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研究智慧交通系统关键技术
摘要:本文以智慧交通系统作为研究对象进行分析,交通运输是国民经济发展的基础性、先导性产业,交通运输的发展对推动经济社会的进步发挥了重要作用。随着信息技术的快速发展,智慧交通成为交通运输发展的新方向,也是未来交通运输发展的重点。本文首先对智慧交通进行概述,提出智慧交通系统建设中的一些关键技术内容以及面临的问题和发展机遇,希望可以为相关研究工作开展提供一定的参考和借鉴。
关键词:智慧交通;数据处理;控制;应用
智慧交通系统是面向智慧城市的智能交通基础设施、智慧设施设备、智慧基础平台、智慧服务和智慧治理组成的一个有机整体,其核心是应用先进技术实现行业整体管理水平的提升。基于物联网的城市基础设施与智能化装备(如车辆、行人等)通过有效的感知和互联互通,形成能够精准感知城市交通需求并提供高效服务的智能基础平台。智慧服务是指通过对用户的精准服务和及时响应,实现城市交通管理的高效运行。
1智慧交通概述
智慧交通是指利用先进的信息技术和通信技术,将道路、车辆、交通设施等要素连接起来,并融合集成各类智能控制设备,从而实现对交通信息的收集和处理,并对交通资源进行优化配置的过程。智慧交通系统在智能交通、智能城市以及智能电网等方面具有重要作用。
在智能交通中,先进的信息技术被广泛应用到道路交通管理和公共服务中,智慧交通主要包括以下几个方面:一是大数据分析。智慧交通系统通过整合和分析城市道路、车辆以及行人等方面的数据信息,能够及时发现并解决城市道路交通问题;二是人工智能。智慧交通系统可以对各种交通事件进行实时检测、分析和处理,并能够对行人和车辆进行预测和管理;三是自动驾驶技术[1]。通过应用自动驾驶技术,可以实现自动驾驶车辆在城市道路上的行驶。在智能城市建设中,智慧交通系统也发挥着重要作用。一是智能化管理系统。通过应用先进的智能管理技术,能有效提高道路通行效率和道路通行能力;二是数据资源共享平台。智慧交通系统可整合各类数据资源,并对其进行共享和交换,从而实现数据资源的共享与利用,通过应用智能化车辆导航系统,可以提高驾驶员的出行效率,并减少驾驶事故发生的概率[1]。
2智慧交通系统关键技术要点分析
2.1交通要素的准确标识与感知
交通要素的准确标识与感知是智慧交通系统建设的基础,感知技术是实现信息交互的基础,针对城市交通管理和服务需求,智慧交通系统应实现对多种交通要素(如车辆、行人、道路、设施等)的准确标识与感知。利用空间信息技术、移动通信技术,为车辆和行人提供实时的位置服务。通过北斗定位技术实现对车辆的精准定位,基于云计算技术提供高效、便捷的出行信息服务。通过基于人工智能的视频识别技术实现对行人和车辆的自动识别,并提供精准的出行信息服务。采用 RFID等物联网技术实现对城市道路交通设施(如道路护栏、标线、路灯等)的远程控制与管理。针对交通设施,利用 GPS+北斗双模定位技术实现对各种设施的实时定位与追踪,并提供准确的路径规划,利用5G网络支持更快更精准的定位和更高带宽需求,以更高带宽和更低时延实现对各类交通设施设备(如车载导航系统、自动驾驶车辆等)定位和信息交互。通过基于5G网络支持的低延时需求,以低时延通信技术为支撑,实现对各类交通设施设备(如车辆、行人、道路等)的远程控制和管理。利用基于人工智能的图像识别技术,对城市道路上各种类型(如车辆)目标进行精准识别与分类。通过基于深度学习的目标识别技术实现对道路上不同类型车辆目标(如机动车、非机动车等)进行精确识别,并提供精确路线规划服务。
2.2智慧交通云技术
