智能交通已不仅仅是只是交通自身的事情,其更多的要与安全性、舒适性以及节能环保等方面联系到一起。随着各项传感技术的飞快发展与进步,智能交通已逐步朝着“新一代”的目标及特点发展。智能交通是物联网一个重要的应用领域,更是其产业的重要部分。智能交通所具有的市场成熟度较高、传感技术成熟等优点,使得其快速的发展,并在许多地区及相关领域初具规模规模,已然成为未来联网应用发展的主要领域。
城市汽车量的大幅度增加,使得城市交通越来越拥堵、人们出行越来越困难,这些问题变现的越来越突出,因此而带来一系列城市污染、资源浪费、拥堵的车流等问题接对城市的应急能力以及经济发展活力造成了巨大的影响。同时,城市的车辆流动及交通管理为相关部门及人员的工作带来了巨大的挑战,一般的管理技术及模式很难有效的控制和改善城市交通的压力。基于物联网应用中间件,使用物联网以及无线射频、影像识别及处理等诸多信息化技术而研发出来城市智能交通管理系统系统,如图1所示。
能够准确“感知”城市的交通流量,实时地采集相关数据并加以整合、分析,从而到达控制交通流量,实现对交通状况的智能化管理。该系统与银行、公安。通讯、交管等多个单位部门互通信息,具有较高的智能化,大大方便了市民的出行。
2.2 在智能电网领域的应用
智能电网的概念最早出现于2001年,由美国电力科学研究院提出,在此之后对于智能电网的展开研究开始不断涌出。智能电网集发电、配电、输电以及收费等于一身,通过先进的技术手段、高级通信及感应技术实现为客户的一条龙服务。通过智能电网可以实现与客户间的双向信息交换,由此为客户提供了更加大量的信息选择以及更大的能量输出等。随着物联网技术飞速地发展,信息技术发展到一定的程度必然会带来物联网在智能电网领域的应用,物联网的应用能有效地将电力基础设施资源整合起来,由此将电网信息化的水平显著提高。物联网应用中间件在诸多配变电等领域具有较大的应用前景。
2.2.1 在智能用电小区系统中的应用
智能电网具有的最大标志是用电过程的智能化,这可以对电网信息进行实时地管理,用户与电网间也能够进行实时的交互,由此增强了电网的服务能力以及满足用户需求,是有效提高电网企业服务水平的重要方式。电智能化应用最典型的是实现智能用电下去,该种小区与普通小区比起来,不仅能够提供自动化地配电、光纤到户、电量信息采集等功能,还能有效进行智能安防等增值服务。有效利用互联网、电话、邮件等多种通信手段进行交互,实现了交互的灵活性,并能用户进行远程互动,完成业务受理、缴费、故障报修、查询等多项业务,并努力建成环保节能及智能的现代化示范小区。
物联网应用中间件应用于智能用电小区中,不仅能够对小区内的设备信息进行高效地采集,还能快速地进行海量数据的计算和处理,从冗杂无绪的海量数据中找出对用电智能小区有用的数据,应用中间件还能降低网络传输过程中的数据量,从而大大降低网络传输的负担。在智能用电小区中应用物联网应用中间件的构架图如图2所示。
图2
从图2中我们可以看出,改系统的应用能够实现小区内光、电到户,配电、输电自动化、自动采集用电信息等功能服务。
2.2.2 在智能家居系统中的应用
智能家居主要是在在自动化及智能化产品的基础上,经过网络满足拟人化的要求实现的。它是一种比较综合的系统,通过多种先进计算机技术、电力自动化技术、通信技术等将日常生活中会用到的各种设备或机器有效地结合起来,加入计算机网络管理平台或者更加先进计算机技术,达到人与家、与家电间的信息交互。智能家居系统充分注重人的能动性,重视人与其居住环境是否协调,创造充分舒适的居住环境。
智能家居系统主要实现以下功能:家电信息的采集、家庭内部环境及设备的监控,接着手机或网络进行远程监控、远程遥控等,还能通过部署的传感器和交互网络,完成对家庭环境、能耗、设备运行状况等方面信息的获取及操作。
2.2.3 在远程抄表系统中的应用
在我国,绝大多数地方的电力信息采集过程中,所采用的仍然是人工采集、人工抄表的形式,收费方式依然是传统的定期结算制。这种涉及到人未操作的方式往往容易出现差错,同时人工抄表不仅工作量大还给业主造成了诸多不便。尤其当今我国人口密度过大,电表的覆盖率也大幅上升,若仍然依靠传统的方式难免会效率低下、管理费过高,将会给整个电力行业造成不良的影响,也不利于电表智能化进程的推进。因而,我国积极推动远程自动抄表系统的发展。基于物联网应用中间件开发的自动抄表系统,在抄表过程可有效避免厂商在研发软件上的投入,同时还避免了因为缺乏行业规范产生的研发上的问题。
3 物联网应用中间件所面临的发展机遇与挑战
物联网已被我国正式纳入“十二五”规划五大战略产业中,并且物联网早已开始应用与军事、农业、建筑、工业、医疗等诸多领域之中。有权威机构预测,到2020年,物联网业务将是现在流行的互联网业务的三十倍,并且其产业也将比互联网高近 30倍。其次,物联网有着极其广阔的应用领域,可用于各个领域,其应用发展前景广阔。
与此同时,物联网时代的到来在带给我们更多便利的同时,在信息安全等诸多方面也提出了更高的挑战。随着物联网被广泛的应用,国家诸多重要的行业如;国家电力、国家医疗等的信息动态将有可能被盗取。一旦出现这类情况,也将会使问题的严重性直接上升到国家安全的层面,甚至会影响国家和社会的稳定。虽然如此,国内已经开始针对相关问题做具体的研究,相信经过不断地研究改进,并随着中间件技术的日趋成熟,物联网的应用将会克服种种难题,实现更好的应用。总的说来,物联网的具有广阔的发展前景,随着相关研究的深入和发展,物联网将与我们的生活越来越密切,方便生活的方方面面,人们也会越来越多的依赖物联网所带来的便利。
在国家信息化 发展 战略和产业化方向的目标下,gps技术在智能 交通 系统中得到广泛的 应用 与发展。在我国智能交通系统体系框架的43种用户服务中就有二十几种需要知道车辆的实时位置,从而实现监控、调度、导航等功能。gps在智能交通系统中的应用,与无线移动通信技术、智能导航终端、 电子 地图密切相关。
无线移动通信技术: 目前 ,为了取得广泛的覆盖范围和降低系统投入成本,gps系统普遍采用成熟的公共移动通信网作为通信通道。当前gps可用的较先进的通信网为gprs网和cdma1x。基于gprs网的传输速度 理论 可以达到100kbps以上,而2003年正式开通的cdma1x 网络 ,由于采用了反向相干解调、前向快速功率控制等技术,理论带宽可达300kb/s,目前实际应用带宽在100kb/s左右(双向对称传输),传输速率高于gprs,可提供更多的中高速率业务。神州数码、安华北斗、奥星等公司最近推出了基于cdma1x无线通信方式的智能交通系统,支持实时gps车辆定位、监控、行车信息采集(如车辆id、车辆速度、定位点经纬度、方向等)。日后,随着2.5g的cdma1x/gprs向3g网络过渡,频谱效率越来越高,支持的速率也将越来越高,增加到3g初期的几百kbps,再到3g增强型的几mbps,然后到3g进一步增强型的几十mbps乃至上百mbps,再到超3g(b3g)的上百mbps~1gbps,gps将可以实现更多视频新业务。
智能导航终端:在发达国家,车载导航已经非常成熟。日本的车载导航发展是全球领先的,目前超过80%的 新车装有车载导航,附带覆盖全国的电子地图。特有的准3g无线通信网络使驾车人可以在车上实现宽带上网,日本已经实现了几乎全部城市的道路信息实时。由于巨大的市场潜力和不可估量的发展前景,日本几乎所有的汽车生产厂家都参加了这一高 科技 角逐,如宏达、尼桑、本田、 马自达、三菱以及松下、先锋、阿尔派、健伍等公司都已开发出自己的车载导航产品。世界其它发达国家如美国、德国、荷兰也不甘落后。在美国,高档车上原厂配备导航设备,中档车型的用户可以选装或者购车后自行安装,附带的电子地图可以覆盖整个北美地区和欧盟地区。在欧洲,由飞利浦、西门子开发的车载导航系统1995年已在雷诺、菲亚特等大众化民用车辆上使用。
在国内,安华北斗、奥星等公司最近推出了支持cdma1x通信功能的gps导航设备,与国外导航设备功能大致相当,能够实现导航功能、电子地图、转向语音提示功能、定位功能、测速功能、显示航迹。值得期待的是,传统厂商新科最新研发的新科gps卫星导航器有六大特点:拥有欧美及全
0引言
智能交通是当前非常热门的话题,各种关于智能交通如何开展的讨论层出不穷。交通大数据分析可提供决策支持,成为议题的核心内容。围绕分析和解决交通问题,运用大数据技术,采用智能交通的思路,研发智能交通无线通信技术,对未来智能交通的发展具有深远意义。
1大数据发展现状
由于大数据的特点是快速、数据量大,因此计算机处理的信息必须紧密配合,以极快的速度提高工作效率。及时有效处理数据流后,要精密分析,计算机技术面临巨大挑战。大数据处理具有一定难度,当前随着技术的进步,可以进行视频、音频、图片等多样化数据处理。在格式上,计算机处理工作改变了传统的方法,如先收集再统计分析。当前新技术可以采集不同领域和空间的数据,整合和分析数据资料[1]。经运行,智能无线通信系统形成了一种具备“三高三低三精”(高可靠、高速率、高容量、低时延、低功耗、低成本、精准定位、精细计算和精密控制)特点的无线通信技术。数据通信传输技术的核心特点是实时、准确、高效。EUHT系统通过车辆车载终端与路侧基站无缝连接,实现高速、可靠接入。EUHT系统通过采集、分析、处理数据,实现智慧级管理和服务。
2大数据背景下智能交通发展现状
大数据时代,交通运输领域的主要特征是数据量巨大,无法想象的高速处理速度,带来了通信技术中数据的爆炸性增长和更新,造成了数据存储和分析速度的变化。多样性是大数据的另一类别。数据化的结构性包括非结构下的文本图片视频、网络日志、社交媒体、互联网、手机通话等,都被传感器传送到网络数据平台,实现数据的真实准确分析。简单说来,大数据是一种高速发展、体量庞大的数据类型。结合当前交通大数据发展现状,随着科学技术的发展,交通信息化已成为现实。交通数据平台的数据采集,一方面属于自动化数据采集;另一方面是半自动化业务记录。前者主要是由各业务单位建立业务系统,将高速公路联网收费系统采集的各种数据录入系统,包括公路交通量、签证业务等数据。后者是联网观察省公路客运情况,采集数据,并运用到运政管理系统[2]。
3无线通信技术在智能交通中的应用
基于可见光通信(LiFi)的智能交通系统,即采用可见光取代传统无线电协议,实现车与车之间(V2V)、车与基础设施、互联网之间(V2I)的通信连接。V2V系统主要保障安全应用。V2I系统包括个人通信、移动办公、远程信息处理、基于位置的信息、与汽车相关的移动服务、视频直播和互联网接入。V2V与V2I统称为V2X。V2X应用能够改善安全性、车辆通行和能耗情况。城市轨道交通中,应用无线通信技术的系统有很多,包括专用无线调度、乘客信息系统(PassengerInformationSystem,PIS)、车地无线、信号系统车地通信、警用无线系统、消防无线系统、民用无线系统、车辆信息及检测信息上传系统、车载视频监控系统、无线政务网和无线数据通信需求系统等。对智能交通数据进行通信式处理,系统在前台操作和数据库管理上运用数据分析。在分析方式上,主要运用数据库管理自查系统等和用数据库管理系统,挖掘分析数据库。整个数据挖掘分析经历两个阶段。第一阶段是在数据库中分析相关业务数据,设置方案,利用数据库分析和挖掘管理系统,在数据库系统中进行前台操作,使用数据库管理系统进行自带查询和分析,运用相关工具实现第三方工具的运行。第二阶段是解决业务系统中报表填报和系统数据填报。在系统分析功能上,满通运输管理部门对行业调查和运行的掌控需求,采用动态监控和质量管控方式,实现共享服务和公共服务的综合分析。在数据通信技术应用上,为了应对不同的通信需求,通过不同的技术深度和信息广度,结合不同的时间和不同层级的需求,展现和应用相应数据。形式多种多样,如阅读报表,包括固定资产投资运输量和交通运输情况等[3]。智能交通实现了智能化、信息智能化、现代科技智能化与交通运输相结合的全方位智慧化交通运输发展。在智能交通和智能化管理方面,实现了信息技术传感技术的统一。通过比对交通领域建设内容关键技术和各个方面,最终产生了智能交通市场、信息化交通和信息服务化相结合的交通运输管理系统。智能交通融入了物联网、云计算等技术,采用IT技术,汇集交通信息,统一大量数据模型,采集实时交通数据,提供交通信息服务,强调系统的实时性、信息交流的交互性等,并体现服务的广泛性。
4智能交通无线通信发展趋势
4.1客户需求层次识别
第一,基本型需求,收费快捷、态度友好、路面平整、无事故隐患、排障迅速、施救合规、保障畅通;第二,期望型需求,信息服务周全、收费站咨询路况熟练、排障施救价格公道;第三,魅力型需求,信息平台提供精准的路况咨询服务,一站式排忧解难服务体系(高速管家、全程无忧)。
4.2服务出行大数据应用
第一,“两客一危”车辆监控,实现运输企业、高速公路、交警多方合作,全程可视化远程管控“两客一危”等特殊车辆;第二,配套设施增值服务,比如服务区优惠、油品信息、车位信息、预点餐服务、服务终端体验店和车辆状态检修;第三,多元化服务,多种支付方式并存,差异性收费,比如旅游景点推送、重大活动推送、旅游时间预测和物流车辆管控。物流企业通过服务平台,可视化远程管控物流车队,为企业提供优质服务。
4.3文明交通标杆路段
车路协同:通过车与路、车与车之间的可靠通信,为车辆提供高速路变道预警、盲区预警等超视距辅助驾驶功能,实现交通效率与出行体验双赢,达到通行服务的新高度。变道、盲区、匝道等出现其他汽车,系统进行提示,避免车主做出不安全驾驶行为。大流量情况下,通过EUHT实现通行车辆严管引导,规范行车秩序,改变传统高速公路服务模式,提高通行效率,为高速公路发展做出方向性探索。高速前瞻性的信息化建设,为未来智慧交通的发展打开关键突破口,为万物互联、工业互联时代的智慧高速提供重要的实践案例。目前,智能交通建立在电子控制技术、电子传感技术的基础上,有效集成运用道路港口机场、通信类的各种信息技术以及基础设施,在交通运输管理体系中,建立大范围全方位实时综合运输和管理平台。此平台一般利用新一代通信和信息技术,采用可交互和可感知的方式促进交通管理,实现一体化、精细化管理和物流生产的产业化。通过体验智能化,实现相应环境协调发展,真正实现管理和智慧的统一协调发展。
4.4感知互联应用服务方面
在不久的将来,对事故多发地段、弯道危险路段的警示,可能不仅仅出现在路边的警示牌上,汽车就像一个熟悉路况的老司机,对雾霾暴雨、大雪结冰等不利环境和恶劣天气,都能实时自动调整并提醒危险;它甚至熟悉你的身体,知道你的驾驶习惯,为你调整好适当的座位、温度、视线等驾驶环境;
它还能感知你的驾驶状况,如果车载终端检测到司机处于疲劳驾驶状态,它会发出警报,在情况危急时自动熄火并强制泊车。未来的汽车,将不仅仅是人们物理移动的代步工具,还将是打点事务的管家、旅途中的导游、移动的家庭影院和办公室。
智能汽车的未来
车载3G模块是智能汽车中枢系统的重要设备,也是连接汽车与移动互联网的关键环节。车联网其实就是利用车载3G模块提取数据、分析数据,最终使汽车具备自我诊断和自我修正的分析智能,让应用变得更有预见性和前瞻性。同时使得人类能借助与机器的智能交互更快做出行动。
正因为如此,车联网被业界公认是最有发展前景的物联网应用,它将人车对话、车车对话变得易如反掌-将数万种复杂机械的集群联系起来,以最复杂的集成,实现最简单方便的应用。
交通也能智能化
物联网技术
物联网(IoT,InternetofThings)的概念由美国麻省理工学院(MIT)的KevinAshton1999年提出,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连接起来,进行信息交换和共享,用以实现智能化识别和管理的一种网络。具体地说,就是把传感器嵌入和装备到电网、铁路、桥梁、隧道、公路、建筑、供水系统、大坝、油气管道以及各类重大设施和装备等各种物体中,然后与现有的互联网结合,实现人类社会与物理系统的整合,人类可以以更加精细和动态的方式管理生产和生活,达到“智慧”状态,提高资源利用率和生产力水平,改善人与自然间的关系。物联网具有全面感知、可靠传递、智能处理的特点,在各个领域都有广泛应用前景,被称为继计算机、互联网、移动通信网之后的又一次信息产业浪潮,是下一个具有万亿元级规模的战略性新兴产业。物联网涉及制造业、物流业、服务业、电信业和广播电视业等多个行业,具有重大的经济价值和市场前景。赛迪顾问研究显示,中国物联网产业在公众业务领域以及平安家居、电力安全、公共安全、健康监测、智能交通、重要区域防入侵、环保等诸多行业的市场规模均超过百亿甚至千亿元。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。智能交通系统,是指将先进的传感器技术、信息技术、网络技术、自动控制技术、计算机处理技术等应用于整个交通运输管理体系,从而形成的一种信息化、智能化、社会化的交通运输综合管理和控制系统。这个系统中的传感、信息和网络等技术都包涵在物联网技术中,是物联网技术应用的一个重要方面。借助当前物联网技术飞速发展的势头,基于物联网的智能交通系统必能使各种交通基础设施发挥最大效能。
