潘斯航

（長安大學 汽車學院，陜西 西安 710064）

高速公路貨物運輸物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)探討

潘斯航

Pan Sihang

（長安大學 汽車學院，陜西 西安 710064）

隨著高速公路信息化水平不斷提高，公路運輸行業(yè)中通訊信息網(wǎng)絡也正朝著數(shù)據(jù)化、移動化和多媒體化方向發(fā)展，有了全球定位系統(tǒng)、地理信息系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫的建立，使得物聯(lián)網(wǎng)在高速公路貨物運輸方面基本滿足推廣和應用的需要。文中在論述物聯(lián)網(wǎng)基本概念及技術架構(gòu)的基礎上，從3個不同角度對高速公路貨運的物聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)進行探討，主要包括高速公路貨運感知信息綜合處理體系結(jié)構(gòu)、高速公路貨運應用系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)和高速公路貨運業(yè)務運營支持平臺結(jié)構(gòu)，從而為物聯(lián)網(wǎng)在高速公路貨運的推廣和應用提供了有效的技術支持。

高速公路貨物運輸；物聯(lián)網(wǎng)；體系結(jié)構(gòu)

1 概 述

物聯(lián)網(wǎng)是指基于互聯(lián)網(wǎng)、傳統(tǒng)電信網(wǎng)等信息承載體，使所有能夠被獨立尋址的普通物理對象實現(xiàn)互聯(lián)互通的網(wǎng)絡[1]。概括地說就是物物相連的互聯(lián)網(wǎng)，即通過射頻識別（RFID）、紅外感應器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設備，按約定的協(xié)議，把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)相連接，進行信息交換和通訊，以實現(xiàn)對物品的智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡。

從技術架構(gòu)上來看，物聯(lián)網(wǎng)可分為 3層：感知層、網(wǎng)絡層和應用層[2]。感知層由各種傳感器以及傳感器網(wǎng)關構(gòu)成，感知層是物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展和應用的基礎，它的作用相當于人的眼、耳、鼻、喉和皮膚等神經(jīng)末梢，是物聯(lián)網(wǎng)識別物體，采集信息的來源，其主要功能是識別物體，采集信息；網(wǎng)絡層立足于感知層，它是由各種私有網(wǎng)絡、互聯(lián)網(wǎng)、有線和無線通訊網(wǎng)、網(wǎng)絡管理系統(tǒng)和云計算平臺等組成，相當于人的神經(jīng)中樞和大腦，負責傳遞和處理感知層獲取的信息；應用層是物聯(lián)網(wǎng)和用戶（包括人、組織和其他系統(tǒng)）的接口。物聯(lián)網(wǎng)的體系架構(gòu)如圖1所示。

根據(jù)我國物聯(lián)網(wǎng)“十二五”規(guī)劃，物聯(lián)網(wǎng)重點應用領域包括智能交通、智能物流等，每個領域物聯(lián)網(wǎng)應用的質(zhì)量都會給我國整個物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)帶來直接的影響[3]。高速公路 “十二五”發(fā)展規(guī)劃和高速公路“十二五”信息化規(guī)劃為高速公路貨物運輸?shù)奈锫?lián)網(wǎng)整體規(guī)劃提供了一個非常好的支撐，如今 20個?。▍^(qū)、市）實現(xiàn)了高速公路聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控，路網(wǎng)監(jiān)控與信息采集設備布設逐步加密，部分高速公路重要路段實現(xiàn)了全程監(jiān)控；開發(fā)了1:250 000全要素全國公路電子地圖、1:50 000全國農(nóng)村公路電子地圖等；各地建設了超限運輸車輛監(jiān)控、治超監(jiān)測站遠程監(jiān)控等系統(tǒng)，部分省市實現(xiàn)了省內(nèi)監(jiān)測站點治超管理信息聯(lián)網(wǎng)，車輛超載超限率控制在 5%以內(nèi)，在治超工作中發(fā)揮了重要作用。隨著高速公路信息化水平不斷提高，公路運輸行業(yè)中通訊信息網(wǎng)絡也正朝著數(shù)據(jù)化、移動化和多媒體化方向發(fā)展，有了全球定位系統(tǒng)、地理信息系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫的建立，使得物聯(lián)網(wǎng)在高速公路貨物運輸方面基本滿足推廣和應用的需要。