随着云计算和大数据技术的发展,智慧交通云技术以云计算为基础,融合大数据和人工智能等先进技术,构建交通云服务体系。智慧交通云技术包括两方面内容:一是数据共享,即不同层级的数据资源实现信息共享;二是算法模型,即利用先进算法和模型实现数据资源的开发利用。首先,建立大数据存储与管理系统。构建包括交通业务数据库、交通地理信息数据库和交通运行数据库等在内的数据资源管理系统,对海量数据进行存储、加工处理和分析挖掘,并实现对数据的综合管理、动态监测和安全保护;其次,建立算法模型库。通过人工智能算法对采集的各类信息进行分析处理,挖掘其中蕴藏的规律并提出具有针对性的解决方案,并将其应用到实际系统中;最后,建立应用场景库。基于大数据和人工智能技术,利用大数据分析和挖掘技术对实际系统进行分析处理并发现其规律或特征,提出具有针对性的解决方案并应用于实际系统中,通过上述两方面的工作实现智慧交通云技术,如图2:
2.3数据处理技术
智慧交通系统的核心是数据,只有大量、高质量的数据才能构建交通大数据平台,从数据获取的角度来看,可以通过建设交通基础数据库、应用交通大数据平台、交通大数据管理平台,实现交通基础数据和业务数据的集中管理。从数据应用的角度来看,可以通过建立面向政府决策、公众出行、企业服务等多个场景的行业大数据平台,实现行业整体管理水平的提升。基于智慧交通系统中产生的海量数据,应重点加强以下技术研发:一是基于多源异构数据融合技术,构建大范围、多尺度、高质量的交通大数据资源池;二是基于数据挖掘技术,建立与行业管理需求相匹配的交通大数据分析模型;三是基于云计算技术,构建大数据平台和基础设施;四是基于互联网和物联网技术,构建基于云计算和物联网技术的感知网络体系。
此外,还应加强对海量、多源、异构数据处理关键技术研究:一是人工智能、机器学习等核心算法;二是大数据分析关键技术;三是大数据安全关键技术[2]。:
2.4集成技术
智慧交通系统包含多种应用场景,对应用集成技术要求较高,主要包括业务应用系统集成、数据集成、平台集成、硬件和软件集成。第一,业务应用系统集成:业务系统集成是指通过对传统交通管理与服务的信息化改造,实现传统交通管理与服务向智能化、集约化、协同化发展的过程;交通管理业务应用系统包括公众服务类和行业管理类,其中公众服务类主要包括交通信息查询和发布、预约出行、共享单车预订和使用、票务服务等;行业管理类主要包括交通规划决策支持、道路施工监管、综合执法监管等。针对不同的业务应用,可以采用不同的集成技术。第二,数据集成是指通过对传统交通运输行业数据资源进行整合,将采集到的实时数据以及历史数据进行统一存储,并在此基础上进行分析处理,通过对数据的再利用实现数据价值的提升,行业数据主要包括城市公共交通出行信息数据、高速公路车流信息、电子收费车道通行信息等。针对不同的应用场景,可采用不同的数据集成技术,如实时路况查询和发布技术、路网运行态势感知与分析技术、高速公路电子收费和交通诱导技术等。
2.5应用场景
智慧交通系统将基于现有数据,利用大数据、人工智能等技术,通过采集交通数据,构建多维度的交通模型,并根据模型结果制定科学合理的交通管控策略,提升交通通行效率,保障安全出行。智慧交通系统应用场景涵盖了城市道路、高速公路、轨道交通、客运枢纽、旅游景区等多个领域,城市道路应用场景包括城市道路拥堵监测、拥堵治理、红绿灯智能控制等;高速公路应用场景包括高速公路路段运行监测与预警、高速公路异常事件监测等;轨道交通应用场景包括轨道交通线网运行监测与分析、轨道交通客流预测等;客运枢纽应用场景包括客运枢纽运行监测与分析、客流预测等。
智慧交通面临的机遇和问题
3新时代下的智慧交通发展机遇
3.1发展机遇
