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摘要：介绍了物联网基本技术、基于物联网技术的ITMS的系统架构，分析了物联网技术在ITMS中的应用领域、发展方向，并阐述了要实现物联网技术在ITMS中应用所需的关键技术及技术难点解决思路。
关键词： 物联网；智能交通管理系统；交通执法管理；交通信号控制；交通诱导；RFID技术
中图分类号：C35文献标识码： A
智能交通行业中无处不在利用物联网技术、网络和设备来实现交通运输的智能化，其与物联网的结合是必须的也是必然的。因此，对物联网技术在智能交通管理领域如何应用进行探究就很有必要，可以进一步促进物联网产业和智能交通产业的发展。
1物联网基本技术
目前，物联网在国内最被普遍引用的定义是：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连接起来，进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。
2基于物联网技术的ITMS的系统架构
物联网的体系架构由感知层、网络层、应用/中间件层组成，如图2.1所示。
图2.1 物联网体系架构
感知层主要实现智能感知功能，包括信息采集、捕获、和物体识别。感知延伸层的关键技术包括传感器、RFID、自组织网络、短距离无线通信、低功耗路由等。网络层主要实现信息的传送和通信，又包括接入层和核心层。网络层可依托公众电信网和互联网，也可以依托行业专业通信网络，也可同时依托公用网和专用网，如接入层依托公众网、核心层依托专用网，或接入层依托专用网，核心层依托公众网。应用/中间件层中，中间件层主要实现网络层与物联网应用服务间的接口和能力调用，包括对业务的分析整合、共享、智能处理、管理等，具体体现为一系列业务支撑平台、管理平台、信息处理平台、智能计算平台、中间件平台等。应用层则主要包括各类应用。
3物联网技术在ITMS中的应用
（1）交通执法管理
目前，对于违章行驶行为，采用的是人工纠察和图像捕捉违章行为，具有不可靠性和随机性。基于RFID技术的交通管理系统结合“电子眼”，利用地感信号和“时空差分”等技术对逆行、超速、路口变道等违章行为实现准确的检测与判定，信息数字化实现交通违规、违章的处罚。
在特定情况下，公安部门往往需要对于某些特定车辆在某特定区域内运行状态全过程进行记录及回溯。基于RIFD技术的交通管理系统通过前端基站对车载标签的识读以及后台信息系统对于数据的有效管理，提供查询服务，并支持查看历史过车记录的详细信息，以及查询结果的数据分析功能，例如汽车通行记录及统计。
（2）需求管理
对进入交通流量很大的城市中心区域的车辆收取一定的拥堵费，会缓解城市中心区的交通压力，将可能大大改善城市的道路交通缓解以及城市空气质量。伴随着日益恶劣的交通状况，国内的一些大城市如北京、上海、深圳也开始考虑参照国外经验（如新加坡、英国伦敦、瑞典斯德哥尔摩等）采取收取“道路拥堵费”的方式来解决交通拥堵的问题，如果有关的方案最终能获得审批通过的话。那么，基于RFID的智能交通管理系统可以在收费的技术层面发挥巨大的作用。当车辆通过某路口进入收费区域时，设置在路口的基站检测到该车时，即可将与该车相关的信息传入到数据中心，系统会自动将费用从车主的账户中扣除。甚至可以考虑根据车辆在中心区的逗留时间及行程来对收取拥堵费的多少进行调节。
（3）交通信号控制
通过RFID技术可以实现特定车辆的进入控制。通过安装在路口的RFID阅读器，并辅以其他自动控制系统，可以不让特定类型的车辆，或有违章记录的车辆进入某区域或者某路段。通过安装在路口的RFID阅读器，可以探测并计算出某两个红绿灯区间的车辆数目，从而智能地计算路口的交通信号配时。同时，由于RFID具有识别特定车辆的功能，故可以对公交车辆进行识别，从而可以实现公交优先的交通信号控制。另外，根据从RFID信息采集器获得的整个路网的交通流参数，可以对整个路网的交通運行状态进行分析和评估，提前判断出可能出现交通拥堵的区域，然后采取一定的控制措施或者进行交通诱导，消除可能出现的拥堵情况。
（4）交通诱导
