李曉蘭

（太原市道路運(yùn)輸管理局，山西太原030006）

0 引言

物聯(lián)網(wǎng)作為新一代信息通信網(wǎng)絡(luò)，已經(jīng)成為現(xiàn)代互聯(lián)網(wǎng)通信的重要組成部分。物聯(lián)網(wǎng)的核心和基礎(chǔ)仍然是光纖網(wǎng)絡(luò)或移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)，只是在互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上進(jìn)行了通信覆蓋物的延伸和擴(kuò)展，可以實(shí)現(xiàn)物品與物品之間的信息交換，也即物物相聯(lián)[1]。物聯(lián)網(wǎng)集成了智能感知、識(shí)別和普適計(jì)算等多種技術(shù)，廣泛應(yīng)用于互聯(lián)網(wǎng)融合中，因此又被稱為是繼互聯(lián)網(wǎng)、計(jì)算機(jī)之后的信息產(chǎn)業(yè)第三次革命。物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用非常廣泛，比如實(shí)現(xiàn)智能交通、政府工作、工業(yè)監(jiān)控、廣場(chