随着网络技术的发展,数字交通已经可以有效地利用现有交通设施,减少交通负荷和环境污染、保证交通安全、提高运输效率,因而日益受到各国的重视。在中国,交通发展中存在着诸多问题。例如,基础设施短缺与其利用的低效率并道路交通设施不能适应经济发展需要,绝大部分交通设施严重超负荷运作,交通阻塞严重,导致运输效率下降,出行时间大量浪费,加重了城市空气污染;机动车尾气排放已成为城市大气污染的主要来源等。因此,数字交通是应运而生的产物。日前主要从公路交通信息化、城市道路交通管理服务信息化、城市公交信息化等三个方面构建具有中国特色的新一代智能交通系统。
在技术层面,在一系列政策措施的积极推动下,我国数字交通的发展取得了明显成效,多项技术获得突破性进展。但仍存在一些问题,如各城市数字交通建设各子系统尚无法有效协同整合,集成度较低,技术上处于分隔独立状态。
企业方面,目前国内从事数字交通行业的企业有2000多家,主要集中在道路监控、高速公路收费、地理信息和系统集成等环节,有关政策在直接驱动着市场对视频、安防、监控、电子收费等设备以及各种软件开发和系统集成等方面的需求。预计到2020年国内数字交通领域的投入将达到上千亿元,数字交通产业将进入新一轮的快速发展轨道。
当前,通过物联网等新信息技术在交通领域的应用,能够在现有路况下对人、路、车进行有效监控,实现道路利用效率最大化,在一定程度上能够有效缓解当前交通拥堵、尾气排放、空气污染等问题的困扰。目前,数字交通的应用仍存在一定问题,主要集中于产业链仍有待扶持和整合、标准化程度不高、关键核心技术仍由国外把控等方面。
车辆动态管理系统主要由管理中心、无线网关以及车载终端TM三部分组网构成。车载终端由无线星型网终端TM构成,无线网关由无线星型网网关GW构成,管理中心由电脑服务器、通信接口设备等构成。管理中心电脑与无线网关电脑通过LAN网或其他网络,如互联网、GPRS、WiFi以及AD-SL等网络相互连接。网关GW与终端TM之间通过UHF射频信道相互连接。通过先进的信息技术、通信技术、控制技术、传感技术、计算器技术和系统综合技术的有效集成和应用,使人、车、路之间的相互作用关系以新的方式呈现,从而实现实时、准确、高效、安全、节能的目标。
通过车辆动态管理系统的应用,可以显著提高道路效率,使交通堵塞减少约60%,使短途运输效率提高近70%,使现有道路网的通行能力提高2~3倍。车辆在数字交通体系内行驶,停车次数可以减少30%,行车时间减少13%~45%,使用效率能够提高50%以上。
此外,车辆动态管理技术降低了汽车能耗。中国的石油消耗量仅次于美国,居全球第二,石油进口依存度达到56%,交通运输业的汽车耗油占到石油消费的40%。通过车辆动态管理技术,由于平均车速的提高带来了燃料消耗量的减少和排出废气量的减少,汽车油耗也可由此降低15%。
车辆动态管理技术还可减少交通事故。国内每年仅交通事故一项造成的伤、亡人数就达50多万,死亡人数10多万。车辆动态管理技术将大大地提高交通道路管理水平,有效减少交通事故的发生,可使车辆安全事故率比现在降低20%,每年因交通事故造成的死亡人数下降30%~70%。
1. 基于物联网的交通服务平台
为了提升交通运输系统的运行效率,提高交通政府部门的管理水平和服务能力,为社会公众提供便捷、高效、畅达、安全、环保的交通运输服务和信息服务,某公司借助物联网技术,开发了基于物联网的数字交通服务平台。