交通诱导系统指在城市或高速公路网的主要交通路口，布设交通诱导屏，为出行者指示下游道路的交通状况，让出行者选择合适的行驶道路，既为出行者提供了出行诱导服务，同时调节了交通流的分配，改善交通状况。
（5）紧急事件处理
利用RFID技术、检测及图像识别技术，对城市道路中的交通事故等偶尔事件进行检测，检测出之后对系统进行报警，通知有关部门派遣救援车辆。当救援车辆接受派遣，前往事发地点时，利用RFID对该特定车辆的识别，系统开始对救援车辆的运行进行管理。交通控制中心计算机计算最短行驶路径，使得通过此路径的救援车辆将以最短时间到达出事地点。最后，在救援车辆通过的线路上，可以采用信号优先控制，所有交叉口的绿灯时间调整至最大，保证救援车辆优先通过，从而使救援车辆以最快的速度到达出事地点。同时，系统可以向十字路口的车辆和行人发出警报，告诉他们紧急车辆即将到达。通过此系统，可以提高人员的抢救率和犯罪事件的逮捕率，而且减少了在十字路口由于紧急车辆紧急冲向事故现场而引发的交通事故。
4关键技术
（1）城市交通领域专用RFID标签
虽然目前RFID技术已经比较成熟，有源RFID标签的工作范围已经可达100m，但是尚没有针对城市交通领域专用的RFID的相关研究，从适用性和成本两方面的角度考虑，研究适合城市交通领域专用的RFID技术都很有必要。城市交通领域专用RFID技术的研究需要从以下几个方面考虑：①频段：目前看来，超高频段比较适合车辆管理使用；②存储容量：车辆管理服务对容量的需求，作为以电子车牌为目标的智能交通车辆身份标识与信息载体关键技术，其容量应该兼顾绝大部分车辆的管理服务需求；③工作距离：其工作距离及相关的物理特性应该可以支持绝大部分智能交通（公交信号优先、智能信号控制等）需要、支持远距离机动执法；④功能：是否集成其他通讯功能，比如信息写入，以满足车辆与控制中心交互信息的功能。
（2）基站分布网络的优化
RFID读写器采集到的交通数据能否如实反映该路段的交通运行状态，与读写器在整个路网上的分布有着很大的关系。如果每一条路段都安装读写器，所需费用是十分昂贵的。在期望采集到完整的路网交通信息的基础上，尽可能地减少读写器基站的数目，这就是基站优化分布的宗旨。优化分布的基本思路如下：由于出租车和公交车的运行线路大部分都在车流量比较大的城市主干道和快速路上，因此在行程时间调查的前提下，可结合主干道和快速路的行程时间参数，以及整个城市路网交通流量的参数，提出主干道或快速路上RFID自动识别系统的布设个数和基于图论的读写器布点方案。
（3）多传感深度融合的系统集成关键技术
基于RFID技术、计算机视觉技术、电感传感技术等的多传感深度融合系统集成关键技术是智能交通系统关键技术之一。RFID技术在智能交通管理领域的应用主要有以下两种情况：封闭区域使用或开放道路环境下使用。其中，封闭区域使用可以保证所有车辆装有RFID终端或标签，开放道路环境难以要求所有车辆装有RFID终端或标签。
对于第一种情况，单一RFID技术可以勉强对车辆实现管理，但难以实现优质的管理和服务；对于第二种情况，若不结合其他传感技术，RFID将如“无源之水”。因此，RFID技术与其他传感技术相结合的深度融合应用是智能交通的必然发展趋势之一。
5 结论
基于物联网的智能交通将使交通基础设施发挥最大的效能。通过智能交通管理系统的建设，交通管理者们可以利用多媒体技术、网络技术、卫星定位技术等现代化的管理手段，实时、准确、全面地掌握当前交通状况，预测交通流动向，制定合理的交通诱导方案，实现快速反应，准确、及时地处理交通突发事件，提前消除交通隐患。
[1] Kathawala, Y.A. and Tueck, B. The use of RFID for traffic management. Int.J.Technology, Policy and Management. 2008, Vol. 8, No. 2, pp.111-125.
[2] 徐益平，何君，陈雪丽. 一种智能城市交通控制系统的设计[J]. 电子测量与仪器学报. 2007年增刊.
[3] 李瑞敏. 城市道路交通管理[M]. 人民交通出版社. 2009年9月第1版.