基于物联网的新一代智能交通管理系统技术架构
中图分类号: TB381 文献标识码: A 文章编号:
前言
近年来,随着我国经济的越来越快发展,人们对生活质量的要求越来越高,小汽车也逐渐进入了千家万户,但是越来越多的城市交通问题暴露在人们面前,例如城市的拥挤堵车问题。因此人们开始考虑把单片机应用于智能交通控制中,这样单片机在交通中的何种运用能最大程度上解决城市交通问题就成为了重中之重,在经过人们一系列探讨之后,人们觉得在交通灯方面应用单片机,可以根据实时车流量对各个路口的红绿灯时间进行动态调节,以保证城市车流的调节达到最优。
伴随着电子技术的快速发展,特别是随着后计算机时代和大规模集成电路的到来,微处理器及其芯片也得到了迅猛发展,使微机更广发的应用到人类生活的各个方面。单片机又称作单片微处理器,英文缩写MCU,是微型计算机的一个重要分支,是现代电子技术和计算机技术的新兴领域。单片机技术的广泛使用,大大提高了诸多领域的自动化水平、智能化水平和技术水平。鉴于我国交通车辆随机性大、种类繁多和影响因素较多的交通现状,我国研发了许多基于单片机的自适应智能交通控制系统。
一、我国城市交通信号灯的现状和存在的不足
1.1我国城市交通信号灯的现状
在我国的各个城市中,十字路口处的交通秩序在绝大多数情况下是由交通信号灯控制的,交通信号等已经成为行人和司机在路上行驶的行为准则,因此,城市十字路口处的交通灯是保证道路畅通和行车安全的关键因素。在目前条件下,我国大多数城市的交通信号等采用的是“自动”红绿交通灯,它的特点是红绿灯变换的时间间隔是固定不变的。它的组成一般包括方向指示灯、红黄绿三色信号灯和禁止与通行时间显示器三部分。这种交通灯在对十字路口的交通实行控制时,一般是两个车道各放行50秒,或者是根据交通车流量的大小,车流量大的车道放行60秒,车流量小的车道放行40秒,不论采用哪种控制方法,放行与禁止时间都是固定不变的,信号也是以固定的频率做周期性的更替。这种交通控制方法与实际的交通状况有很大差异。实际中,不同的时刻道路的车流量是复杂多变的,具有很高的随机性和非线性,并且受到人为因素的影响十分明显。由上述情况可以看出,我国现在采用的定时的交通信号控制系统与实际的交通状况很不相符,当道路状况发生改变时,该系统不能满足路人和司机的实际需求,车流量少的车道绿灯亮,车流量多的车道红灯亮的情况会经常发生,严重影响道路的使用效率,造成交通系统的拥挤和经济损失。
1.2我国城市交通信号灯的不足
我国现在使用的信号交通灯的不足之处主要有:
(1)信号更替频率固定适应不了复杂的交通情况;(2)经改进的模糊控制系统不能用数字进行精确控制;(3)在发生突况,比如交通事故时,不能很好的协调两个车道的行车,很容易造成交通拥堵;(4)当有车辆需要紧急通过时,目前的交通控制系统没有办法为其开辟一条绿色通道。
二、单片机简介
2.1单片机定义
单片机,是单片微型计算机的简称,是具有典型代表的嵌入式微控(Microcontroller Unit),常用英文字母的缩写MCU来表示。单片机又可以称单片微控制器,它并不是一个芯片仅仅为了完成某一个逻辑功能,而是把一个计算机系统集成到一个芯片上,相当于一个微型的计算机,和计算机相比而言,单片机只缺少了I/O设备。总的来讲:一块芯片就成了一台计算机。它的体积小、质量轻、价格便宜、为学习、应用和开发提供了便利条件。同时,学习使用单片机是了解计算机原理与结构的最佳选择。
2.2单片机的历史发展
它最早是被用在工业控制领域。单片机于1971年诞生,经过了SCM、MCU、SOC三大阶段。最初的SCM型单片机都是8位或4位的,这其中最成功的莫过于当时INTEL的8031,从那以后在8031上衍生出了MCS51系列的MCU系统。而这一MCU系统现在都还在广泛应用。到了90年代,随着消费电子产品的飞跃式发展,单片机技术得到了巨大提高。伴随着INTEL i960系列的出现,尤其是后来的ARM系列在各领域的应用广泛,32位单片机迅速成为市场主流。而传统的8位单片机的性能也得到了很大程度的提高,处理能力相对于以前来讲提高了数百倍。就目前来讲,最高端的32位SOC单片机主频已经比300MHz还要大,性能也很好。单片机是由专用处理器发展而来,它的芯片内仅有CPU。最早的单片机设计理念是把大量设备和CPU集成在一个芯片中,这样会使计算机系统更小,更易集成复杂的而对体积要求严格的控制设备当中。然而现在的单片机系统摆脱了那种只在裸机环境下开发和使用的模式,大量专用的嵌入式操作系统在全系列的单片机上得到了广泛应用。而在作为掌上电脑和手机核心处理的高端单片机甚至可以在专用的Windows和Linux操作系统直接使用。