该系统整体架构包括信息获取、信息传输、信息存储、信息处理和信息应用,共5层。其中,信息获取层主要研发智能的车辆检测终端,通过磁场、超声等传感器检测车辆的占位、速度等信息;信息传输层主要研发实现智能车辆检测终端互联的物联网及其与电信3G网的集成,实现检测信息的低成本运传;信息存储层主要研发用于海量车辆检测信息存储的实时数据库和面向数据高效存取的中间件;信息处理层主要研发用于交通信号灯控制、行车路径规划的规划与预测控制引擎;信息应用层主要研发交通管理、交通信息发布、行车导航等数字交通服务。(见图2-3)
图2-3 基于物联网的数字交通服务平台整体框架
2. 高清汽车牌照自动识别与车辆定位系统
为了实现车辆定位及跟踪、违章自动分析、道路交通状况自动分析及智能诱导,减少车辆拥堵,借助物联网技术,某公司开发了高清汽车牌照自动识别与车辆定位系统。
该系统采用高清SONY公司CCD作为成像单元、采用美国TI公司DSP芯片组作为中央处理器单元、采用Linux操作系统,研制并产业化将摄像机、微处理器、存储器、数字A/D、智能视觉嵌入式软件等集成于一体的高集成度和清晰度的物联网智能视觉传感器,传感器内置聚德公司自主研发的识别率高且性能优异的嵌入式汽车牌照自动识别系统软件,通过对汽车牌照的自动识别实现车辆定位及跟踪、违章自动分析、道路交通状况自动分析及智能诱导。
现场录制大量汽车通过指定区域的视频图像(春夏秋冬、全天候、昼夜24小时的各种车辆、各种牌照、各种速度的汽车前部图像),对已有汽车牌照自动识别算法进行改进提高,通过更全面利用彩色信息改善车牌搜索、分割、识别算法,增加大量新的算法(如小波变换、BP神经网络等)提高牌照搜索、分割、识别的准确率,改进程序软件增加软件鲁棒性,加入软件死机自动侦测增加系统适用性,系统能在风、霜、雪、雨、雾等现实环境影响下对汽车前部视频成像后的图像进行有利于搜索、分割、识别的图像预处理,能在复杂背景下从环境、路面、汽车的图像中快速、准确地分割出汽车牌照,能在干扰严重的图像环境中进行牌照字符的精确分割,能在特征失真的图像中准确识别数字、英文、汉字。
已开发出标清闯红灯抓拍系统,此系统利用先进的光电技术采集路口的实时图像,对闯红灯车辆采用视频识别的方式,检测出车辆的闯红灯行为;高清检测的卡口抓拍系统,系统不需要外部触发源,完全利用摄像机采集的图像进行图像分析车辆运动的轨迹和位置,完成卡口系统的各项功能;利用视频、雷达技术实现移动设备抓拍卡口和超速车辆的功能。为了方便高速公路口收费人员统计、查询车辆的识别情况,将原有的标清30万像素设备进行了升级,开发出130万像素、200万像素车辆号牌识别一体机,大大提高了车辆号牌的识别准确率,同时也能够为用户提供更加丰富的图像信息。
3. 上海市交通综合信息平台
上海市交通综合信息平台通过自建的万兆双环自愈以太环网,实现了市政、交警、城交、铁路、机场、浦东新区等部门和区县,在同一数据接口、通信规范下的互联互通。2008年平台一期建成,在全国首次实现了全市道路交通、公共交通和对外交通领域的车流、客流信息在同一平台的实时汇聚、在线共享。为了应对2010年上海世博会的超大客流的交通组织,上海市交通综合信息平台进行了升级。进一步扩大了数据覆盖范围、数据内容和应用深度,并将应用延伸至世博交通指挥部、世博安保部以及世博运行部等核心机构。在世博会期间,上海市交通综合信息平台成为各指挥系统网络路由的核心、数据交换的数据和协调指挥的依据,在世博交通保障中发挥了不可替代的作用。
目前,上海市交通综合信息平台汇聚了全市路政、交警、港航等6家市级交通管理部门;机场、铁路、码头、出租、地铁等10家交通运营企业的道路交通、公共交通、对外交通各类交通信息数据共240余项。构建了从感知层、传输层到应用层较为完整的物联网体系架构,其中感知层数据来自2.2万组感应线圈、2.5万辆GPS浮动车、334组车牌识别断面、3000余个SCATS交通信号控制路口等交通数据传感设备,以及对1042条公交线路、11条轨道交通线路、732个社会停车场库、2个国际机场、3座铁路客运站的静、动态数据。
