公路运输与物联网系统优化方案

（一）RFID技术在公路运输中的应用

1.在公路运输中应用RFID技术的必要性

随着全国高速公路网络规划的逐步建成和完善，高速公路运输在综合运输体系和国民经济发展中起着越来越重要的作用。但是，高速公路运输体系所追求的快速、高效和安全，在很大程度上受各类事故和自然灾害等因素的影响和制约。例如，恶劣天气或汽车抛锚引起汽车追尾等事故所造成的损失越来越大，成为威胁人们生命及财产安全的重大隐患。因此，对高速公路车辆进行监测，及时发现各路段及关键点的车辆行驶异常情况并采取相应的应急措施，最大限度减少各类交通事故，是保证高速公路安全、舒适、快速运营的必要手段。

2.RFID技术在公路运输管理上的具体应用

（1）系统概述。采用SP-D300型读写器（最大读写距离可达80m）极高的防冲突性，采用多种防冲突方案，可同时识别200个以上不同的射频识别卡；高速度，Super RFID的移动时速可达200km以上；智能化，RFID与收发器之间可实现双向高速数据交换，使应用灵活，数据安全得到保证。由安装在车辆内携带的超级远距离电子标签、传输处理分站（含发射天线、接收天线、目标识别器）、数据传输接口、地面中心站软件组成。当携带标识卡的车辆通过传输处理分站区域时，标识卡立即发射出具有代表身份特征的射频信号，经目标识别器接收并通过传输处理分站发送到中心站。中心站接收来自传输处理分站上的编码信号，实现对车辆跟踪定位信息的采集、分析处理、实时显示历史数据、存储报表查询打印等功能，使管理人员能及时准确地查询各种信息，方便险情的及时提醒和实时处理，提高和优化高速公路的整体管理水平。路面车辆跟踪定位基站及管理系统涉及计算机软件、数据库、电子电路、数字通信、无线识别技术等方面。在设计方案时，系统以标准的SQL Server 2000数据库进行后台数据交换。

系统总体设计主要体现在以下几点：

1）实现车辆的有效识别和监测，对前方事故及车辆情况进行报警。使管理系统充分体现人性化、信息化和自动化，实现数字公路的目标。

2）一旦发生安全事故，通过该系统立刻可以知道事故现场车辆情况及位置，保证抢险和安全救护工作的高效运作。

3）系统设计的安全性、可扩容性、易维护性和易操作性。

（2）系统原理及构成。公路各分站设备的车辆信息采集处理板将低频的加密数据载波信号经发射天线向外发送；随身携带的标识卡进入高频的发射天线工作区域后被激活（未进入发射天线工作区域标识卡不工作），同时将加密的载有目标识别码的信息经卡内高频发射模块发射出去；接收天线接收到标识卡发来的载波信号，经分站车辆信息采集处理板接收处理后，提取出目标识别码，并经车辆信息传输处理板送至计算机，完成预设的系统功能，从而实现车辆的自动化监控及管理。用一定数量的监测站点（读卡器）按一定间距（约160m）设立在高速公路上构成监控带，可以自动记录各站点通过车辆的编码和通过时间，从而确定车辆在任意时刻在路面所处的位置，便于查询。在事故发生时，能够实现快速有效地处理。

监测管理部分由数据通信接口、HUB、监控主机（含监控管理软件）、打印机、网络终端、防雷设备等组成。其中通信接口是将RS485接口信号转换为监控计算机RS232串口信号；HUB用于设备网络连接；监控计算机（含监测管理软件）及数据库，实现对信息的自动化管理目标，在计算机屏幕上直观动态显示车辆的分布情况，使路面车辆情况一目了然；打印机主要用来打印车辆监测管理报表；网络终端主要是车辆监测信息的网上共享。

（3）系统软件功能。车辆运行安全管理系统软件采用的Delphi2005集成开发工具进行开发设计，该系统是在Windows XP环境下以SQL Server2000数据库为核心并采用C/S与B/S相结合的模式开发而成的目标实时定位跟踪查询、车速监测、事故处理、历史数据查询打印、数据统计、系统设置和联网等功能。

