1.引言

       交通的发展水平决定着国家的综合实力。随着经济的发展，交通形势也日益严峻，机动车数量大量增加，交通拥堵严重，交通综合管理水平不高，解决交通拥堵已迫在眉睫。因此急需一套科学并行之有效的智能化交通管理系统。

智能交通系统是指运用先进的电子信息技术、数据通信技术、自动控制技术、网络技术以及计算机技术应用于交通运输管理体系而建立起的一种实时、准确、高效的交通管理和控制系统，可以提高交通运输效率，缓解交通阻塞，提高路网通过能力，减少交通事故，降低能源消耗，减轻环境污染。

目前我国智能交通系统还处于初级阶段，各相关部门独自展开研究，缺乏系统性、可操作性强的框架体系方案。国内市场的智能交通中高端产品以国外品牌为主，关键核心技术依赖于进口。即使是发展速度最快的智能导航产业与智能交通管理行业也是如此。为了促进智能交通系统的发展，下面简述一种基于物联网的智能交通系统架构设计方案。

2.基于物联网的智能交通系统设计框架

基于物联网的智能交通系统，是以交通信息采集技术为基础，以先进的物联网平台为核心，利用多种高精度传感器设备、实时准确地采集车辆、道路、违章、基础设施状态等信息，并依靠物联网络实时传送信息，对信息进行处理，为出行者提供服务，提高城市的交通安全。

（1）设计方案

从总体设计方案上看，整个系统包括基础环境建设、技术体系研发以及服务客体的建设和运营三个部分。基础环境的建设包括硬件环境和软件环境，其中，硬件环境主要包括构成物联网基础架构所必需的通信设备、高精度传感设备、RFID以及计算机、服务器、工作站等硬件平台。软件环境主要包括软件开发、人工智能、神经网络、感知理论、最优化理论等智能算法的研究。总体设计方案图如图1所示。

（2）体系结构

从体系结构划分，基于物联网的智能交通系统可由若干子系统组成，通过系统集成将道路、出行者和车辆有机地结合在一起，加强三者之间的联系。这里设计的智能交通系统所服务的对象包括：出行者、车辆以及道路。其中，出行者包括驾驶员、乘车的人以及步行者；车辆分为私家车、公务车、出租车以及公交车等；道路包括其所提供的基础设施，如传感线圈、RFID以及交通信号灯等。针对上述，设计的系统体系结构如图2所示。

3.系统实现技术方案

（1）智能公交系统

智能公交系统的设计目标：通过车站智能系统、车载电子设备系统、道路检测系统、智能调度系统实现公交系统的电子化、智能化，其主要便于乘坐公交车的人群以及公交公司的智能管理，体现公交系统的优势，实现智能化调度。可采用计算机、网络、通信、控制、信息处理、人工智能系统，设计出一套技术先进、可靠实用、高效的智能交通系统。

主要功能：等车人得到公车的行驶位置；得到下一趟公车到达时间；了解公车行驶路线是否拥堵；乘车人可得到到达某站的预计时间；公交总站智能调度公交车。

定位系统：对车辆进行实时定位，并将位置信息传送至公交控制中心。

数据库管理系统：提供车站、道路信息以及公交车辆的数据库信息管理，可为公交控制中心、车站以及公交车实时提供数据信息。

通信系统：通过无线网络，为公交车及控制中心之间相互交换信息。通过光纤通信，可实现公交车站及控制中心的信息交换。

电子地图系统：为车辆监控和控制中心提供可视化操作环境，调度人员以及等车人员通过电子地图随时掌握线路运营情况。

智能公交系统由三个部分组成：第一部分是安装在公共汽车上的电子仪器，主要的功能是采集车辆的运行信息，然后通过无线网络传输到公交控制中心中；系统的第二个部分是信息中心，它可以接收到公共汽车上的电子仪器发出的信息，然后通过计算处理，将公共汽车的到站时间，路况信息等发送给智能公交系统的第三个部分智能公交站亭。

公交车上的GPS卫星定位系统以及道路上的感应线圈收集车辆位置信息，通过无线网络传输给公交车调度中心。检测公交车在路口进口和路口出口的时间，判断出此段路况的行驶速度以及道路拥堵情况。通过公交车上刷卡信息的反馈可以采集某一时段中的客流信息，制定合理的公交调度方式。各站台设置电子路线图，可以反映公交车运行位置，路线拥堵情况以及下一辆公交车预计到达时间。站台和控制中心可通过光纤连接，传输数据。车辆与控制中心通过无线通信联系，车辆向控制中心传递行车位置、乘车客流量信息，控制中心通过计算、信息统计，进行智能调度，并结合路况信息计算各公交车预计到达每一站的时间，反馈给公交车以及公交站台。