通过交通综合信息平台,提高了城市道路系统的管理效率。路政、公安等管理部门实现了快速路交通事件、事故及时发现、快速派单、分工处置的交通事故快速处理;多部门联合研究、制定路边交通信息可变标志布设规范和规划,实现了越江交通设施、市区道路和郊区道路交通信息的联动发布;高架道路入口控制和高架路况信息的协同;地面道路交叉口信号灯周期与交通流量的自适应;为及时调整、制定城市交通政策提供了数据和技术支撑。
当前交通综合信息平台的社会化应用水平尚且不足,下一步将以推进交通信息的社会化开发利用为主要目的,加快数字交通与车联网、移动互联网等产业链交叉融合的应用进程。
4. 物联网感知交通公共信息服务平台
为了有效缓解城市交通拥堵,改善城市交通环境、为广大市民出行提供便利,促进社会经济和谐、稳定、高速发展,某公司通过物联网技术,开发了物联网感知交通公共信息服务平台,逐步实现了交通出行路径引导、实时路况信息发布、车辆信息查询与发布、停车场及泊位信息发布、交通规费电子支付等功能。
该系统基于RFID技术,结合智能视频技术、云计算、数据交换与网络异构、海量终端管理等物联网关键技术,同时研究应用标准、管理规范和信息共享的管理体制和运行机制。围绕“涉车、涉驾运行系统”和“涉车、涉驾运营系统”建设,为兰州市注册登记的30万辆机动车辆安装车辆电子信息卡,在城区交通路网、城市出入卡口全面建设固定式信息采集基站、RFID监管基站、移动基站,建立发卡中心、运行管控服务中心、运营管控服务平台以及相关子系统。物联网感知交通公共信息服务平台系统架构如图2-4所示。
图2-4 物联网感知交通公共信息服务平台系统架构
目前,兰州市已安装车辆电子信息卡82866张,架设RFID路面采集基站80套。
5. 车联网应用示范
为了实现智能化交通管理、智能动态信息服务和车辆智能化控制的一体化网络,某公司应用物联网技术,搭建了车联网应用示范项目。
某公司依托一汽集团构建车载信息服务平台Drive Partner。该平台通过开发和集成业务支撑管理系统,为运营体系提供业务支持,目前已建立了主中心、分中心和子中心框架的运营体系为全国用户提供服务。主中心建立在长春,承担管理职能;分中心根据一汽集团车辆销售情况组建东北、华北、华东、华南、西部五个大区,承担运营职能;子中心分散在全国各大中城市,承担支撑职能。D-Partner平台整体示意如图2-5所示。
图2-5 D-Partner平台整体示意
目前D-Partner平台在全国建立分中心及子中心近270家,服务全国30多个整车厂、150多家大型物流公司及相关政府机构,用户已达10余万人。该平台全天候7×24小时为用户提供包括车辆定位与跟踪、导航服务、车队管理、信息服务(天气、物流)、物流与仓储监管、安全防盗等多项服务。
车联网服务平台在汽车导航、定位跟踪、物流管理、安全防盗等方面具有广阔的发展前景。依托一汽集团研发的车载信息服务平台规模较大,实力较强,在国内具有较强的应用示范效应。
船联网是指基于航运管理精细化、行业服务全面化、出行体验人性化的目的,以企业、船民、船舶、货物为对象,覆盖航道、船闸、桥梁、港口和码头,融合物联网核心技术,以数据为中心,实现人船互联、船货互联及船岸互联的智能航运信息综合服务网络。利用船联网技术,可以实现航道感知与监控、安全控制、环境监测与紧急救助等多种应用。船联网方面的主要应用示范成果如下。