三、智能交通灯控制
3.1控制系统组成
应用于交通灯当中的单片机,它主要由主机模块、从机模块、通行时间显示模块和红绿灯显示模块组成。(1)主机是整个单片机控制系统的核心,它根据从机模块发送过来的车辆数量,调整时间间隔,以实现与从机之间的串行通信。(2)从机在东西南北方向各设一个,总共有四个,它们主要是对车辆进行实时检测、计数、识别,实现与主机之间的串行通信。(3)交通灯通行时间显示是用来表示红色显示的余下时间,车主们可以由此来调整车子的速度。(4)红绿灯显示是用来显示目前的交通运行状态。
3.2单片机控制器
作为整个智能交通灯控制系统中的重心,在考虑价格和性能的基础上,我们选择使用具有良好性能且价格适宜的AT89C52单片机。它内部包括:32条I/0线、8KB闪速存储器、256个字节RAM、3个16位定时/计数器、六源两级中断结构、全双工串行口、片内振荡器及时钟电路等硬件资源。它还是以静态逻辑原理设计而成的,时钟频率在0HZ~24MHZ范围内。
3.3 采集车辆信号
3.3.1 普通车辆信号的采集
对于车辆在红灯方向排队等候的数量,车辆通过绿灯道口的数量和在此期间从后面过来的排队车辆数量这三种情况,我们把八个传感器设置在十字路道口四侧,所用的传感器是振荡器,它的谐振电感埋在道路的中央。传感器的输出引脚接至单片机,一旦有车辆通过,电感的量变导致震荡频率也发生改变,这是单片机的计数器记录一次。埋在斑马线旁边一端的是近端传感器,另一端是远端传感器,相距大约50m的“等待距离”。当有红灯时,由远端传感器记录进入“等待距离”的车辆数量,当有绿灯时,一方面近端传感器这时开始计数,因而知道在有绿灯期间通过道口的车辆数量,进而判断在同一时间到达的车辆是否已经完全疏散;另一方面在亮绿灯时,因为这时候后面的车辆仍然会进入“等待距离”,故在此期间远端传感器同时也在计数,一直到下一次绿灯期间置为0。
3.3.2 紧急车辆信号的采集
当有警车、消防车、救护车等紧急车辆到来时,采用LM567音频检测器,这样系统就可以辨别。LM567称为通用音频译码器,是由一片锁相环电路组成。当有紧急车辆到来时,比如说消防车,音频传感器把消防车产生的声音信号采集起来,再通过放大器放大,然后输入到LM567 的3 引脚。由于消防车的声音忽高忽低,我们根据这一特点,需要分别通过调整R设置3种高低不同的中心频率,因此就得在系统中设置3 个LM567音频译码器。当3个LM567 的8 脚均由高电平降至低电平,这就说明此时有消防车到来。这时系统就会将所有红绿灯置为红灯显示,让消防车十分顺利通过路口。
四、基于单片机控制的交通智能控制系统
4.1控制系统的主要硬件设备
主要硬件有:(1)8051单机片,采用HMOS工艺制造的双列直插式芯片,
由因特尔公司推出,各项性能都完全能满足系统对芯片的要求;(2)接口芯片8255,它是一种可编程输出输入芯片,有3个8位的并行I/O接口,拥有三种运行方式,通用性相对较强,灵活方便,是设施与单片机连接的中间接口电路的最佳选择;(3)AT89C51的P1口作为整个系统的键盘控制模块;(4)8255芯片的PA接口可以作为交通信号灯的显示模块,以发光二极管作为交通信号灯。
4.2交通控制系统的主要功能
该交通控制系统的主要功能有:在交通异常或者有紧急车辆强制性通过时,能够自行作出判断及处理;能够倒计时显示出车辆的通行时间;在夜间行人和车流量都比较少的情况下,可以实现十字路口两个方向的黄灯闪烁,进入夜间控制模式;在发生交通事故的十字路口,可以利用手动控制模式,人工调整每个方向交通信号灯的时间。