（2）智能车辆辅助系统

智能车辆辅助系统的设计目标：通过车载电子设备系统，实时路况信息系统，最优道路导航系统，车辆碰撞预警系统，疲劳驾驶探测系统，酒醉驾驶探测系统，帮助司机实现驾车系统的电子化、智能化。从行驶路线最优化以及驾车安全性考虑，采用网络通信、控制、信息处理、人工智能、情感计算，设计出一套技术先进、可靠实用、高效的智能车辆辅助系统。

主要功能：从缓解路况拥堵的角度出发，设计最优道路导航系统；从安全性出发，在车体内部设计车辆碰撞预警系统、疲劳驾驶探测仪和酒醉驾驶探测仪等辅助仪器。

定位系统：对车辆行实时定位，并将位置信息传送至交通控制中心。

数据库管理系统：提供路况信息的数据库信息管理，可为驾驶员提供实时路况信息，并结合路况信息计算最优化路径。

通信系统：通过无线网络，实现车辆以及控制中心之间相互交换信息。

电子地图系统：为路况信息监控提供可视化操作环境，控制中心以及驾驶员通过电子地图随时掌握实时路况信息。

导航仪控制系统：根据车辆位置，实时路况等信息，控制中心修改导航仪参数信息，计算最优化路径。

车辆碰撞预警系统：通过智能信息处理、预测，对车辆行驶路线中发生的危险进行预警。

疲劳驾驶探测系统：通过驾驶员面部表情及眨眼时间长短的信息采集，利用感知计算，计算出驾驶员的疲劳程度，实现疲劳驾驶探测系统。

酒醉驾驶探测系统：通过驾驶员位置的探测器分析空气中酒精含量，计算驾驶员醉酒指数，实现酒醉驾驶探测系统。

智能车辆辅助系统由两个部分组成：第一部分是安装在汽车内的电子仪器，其包括车辆导航系统、车辆预警系统、疲劳驾驶探测系统以及酒醉驾驶探测系统。当探测仪探测出行驶路线中会发生碰撞危险，司机疲劳达到一定的指数，或者酒醉达到一定的指数，实现车辆自动熄火。系统的第二个部分是在交通控制中心，通过实时路况信息，修改导航仪中某些路段的参数信息，并计算当前最优化的路线，反馈到车辆的导航仪中，这样避免车辆再挤入拥堵的路况，一方面节省时间，另一方面，尽可能地减小拥堵的范围。

（3）智能道路管理系统

智能道路管理系统的设计目标：通过公交车及出租车的车载电子设备，实现全市路况信息的监控，达到智能化的交通信号灯管理。根据交通流量自动控制信号灯变换，尽可能地降低交通道路拥堵几率，减少车辆等待时间，并可帮助驾驶者寻找最理想的路线。

主要功能：交通控制中心对实时路况信息的监控并计算车辆经过各个路段的耗时；交通信号灯的智能化控制。

数据库管理系统：提供路况信息以及交通信号灯的数据库信息管理，可为驾驶员提供实时路况信息，并结合路况信息智能控制交通信号灯系统。

通信系统：通过无线网络，实现车辆以及控制中心之间相互交换信息。

交通信号灯智能控制系统：根据交通流量自动控制信号灯变换，通过相应的算法，对交通信号灯实现智能控制。

智能道路管理系统由三个部分组成：第一部分是安装在公共汽车以及出租车上的电子仪器，主要功能是采集车辆的运行信息，然后通过无线网络传输到交通控制中心；系统的第二个部分设在交通控制中心，它可以接收到公共汽车以及出租车上的电子仪器发出的信息，然后通过统计、计算处理，计算各个路段车辆行驶所需时间，反馈到电子地图中。第三个部分为智能交通信号灯，交通控制中心在得到各个路段实时信息后，通过人工智能，自动根据交通流量对交通信号灯进行控制。

4.结束语

基于物联网的智能交通系统是未来交通系统的发展方向，可以有效地解决车辆运行过程中所遇到的问题，但要全面实现还存在一定的困难，如需要对车辆、道路等基础设施进行相关改造，工作量大，需要大量的资金投入等问题。但相信随着科学技术的不断发展以及我国各相关部门的重点关注，相信在不久的时间内一定可以克服这些困难，让交通更好地服务于我们。