第一,智能交通发展与智慧城市建设同步推进。智能交通系统通过将先进的信息技术、控制技术、通信技术与交通基础设施、车辆装备及运行管理等相结合,实现了对交通状态的全面感知、准确分析、实时预测和自动控制。智慧城市的发展,为智慧交通提供了广阔的应用场景。可以预见,未来智慧城市和智能交通的融合发展,将是智慧城市建设中重要的组成部分。第二,智能交通系统是实现城市绿色交通与节能减排的重要技术手段。当前,我国智能交通系统建设和发展已经取得了较大成就,在提升城市公共服务水平、促进城市绿色交通发展方面发挥了重要作用[3]。
3.2新时代智慧交通发展中的问题和挑战
目前,智慧交通的发展面临诸多挑战,刘经南从四个方面进行了分析:第一,我国交通信息化的水平与发达国家相比还有一定差距,信息化建设还存在着发展不均衡、不协调和不充分等问题。第二,我国智慧交通系统的建设仍存在一定的安全隐患,从目前来看我国的交通安全形势比较严峻,主要是道路交通安全问题没有得到有效解决。第三,我国城市智能交通建设面临着一系列共性问题。目前,我国城市智能交通发展还存在着政策体系不健全、标准体系不完善、建设水平不高、资金投入不足、安全保障不足等问题。虽然智慧交通在发展过程中取得了一些成果,但是从总体上来看还是存在着一些问题,比如信息化建设存在着“重硬件轻软件”的现象;相关标准体系还不健全;行业管理体制机制还需进一步完善;以及相关专业人才缺失等。建议从政策制定、技术研究、行业管理等多方面着手推动智慧交通的发展,希望通过这些措施来解决以上问题,并结合当前的发展趋势来对智慧交通进行研究和探索。
3.3智慧交通发展建议
第一,制定统一标准体系。为了保证智慧交通的发展,应制定统一的标准体系,加强技术交流与合作,提高智慧交通建设水平。由于交通管理涉及到不同部门和地区的利益,因此需要在管理部门、企业和个人之间建立协调机制,形成统一标准体系,协调不同地区的交通管理工作[4]。
第二,加强信息技术研究。随着智能手机和互联网的普及,人们越来越喜欢利用手机应用程序来获取信息,但由于技术问题,现有的智慧交通系统不能满足人们对信息获取的需求。因此需要加强研究和开发智慧交通信息系统,提高智慧交通系统的可靠性、稳定性和实用性。
第三,强化技术人才培养。加强人才培养是发展智慧交通的关键。在智慧交通发展过程中,应从职业教育入手,对相关人才进行专业培养,提高人才队伍建设水平。此外,应加强行业内技术人才的交流与合作,从根本上提高行业整体水平。
第四,拓展国际合作交流。目前我国在国际合作方面还存在一些问题。为了使我国在智慧交通领域取得更大成就,应加强与世界各国的交流与合作,借鉴国外先进技术和经验,推动智慧交通领域的发展。
4结语
综上,智慧交通系统是提升交通运输行业管理和服务水平的重要手段,其关键技术是行业管理和服务的基础,应从数据共享、算法模型和应用场景等方面入手,充分利用先进技术实现行业整体管理水平的提升。
参考文献:
[1]刘丽娜.智慧交通中大数据应用面临的挑战与对策研究[J].智慧中国,2022(09):78-79.
[2]由冰玉,李佳钰,谢雨梅.我国智慧交通现状及存在问题[J].市政技术,2022,40(05):62-66.
[3]段春利.我国智慧交通发展现状及应用技术研究[J].智能建筑与智慧城市,2021(11):160-161.
[4]刘东波,代磊磊,华璟怡.新技术环境下城市交通智能网联管控关键技术研究[J].中国基础科学,2021,23(02):4-11.
作者简介:李建雄(1985-),男,汉族,甘肃临洮人,本科,中级工程师,主要从事:网络及信息化建设。


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