文中在論述物聯(lián)網(wǎng)基本概念及技術架構(gòu)的基礎上，從 3個不同角度探討高速公路貨運的物聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)，包括高速公路貨物運輸感知信息綜合處理體系結(jié)構(gòu)、高速公路貨物運輸應用系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)、高速公路貨物運輸業(yè)務運營支持平臺結(jié)構(gòu)，從而為物聯(lián)網(wǎng)在高速公路貨運的推廣和應用提供了有效的技術支持。

2 物聯(lián)網(wǎng)技術應用于高速公路貨物運輸?shù)闹匾饬x

據(jù)統(tǒng)計，2013年國民生產(chǎn)總值是47.3萬億元，物流產(chǎn)值占國民生產(chǎn)總值的 18%，約為 8.5萬億元，而高速公路貨運總收入為1.2萬億元，大約占物流產(chǎn)值的 14%。因此，必須對高速公路貨物運輸給予高度重視，而高速公路信息技術的發(fā)展在一定程度上提升了高速公路貨物運輸?shù)膶I(yè)化水平，尤其是物聯(lián)網(wǎng)技術在高速公路貨物運輸中的運用更是對公路物流的發(fā)展起到了不可忽視的作用。物聯(lián)網(wǎng)技術的使用提高了高速公路收費管理效率和服務水平。如今，高速公路收費方式大部分是人工取發(fā)IC卡，是以一定間隔在高速公路上或高速公路的入口和出口處設立收費站。但這類收費站通常都存在交通擁擠、現(xiàn)金處理繁瑣、換卡逃費和逃逸交費（駕駛員繞過收費站）等問題。人工收費站會在路中間設置欄桿，只有在付費之后欄桿才會自動升起放車通行。當車流量很大時會排起很長的隊，嚴重影響了車輛的通行效率。隨著物聯(lián)網(wǎng)相關產(chǎn)品技術日益成熟，高速公路智能化不斷提高，將來出入高速不只是取發(fā)IC卡的過程，而是擁有一套完整的高速公路車載信息服務系統(tǒng)的過程?，F(xiàn)有高速公路路段已經(jīng)對高速公路干線、互通立交、隧道等重點路段進行監(jiān)視，一些車流量大的高速公路上已經(jīng)部署全程監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)對交通流量和交通運行情況的監(jiān)視。隨著物聯(lián)網(wǎng)技術應用，高速公路收費、監(jiān)控系統(tǒng)將擺脫傳統(tǒng)的單一收費、監(jiān)控功能，必將與公路沿線行駛車輛測速抓拍系統(tǒng)、卡口車輛識別系統(tǒng)、交通事件檢測和分析系統(tǒng)、車輛多路徑識別系統(tǒng)以及關鍵點氣象信息檢測系統(tǒng)組成智能交通物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，通過后臺核心服務器進行數(shù)據(jù)挖掘、采集、分析和處理等過程，把實時交通路況信息與預測路況信息發(fā)布到高速公路前端可變情報板和高速公路智能車載信息服務系統(tǒng)單元設備上，通過物聯(lián)網(wǎng)智能化技術，最大限度地提高高速公路通行能力和服務能力。

3 高速公路貨物運輸物聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)

高速公路貨運物聯(lián)網(wǎng)以提高高速公路運輸市場競爭能力、增運增收為目標，向貨主提供優(yōu)質(zhì)服務。高速公路物聯(lián)網(wǎng)應用目標：一是提高高速公路運輸效率和安全，二是更好地服務貨主、提高服務水平。文中設計的高速公路貨運物聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)，包括高速公路貨物運輸感知信息綜合處理體系結(jié)構(gòu)、高速公路貨物運輸應用系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)和高速公路貨物運輸業(yè)務運營支持平臺結(jié)構(gòu)。

3.1 高速公路貨物運輸感知信息綜合處理體系結(jié)構(gòu)