1）目标实时定位跟踪查询。实时查询车辆的动态分布情况及数量；查询高速路上任一车辆当前位置和某一时刻所处的位置，并进行实时跟踪显示。

2）车速监测。对车辆在各个区域的车速及前后车辆情况进行监测。对前方有突发事故或其他异常情况进行报警提醒。

3）事故处理。当某路段发生事故时，可迅速确定事故发生地点、车辆数量及身份等信息，为事故处理迅速提供准确的依据，将损失减少到最少。

4）历史数据查询打印。可查询指定日期、指定车辆在任意路段的具体情况，查询和打印相关信息。

5）数据统计。将各类信息统计汇总，按指定的格式统计事故发生路段分布，提供各路段的车辆、车速情况表等。

6）系统设置和联网功能。设置系统的数据库连接，并提供基于Web的查询系统，能确保相关人员通过网络准确、及时地了解高速公路上各车辆的具体情况。

（二）GPS技术在公路运输中的应用(www.xing528.com)

1.GPS技术在公路运输中的运作模式

汽车导航系统是在GPS基础上发展起来的一门实用技术。它通常由GPS导航、自律导航、车速传感器、陀螺传感器、微处理器、CD-ROM驱动器、IJCD显示器组成。它通过GPS接收机接收到多颗GPS卫星的信号，经过计算得到汽车所处位置的经纬度坐标、汽车行驶速度和时间信息。它通过车速传感器检测出汽车行驶速度，通过陀螺传感器检测出汽车行驶的方向，再依据时间信息就可计算出汽车行驶的动态轨迹。将汽车实际行驶的路线与电子地图上的路线进行比较，并将结果显示输出，可以帮助驾驶人员在正确的行驶路线上行驶。

通过采用GPS对车辆进行定位，在任何时候，调度中心都可以知道车辆所在位置、离目的地的距离，同时还可以了解到货物尚需要多长时间才能到达目的地，其配送计划可以精确到小时。这样就提高了整个物流系统的效率。另外，借助于GPS提供的准确位置信息，可以对故障或事故车辆实施及时的援救。

GPS目前在客货运输中的应用模式类似于手机运营商的模式，即使用人（单位）购买信号接收终端后，安装在需要监控车辆上，则该车辆的行驶信息即开始通过终端发送到运营商的服务器上。使用人采用Web网页或软件方式从运营商的服务器上获取车辆信息或下达管理指令。

目前管理方式主要有B/S式和C/S模式两种。B/S模式：通过浏览器登录运营商网站，使用人（单位）输入对方授权的用户名和密码，即可监控或管理自己的车辆，优点是在任何地点，只要有一台可上网的电脑，即可随时监控，缺点是相关功能减少；C/S模式：使用单位或个人在固定监控计算机上安装客户端程序，运行后自动登录运营商服务器，监控本单位的车辆。优点是监控、管理的选项多、功能多，缺点是监控地点固定。根据实际情况，也可以上述两种模式同时使用。运营商系统平台涉及通信网关技术、小负荷条件下海量信息发送技术、车载设备驱动技术等；车载终端平台则涉及不同条件下触发信号采集、判断、后续动作实施技术，TCP/UTP两种链接方式的兼容技术，集成身份识别技术，如IC卡、指纹识别器、加密u盘等；终端软件则涉及区域查询、电子地图分析、数据库技术等。

2.GPS技术在公路运输管理上的应用

（1）车辆跟踪、定位。利用GPS和电子地图能够实时显示出车辆的实际位置，并放大、缩小、还原、换图；能够随目标移动，使目标始终保持在屏幕上；能够多窗口、多车辆、多屏幕同时跟踪；可对重要车辆和货物进行跟踪运输。

（2）资料信息查询。提供主要物标，如旅游景点、宾馆、医院等数据库，能够在电子地图上根据需要进行查询。查询的资料以语言及图像的形式显示，并在电子地图上显示其位置。同时，监测中心可以利用监测控制台对区域内任意目标的所在位置进行查询，车辆相关信息将以数字形式在控制中心的电子地图上显示出来。