[4] 周洪波. 物联网：技术、应用、标准和商业模式. 电子工业出版社. 2010年7月第一版.
关键词： 物联网；智能交通管理系统；交通执法管理；交通信号控制；交通诱导；RFID技术
中图分类号：C35文献标识码： A
智能交通行业中无处不在利用物联网技术、网络和设备来实现交通运输的智能化，其与物联网的结合是必须的也是必然的。因此，对物联网技术在智能交通管理领域如何应用进行探究就很有必要，可以进一步促进物联网产业和智能交通产业的发展。
1物联网基本技术
目前，物联网在国内最被普遍引用的定义是：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连接起来，进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。
2基于物联网技术的ITMS的系统架构
物联网的体系架构由感知层、网络层、应用/中间件层组成，如图2.1所示。
图2.1 物联网体系架构
感知层主要实现智能感知功能，包括信息采集、捕获、和物体识别。感知延伸层的关键技术包括传感器、RFID、自组织网络、短距离无线通信、低功耗路由等。网络层主要实现信息的传送和通信，又包括接入层和核心层。网络层可依托公众电信网和互联网，也可以依托行业专业通信网络，也可同时依托公用网和专用网，如接入层依托公众网、核心层依托专用网，或接入层依托专用网，核心层依托公众网。应用/中间件层中，中间件层主要实现网络层与物联网应用服务间的接口和能力调用，包括对业务的分析整合、共享、智能处理、管理等，具体体现为一系列业务支撑平台、管理平台、信息处理平台、智能计算平台、中间件平台等。应用层则主要包括各类应用。
3物联网技术在ITMS中的应用
（1）交通执法管理
目前，对于违章行驶行为，采用的是人工纠察和图像捕捉违章行为，具有不可靠性和随机性。基于RFID技术的交通管理系统结合“电子眼”，利用地感信号和“时空差分”等技术对逆行、超速、路口变道等违章行为实现准确的检测与判定，信息数字化实现交通违规、违章的处罚。
在特定情况下，公安部门往往需要对于某些特定车辆在某特定区域内运行状态全过程进行记录及回溯。基于RIFD技术的交通管理系统通过前端基站对车载标签的识读以及后台信息系统对于数据的有效管理，提供查询服务，并支持查看历史过车记录的详细信息，以及查询结果的数据分析功能，例如汽车通行记录及统计。
（2）需求管理
对进入交通流量很大的城市中心区域的车辆收取一定的拥堵费，会缓解城市中心区的交通压力，将可能大大改善城市的道路交通缓解以及城市空气质量。伴随着日益恶劣的交通状况，国内的一些大城市如北京、上海、深圳也开始考虑参照国外经验（如新加坡、英国伦敦、瑞典斯德哥尔摩等）采取收取“道路拥堵费”的方式来解决交通拥堵的问题，如果有关的方案最终能获得审批通过的话。那么，基于RFID的智能交通管理系统可以在收费的技术层面发挥巨大的作用。当车辆通过某路口进入收费区域时，设置在路口的基站检测到该车时，即可将与该车相关的信息传入到数据中心，系统会自动将费用从车主的账户中扣除。甚至可以考虑根据车辆在中心区的逗留时间及行程来对收取拥堵费的多少进行调节。
（3）交通信号控制
通过RFID技术可以实现特定车辆的进入控制。通过安装在路口的RFID阅读器，并辅以其他自动控制系统，可以不让特定类型的车辆，或有违章记录的车辆进入某区域或者某路段。通过安装在路口的RFID阅读器，可以探测并计算出某两个红绿灯区间的车辆数目，从而智能地计算路口的交通信号配时。同时，由于RFID具有识别特定车辆的功能，故可以对公交车辆进行识别，从而可以实现公交优先的交通信号控制。另外，根据从RFID信息采集器获得的整个路网的交通流参数，可以对整个路网的交通運行状态进行分析和评估，提前判断出可能出现交通拥堵的区域，然后采取一定的控制措施或者进行交通诱导，消除可能出现的拥堵情况。
（4）交通诱导
交通诱导系统指在城市或高速公路网的主要交通路口，布设交通诱导屏，为出行者指示下游道路的交通状况，让出行者选择合适的行驶道路，既为出行者提供了出行诱导服务，同时调节了交通流的分配，改善交通状况。