高速公路貨物運輸物聯(lián)網(wǎng)感知信息綜合處理體系結(jié)構(gòu)采用經(jīng)典的物聯(lián)網(wǎng) 3個層次體系結(jié)構(gòu)，底層屬于信息識別層，是用來感知數(shù)據(jù)的感知層；第 2層網(wǎng)絡層屬于信息傳輸層；頂層則是信息內(nèi)容應用層。體系結(jié)構(gòu)如圖2所示。

第1層感知層以傳感器、RFID、二維識別碼等技術，實現(xiàn)對“物”的識別。

第2層網(wǎng)絡層通過Internet、專用網(wǎng)、廣電網(wǎng)絡、無線通訊網(wǎng)絡等實現(xiàn)“物與物”之間的通訊和信息的共享。

第 3層應用層是高速公路貨物運輸信息感知中心，實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)下的高速公路貨運的數(shù)據(jù)服務業(yè)務支撐，其中包含多個應用系統(tǒng)。

3.2 高速公路貨物運輸應用系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)

高速公路貨物運輸物聯(lián)網(wǎng)應用系統(tǒng)應結(jié)合高速公路貨運業(yè)務、運營體制，有效集成先進的通訊、自動控制、信息處理、計算機、傳感等技術，提供涵蓋融合通訊、高速公路貨運業(yè)務信息化、輔助運營等端到端解決方案，保障高速公路貨運核心業(yè)務的安全高效和核心資產(chǎn)的增值[4]。文中設計的高速公路貨運應用系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)如圖3所示。

高速公路貨物運輸物聯(lián)網(wǎng)綜合應用系統(tǒng)體系可以為高速公路貨運作業(yè)信息化提供核心平臺支撐，在核心平臺上可以根據(jù)高速公路貨運業(yè)務需求進行快速定制開發(fā)，實現(xiàn)高速公路貨運生產(chǎn)建設智能化、客貨營銷社會化、經(jīng)營管理現(xiàn)代化、安全監(jiān)控可靠化。

3.3 高速公路貨物運輸業(yè)務運營支持平臺結(jié)構(gòu)

高速公路貨物運輸業(yè)務運營物聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)是相對于傳統(tǒng)的物聯(lián)網(wǎng)3層結(jié)構(gòu)的一個4層平臺，其中物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務運營支持平臺（Business Operation Support Platform，BOSP）是高速公路貨運業(yè)務運營物聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)的核心，它與其他客戶關系管理系統(tǒng)（Custom Relationship Management，CRM）、業(yè)務支撐系統(tǒng)（Business Support System，BSS）、運營支撐系統(tǒng)（Operation Support System，OSS）和管理支撐系統(tǒng)（Management Support System，MSS）屬于同一層，如圖4所示。

4 結(jié) 論

在高速公路信息化水平不斷提高的背景下，物聯(lián)網(wǎng)在高速公路貨物運輸方面已經(jīng)基本滿足推廣和需要。文中在論述物聯(lián)網(wǎng)基本概念及技術構(gòu)架的基礎上，從 3個不同的角度探討高速公路貨運的物聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)，包括高速公路運輸感知信息綜合處理體系結(jié)構(gòu)、高速公路貨物運輸應用系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)和高速公路貨物運輸業(yè)務運營支持平臺結(jié)構(gòu)，從而為物聯(lián)網(wǎng)在高速公路貨運的推廣和應用提供了有效的技術支持。

[1]Koshizuka N，Sakamura K. Ubiquitous ID：Standards for Ubiquitous Computing and the Internet of Things[J]. Pervasive Computing，IEEE.2010，9 （04）：98-101.

[2]喻嘩. 鐵路物聯(lián)網(wǎng)應用需求與前景規(guī)劃研究[D]. 北京：北京交通大學，2012.

[3]工業(yè)和信息化部.物聯(lián)網(wǎng)“十二五”發(fā)展規(guī)劃，2011.

[4]孫其博，劉杰.物聯(lián)網(wǎng)：概念、架構(gòu)與關鍵技術研究綜述[J]. 北京郵電大學學報，2010，33（3）：1-9.

U495

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10.14175/j.issn.1002-4581.2015.01.005

1002-4581（2015）01-0018-03

2014?10?11