1. 基于RFID的渔船物联网系统
该项目依托海南省海渔厅建设的渔船“身份证”(防拆卸RFID电子标签),在遵南60多个渔港安装远距离感应设备,实现在港、离港渔船数据的及时掌握,在台风天气及南海休渔季节可对渔船进行精确管理及灾难救助服务,实现渔船数据多维度统计分析、提升渔船的行政管理水平。运用电子标签独立寻址设备实现渔船数据的即时获取、辅助海监执法和防止船舶信息伪造,实现作业船只与港口的电子监管、捕捞作业安全保障体系建设。
该系统包括渔船数据清理整合系统、渔船电子标签管理系统、造船船网工具指标管理系统、渔船检验管理系统、渔船登记管理系统、渔船捕捞许可管理系统、燃油价格补贴管理系统、渔港管理系统等。
当前项目已完成渔船三证管理、实船数据清理、全省60多个渔港感应设备安装及渔港管理系统研发,系统已投入试运行。
2. 港域航道信息监测及发布系统
为了使港口管理部门实时掌握有关海域环境的各种动态数据,指导海域交通,应对海上溢油、海难等突发事件,为公众提供现代化的导助航信息服务,某公司借助物联网技术开发了港域航道信息监测及发布系统。
该系统融合船舶自动识别系统(感知船舶)、遥测遥控系统(感知航标)、水文气象系统(感知港域环境)以及网络、通信、卫星定位、电子海图处理等技术,针对航海保障、航政管理、航海者和海洋经济参与者的需求,建立基于物联网、主要服务于海上交通的港城航道信息监测及发布系统,该系统平台具有高健壮性、高安全性、高效率、高精确度的特点。为用户提供基于地图引擎的在线实时AIS(船舶自动识别系统)、航标、锚地、航道、泊位、地名、水深点、360度全景点、航路全景等多种要素的定位显示与查询等服务,还可以提供海事公告、法律法规、水文气象、航标信息、航行及靠离泊方法、AIS数据分析、用户反馈等服务,有效保障航海者及船舶的安全。
该系统由基于物联网的港域航道信息监测及发布系统、基于多源信息的航道基础数据库、能见度数据智能分析系统、风力数据智能分析系统、流数据智能分析系统、港口航道气象信息预测系统等六个子系统组成。
该系统平台由一个主中心、若干港域分中心及客户端组成。港域分中心的作用是通过网络将港域航道监测系统、助航信息发布平台、环境及安全监测等系统的监测数据进行聚合,并与主中心进行数据同步,统一向政府部门和社会提供公益服务。
服务平台在设计上考虑实现对多个港口甚至多地域和国家港口的多源数据服务融合的需要,采用基于开放、标准化技术的云服务体系,为系统的扩展提供保证。
平台的服务体系来自各个相关监测单元的物联网信息以服务的形式聚集融合到平台主数据中心,平台将聚合过来的信息进行智能分析、存储,可面向政府相关部门、相关企事业机构、个人等提供信息检索、决策分析等公共信息服务。
数字经济在物流领域中的典型例子包括DIVA、货车帮以及民用直升机送行支持服务管理平台。
1. DIVA
北京大海云川科技有限公司(以下简称“海云数据”)成立于2013年,主要致力于为企业提供大数据整体运营与分析服务,依托于计算机数据视觉、数据算法等技术,探索大数据的潜在商业价值,为不同行业用户提供基于数据交互可视化的整体产品,实现将大数据应用于分析、决策和预判等领域。基于自身核心产品图易,海云数据在航空、警务等方面都有卓越发展,在2016年获得了工信部颁发的大数据行业领军企业奖和2016年度机场峰会颁发的机场信息化贡献奖。海云数据旗下的DIVA是一款可供于航空业决策层进行实时分析、可视分析的产品。DIVA从业务结构上来讲,基本上分成了四个模块:服务保障模块、旅客信息平台模块、安全监管模块,以及机场运营数据分析模块。DIVA通过整合和对比分析各家航空公司运营、财务、综合生产、地勤方面的数据信息和KPI的考核信息,帮助航空企业决策层对企业的状态进行实时分析。