（3）出行路线规划。规划出行路线是汽车导航系统的一项重要辅助功能，包括：①自动路线规划：由驾驶员确定起点和终点，由计算机软件按照要求自动设计最佳行驶路线，包括最快的路线、最简单的路线、通过高速公路路段次数最少的路线等；②人工路线设计：由驾驶员根据自己的目的地设计起点、终点和途经点等，自动建立路线库。路线规划完毕后，显示器能够在电子地图上显示设计路线，并同时显示汽车运行路径和运行方法。

（4）监控运输车辆。指挥中心可以监测区域内车辆的运行状况，对被监控车辆进行合理调度。指挥中心也可随时与被跟踪目标通话，实行管理。

（5）紧急援助。通过GPS定位和监控管理系统可以对遇有险情或发生事故的车辆进行紧急援助。监控台的电子地图可显示求助信息和报警目标，规划出最优援助方案，并以报警声、报警光提醒值班人员进行应急处理。

（三）GIS技术在公路运输中的应用

1.在公路运输中应用GIS技术的必要性

高速公路监控系统主要通过外场设备对现场交通状态实时采集，针对高速公路范围内各种交通状态、交通事件和气象状况，利用建立的数学模型进行相关计算，生成相应的控制策略和控制方案，通过控制人员的确认采用不同的控制方案，通过可变情报板、可视信息等途径反馈给驾驶人员，诱导交通流运行在管理者期望的状态，达到安全、高效的目的。该系统由基于GIS的交通综合监控系统和外场设备控制及其数据采集系统组成。其中GIS的交通综合监控系统主要由GIS地图控制和实时反馈、从外场设备控制及其数据采集系统传输过来的信息、数据的统计与分析、设备管理、信息管理、用户管理等组成。外场设备控制及其数据采集系统主要负责对外场设备的数据采集和控制设置。

随着高速公路的迅速发展，以及车流量的不断增加，现代化的监控系统将越来越多地显示其在公路管理中不可取代的地位。目前，市场上也已经出现了高速公路管理系统，但是，综观这些系统，只是在高速公路管理系统中加入了现代化的设备，并没有充分利用这些设施对高速公路进行整体上地管理和监控。高速公路本身是一种地理对象，由此我们想到，可以把地理信息系统的知识引入到高速公路的管理中去，从而实现对高速公路整体上的管理，同时辅以办公自动化技术、计算机网络技术等以实现高速公路真正意义上的现代化的管理及监控。

2.GIS技术在公路运输管理上的应用

近年来，地理信息系统在交通领域的应用已逐渐普遍，并已取得了很大的经济效益与社会效益。随着经济的快速增长，我国的高速公路建设发展极为迅速。在如此广泛的范围内，实现高速公路的各类信息管理与查询，桌面级的GIS应用已不能满足要求，可移动办公势在必行，基于网络的GIS（Web GIS）经过近几年来的理论探索与应用研究，已逐步应用到高速公路管理中来。高速公路监控系统的输入是反映公路上车辆运行情况的交通参数和交通状况，这些信息经监控系统分析、处理、判断后，可发生指令，控制道路情报板，变更其显示内容，实施对交通流地调节和控制。其性能的优劣，在一定程度上取决于车辆驾驶员能否协调配合工作，接受系统的调度和指挥。据高速公路监控系统运行资料表明，它不仅能改善高峰期间车辆行驶的平均速度，增加高峰期间的交通量，减轻交通堵塞程度和缩短车辆延滞时间，同时也能大大减少交通事故和保证交通安全，节约燃料和减少车辆的磨损，缩短运输时间，减少污染，发挥高速公路快速、安全、舒适和高效率的功能。监控系统具有较为显著的经济效益、社会效益和环境效益。从发达国家公路管理的发展来看，随着计算机硬件性能的大幅度提高、价格不断下降以及GIS软件技术的日益完善，通过引入Web GIS技术以进一步丰富、完善和提高公路监控方法和手段，已经成为高速公路监控系统发展的必然趋势。