按下键盘上的A键,系统启动,刚刚启动时东西方向绿灯先亮,南北方向红灯先亮,信号灯点亮的时间可以由键盘输入,点亮时间的范围为0秒到99秒。当信号灯上显示的时间为0时,东西方向的绿灯和南北方向的红灯同时熄灭,黄灯同时点亮,点亮时间为两秒钟,随后东西方向的红灯和南北方向的绿灯同时点亮,点亮时间仍然为设定值,当倒计时为0时,东西方向的红灯和南北方向的绿灯同时熄灭,两个方向的黄灯同时点亮,时间为两秒。当黄灯倒计时为0时,该控制系统的一个工作周期结束,之后会重复前一个周期的工作。该系统还提供了修改设定时间的功能,在任何时候,只要按下键盘上的B键,系统的倒计时会消失,等待重新设定时间。
在道路的十字路口处,经常会出现一个方向的车流量非常大,但是另一个方向的车流量却很小的情况。在传统的交通控制系统中,交通灯时间的设定比较固定,就会造成该路口处交通的拥挤和混乱,但是基于8051单机片控制的交通控制系统,可以根据实际路况调整两个车道的通行时间。其原理为该系统的传感器可以感应到每个方向车流量的多少,当传感器检测到一个方向有车但是另一个方向车道没有车时,交通异常状况处理方式会自动启动,在这种模式下,系统会强制有车的车道放行5秒,然后无车的车道继续放行。
在有紧急车辆通过的情况下,可以通过紧急车辆强通开关来控制交通。在正常情况下系统的信号灯按照正常模式运行,当有紧急车辆需要通过时,可以按下紧急车辆强通开关,此时,无论原来交通信号等处于何种状态,系统都会点亮两个方向的红灯,禁止其他车辆行驶,对紧急车辆放行20秒。
4.3该系统优点和不足之处
该系统采用8051单片机,对单片机性能做了充分的利用,使系统的可靠性和稳定性得到明显的提升,同时系统的电路图简单易懂,硬件安装不复杂,体积小巧,为系统的维护和调试带来了极大的方便。该系统还具备了人机交互功能,可以依据实际需要,对程序中的参数做出相应的修改,使系统能够应对各种复杂的情况,适应性大大增强。应用传感器和键盘实行实时监控,能够对两个车道的通行时间灵活控制,可以人工中断,为紧急车辆开辟绿色通道。整个智能交通控制系统对城市交通的车辆分流、行车安全、减少交通事故的发生都有很大的促进作用。当然整个系统也有许多不足之处等待设计者完善,比如人工控制时间的调节、摄像机对交通控制系统的作用、向右转和向左转的检验、语音提示等功能还需要进一步完善。
五、基于单片机交通灯的发展及前景
单片机的各项性能指标正在迅速提升,完全能够适应现在的智能交通控制系统的要求。现在的单片机已经采用了先进的三核结构形式,此结构是建立在系统芯片概念的基础上,三核分别是专用集成电路、程序和数据存储器核、微控制器和DPS核。将其与传统的单片机结合,可以很大程度上提高单片机的性能。由于单片机可以很容易地被嵌入到任何小型甚至是微型的设备或者仪器当中,所以它也被称作嵌入式微控制器。目前形势下,将互联网和单片机嵌入式系统连接已经成为一种趋势。但是将单片机与互联网连接还存在一些要解决的技术问题。众所周知,互联网技术通常情况都拥有强大的服务器,对用户终端的要求比较低。这种技术比较适用于在互联网上存储和访问大量的数据,要利用其对嵌入式仪器或设备进行控制,会使该系统的成本大大提高,造成巨大的浪费。到目前为止,已有多家公司在研究将以单片机为核心的嵌入系统同互联网连接的技术,在这方面研究成果比较突出的两家公司分别是TASKING公司和EmWare公司,同时嵌入式联网联盟(英文缩写为ETI)也在加紧开发潜入式INTERNET的解决方案。以上研究都已取得突破性的进展,很快会有成果公布出来。由此可见,将单片机应用于交通控制,开发出一种智能的交通控制系统的条件已经完全具备,同时由于此种智能控制系统较传统交通控制系统有诸多优点,必将会有广阔的市场。
现在人类生活中所用的几乎所有电子和机械产品中都会或多或少存在着集成单片机。就好像手机、计算器、电话、电子玩具、家用电器、掌上电脑以及鼠标等电脑配件中都配有1到2部单片机。汽车上一般配备40多部单片机,而在复杂的工业控制系统上数百台单片机在同时工作都有可能。单片机的数量不仅远超过PC机和其他机器的总和,更甚者比人类的数量还要多。现在单片机已经渗透到各个领域了,范围大到导弹的导航装置,飞机上仪表的控制,计算机的网络通讯与数据传输,工业自动化过程的实时控制和数据处理,小到广泛使用的各种智能IC卡,民用豪华轿车的安全保障系统,摄像机、录像机、全自动洗衣机的控制,以及电子宠物、摇控玩具等领域,这些都离不开单片机。因此对单片机的了解和学习是社会发展的必然需求。就目前来说,我国对单片机设计人才需求很大。单片机领域的人才缺口相当大,据调查,我国目前单片机从业人员只有140万人,而随着社会经济的发展,单片机的从业人员将更为抢手。据专家不完全统计,我国单片机设计从业人员缺口还有160多万人,对单片机人才的需求只多不会少。目前我国单片机设计人才培养途径有三个:第一个是像北大、清华、浙大、上海交大等高校,一个学校一年也只能培养出百十来人,而培养出来的学生不能做到一毕业就马上上岗,得经过一段时间的实习培训,人才相当有限。二是设计公司自己培养。三是国外留学归来的人才。现在单片机的品种繁多,各具特色,但是仍以80C51为核心的单片机占据着市场主流,具有代表性的是PHILIPS公司、ATMEL公司和中国台湾的Winbond系列单片机。在此之外Microchip公司的PIC精简指令集(RISC)也有着强劲的发展势头,中国台湾的HOLTEK公司近年低价质优的单片机的产量也与日俱增。因此在未来的社会发展中,单片机发展前景很可观。
结语
近几年来,随着人均收入的不断提高,私家车的数量也不断增加,使城市交通的情况更加复杂,造成日益严重的交通压力,此时智能交通控制系统所起的作用便更加突出。因此,在不断进行城市基础设施建设,修建更多、更宽的道路的同时,也应加紧智能交通控制系统的建设,唯有如此,才能使城市交通状况得到根本的改善。
参考文献
据报道,福州鼓楼区力争年底基本完成辖区内的公共停车位智能化管理,驾车出行用手机浏览“无线城市”主页即可查看市区大部分区域的实时路况地图,地图上会用红黄绿区分显示主要道路的,拥堵、缓行、畅通等状况。除此之外,试点的鼓楼区还拟将全区49个公共停车场约5 700个停车位接入这个智能交通管理系统,市民可通过登录网站、发送手机短信、拔打电话等方式查询停车位信息。同时,在市区内各主要干道和路口或将布置停车诱导屏,滚动播出前方路段交通状况,并显示附近各个公共停车场的空闲停车位,到时候市民只要看滚动信息就可获知停车位状况。
通过该获取该系统的信息,普通市民可以在出行前很方便地了解到需要经过路段的路况,从而合理安排出行方式,如选择公共交通以避免车位欠缺。而且,即使是自驾出行,也能方便地避开堵车的路段,进而节约到达目的地的时间,并且可以快捷地找到停车位,这样不仅可以大大缓解交通压力,也能节约盲目找车位所消耗的能源。
智能停车场逐步投入使用
另据报道,鼓楼区政府机关大院大门口西侧的智能停车场已经建设完毕,该停车场全智能化管理,在下班时间也可向公众开放。该停车场的停车位可以提前预约,并且可以进行手机刷卡停车,收费方式也有手机刷卡、拔打电话、发短信等多种方式。不过目前由于相关技术标准亟需完善,预约停车功能也只是在实验阶段。
未来,随着物联网技术的深入发展,这种停车场将会与信息网络更深层次地结合,通过放置传感器及RFID读卡器,更可以与车内相应的传感器及通信设备配合,实现自动停车自动扣费,并且通过智能化监控系统实施更加有效的安防及车辆管理。据业内专家介绍,智能停车系统的基础技术已经日趋成熟,随着行业标准的完善,类似功能更全,管理更优化的智能停车场有望在更大范围内推广。
智能交通在全国范围内掀起波澜
纵观全国,面对汽车使用群体的迅速增长,城市交通也面临着越来越大的压力,各地都在探索物联网技术在交通上的应用。据报道称,位于海口市人民公园的地下全自动化智能机械式停车系统停车场即将启用,该停车场位于出入海秀东路的商业中心区,市民在地下停车场停放车辆后,就可以直接进入人民公园或通过宾园天桥、大英天桥进入海秀东路商业中心地带。目前主体结构、园林绿化和设备安装已基本完毕,届时将有助缓解海秀东路停车难的问题。
除福州、海口外,佛山也在布局智能停车场。据报道,今年佛山禅城区将根据实际情况,争取在2011年内建设多个立体停车场,为社会多提供1000个停车位。其中佛山乐园智能停车楼将成为示范工程,该停车楼全面实施智能化,存取车刷卡在90秒内即可完成。
相比智能停车场的大规模建设,交通工具本身的自动化程度也在逐步提升。目前车内的自组网技术已经十分成熟,一辆汽车运行过程中的关键信息已经能实时汇总于汽车的控制核心之中,随着RFID等近距离通信和组网技术的发展,汽车之间的信息交流也初现端倪,通过车与车之间的通信,车内控制系统可以自动判断邻车的运行状况,继而作出危险预警、自动驾驶等动作。该系统有望大幅度较少车辆擦碰,继而缓解交通拥堵。智能交通全面实现还需时日