（5）紧急事件处理
利用RFID技术、检测及图像识别技术，对城市道路中的交通事故等偶尔事件进行检测，检测出之后对系统进行报警，通知有关部门派遣救援车辆。当救援车辆接受派遣，前往事发地点时，利用RFID对该特定车辆的识别，系统开始对救援车辆的运行进行管理。交通控制中心计算机计算最短行驶路径，使得通过此路径的救援车辆将以最短时间到达出事地点。最后，在救援车辆通过的线路上，可以采用信号优先控制，所有交叉口的绿灯时间调整至最大，保证救援车辆优先通过，从而使救援车辆以最快的速度到达出事地点。同时，系统可以向十字路口的车辆和行人发出警报，告诉他们紧急车辆即将到达。通过此系统，可以提高人员的抢救率和犯罪事件的逮捕率，而且减少了在十字路口由于紧急车辆紧急冲向事故现场而引发的交通事故。
4关键技术
（1）城市交通领域专用RFID标签
虽然目前RFID技术已经比较成熟，有源RFID标签的工作范围已经可达100m，但是尚没有针对城市交通领域专用的RFID的相关研究，从适用性和成本两方面的角度考虑，研究适合城市交通领域专用的RFID技术都很有必要。城市交通领域专用RFID技术的研究需要从以下几个方面考虑：①频段：目前看来，超高频段比较适合车辆管理使用；②存储容量：车辆管理服务对容量的需求，作为以电子车牌为目标的智能交通车辆身份标识与信息载体关键技术，其容量应该兼顾绝大部分车辆的管理服务需求；③工作距离：其工作距离及相关的物理特性应该可以支持绝大部分智能交通（公交信号优先、智能信号控制等）需要、支持远距离机动执法；④功能：是否集成其他通讯功能，比如信息写入，以满足车辆与控制中心交互信息的功能。
（2）基站分布网络的优化
RFID读写器采集到的交通数据能否如实反映该路段的交通运行状态，与读写器在整个路网上的分布有着很大的关系。如果每一条路段都安装读写器，所需费用是十分昂贵的。在期望采集到完整的路网交通信息的基础上，尽可能地减少读写器基站的数目，这就是基站优化分布的宗旨。优化分布的基本思路如下：由于出租车和公交车的运行线路大部分都在车流量比较大的城市主干道和快速路上，因此在行程时间调查的前提下，可结合主干道和快速路的行程时间参数，以及整个城市路网交通流量的参数，提出主干道或快速路上RFID自动识别系统的布设个数和基于图论的读写器布点方案。
（3）多传感深度融合的系统集成关键技术
基于RFID技术、计算机视觉技术、电感传感技术等的多传感深度融合系统集成关键技术是智能交通系统关键技术之一。RFID技术在智能交通管理领域的应用主要有以下两种情况：封闭区域使用或开放道路环境下使用。其中，封闭区域使用可以保证所有车辆装有RFID终端或标签，开放道路环境难以要求所有车辆装有RFID终端或标签。
对于第一种情况，单一RFID技术可以勉强对车辆实现管理，但难以实现优质的管理和服务；对于第二种情况，若不结合其他传感技术，RFID将如“无源之水”。因此，RFID技术与其他传感技术相结合的深度融合应用是智能交通的必然发展趋势之一。
5 结论
基于物联网的智能交通将使交通基础设施发挥最大的效能。通过智能交通管理系统的建设，交通管理者们可以利用多媒体技术、网络技术、卫星定位技术等现代化的管理手段，实时、准确、全面地掌握当前交通状况，预测交通流动向，制定合理的交通诱导方案，实现快速反应，准确、及时地处理交通突发事件，提前消除交通隐患。
[1] Kathawala, Y.A. and Tueck, B. The use of RFID for traffic management. Int.J.Technology, Policy and Management. 2008, Vol. 8, No. 2, pp.111-125.
[2] 徐益平，何君，陈雪丽. 一种智能城市交通控制系统的设计[J]. 电子测量与仪器学报. 2007年增刊.
[3] 李瑞敏. 城市道路交通管理[M]. 人民交通出版社. 2009年9月第1版.
[4] 周洪波. 物联网：技术、应用、标准和商业模式. 电子工业出版社. 2010年7月第一版.