2. 货车帮—公路物流信息平台
贵阳货车帮科技有限公司(以下简称“货车帮”)成立于2014年,是一家公路物流互联网企业。货车帮主要提供全国公路物流信息及交易服务、货车金融及车辆后服务,产品主要功能包括查找货源、订阅货源、发布货源、找货找车、停车场、新车二手车交易等,提升司机找货效率,减少空驶,保证货主能够及时调配车辆,保障运输。公司采用双品牌战略,即面向货主端的“物流QQ”和面向司机端的“货车帮”,已建成覆盖全国所有地市的物流信息平台。截至2016年8月,货车帮诚信注册车辆会员超过230万。货车帮根据货运司机、物流货运公司、仓储企业和城市货运车辆需求开发的货车帮—公路物流信息平台主要产品包括物流QQ-PC端、物流货车帮-APP、全国公路物流指数。通过物流QQ和“货车帮”应用软件,以信息数据为供需方进行有效对接,以信息流引导物流和资金流朝着合理的方向运动,让社会资源得到最大限度的节约和合理运用。同时,通过与阿里云合作,货车帮大数据平台利用物流QQ和“货车帮”APP每天获得的货运数量、交易额等数据信息,打造了“全国公路物流指数”,用于客观实时反映全国公路物流资源和运力情况。物流企业可直接在服务平台获得用户需求信息,进行规模化定制,减少资源浪费,满足用户多样化、个性化的需要,使企业和消费者都能从中受益。2016年数博会期间,货车帮以“互联网+物流”提升公路物流行业效率获得李克强总理称赞。
3. 民用直升机送行支持服务管理平台
哈尔滨飞机工业集团有限责任公司(以下简称“哈飞公司”)成立于1952年,是隶属于中国航空工业集团公司的大型国有骨干企业,是我国直升机、轻型多用途飞机科研生产基地。哈飞公司2016年推出的民用直升机运行支持服务管理平台主要以运用大数据技术提高民用直升机运营的安全性、经济性和保障性为主要目标,分析研究设计数据、保障数据、使用数据之间的关联,构建民用直升机运行支持的大数据环境,通过使用数理统计和逻辑判断工具,提升民用直升机的飞行安全,提高民机运营支持效率。该管理平台面向用户个性化需求,研究基于云计算和大数据技术的民用直升机产品支援服务技术和服务模式,建立快速响应机制,开发基于国际互联网的支援服务系统,提供直升机产品支援在线服务。民用直升机运行支持服务管理平台对于改变当前国内基于执行文件的民用直升机运作方式、提高服务保障工作效率、提高我国民用直升机生产和运营水平具有重大的推动作用。
数字经济在交通方面给大众带来了更多的福利。作为国家重点支持的高科技产业,数字产业进入了高速发展的时期,其日新月异的技术为城市交通改善提供了许多新的突破点。通过合理的管理控制措施来改善城市交通系统的软件,将能够更为有效地提升城市交通的服务水平。
数字经济在车辆动态管理方面的应用,可以显著提高道路效率;而且车辆动态管理技术降低了汽车能耗、减少了二氧化碳等尾气的排放,对环境保护做出了贡献;有效减少了交通事故的发生;开发了基于物联网的数字交通服务平台,为社会公众带来了许多日常交通的便利。
总的而言,数字经济在交通物流中的应用可以从总体上提高物流效率,降低物流成本,提高物流企业竞争力。在运输和配送环节,能够优化运输路线、提高运力利用率、缩短运输时间、监控运输过程、降低安全事故率、减少工作人员,从而降低运输和配送成本。在库存管理中,能够进行自动出入库和盘点操作,实时准确掌握商品的库存信息,进行自动补货,减少作业时间,降低人工出错率,节省人力成本,降低库存水平,提高库存管理能力从而降低仓储总成本。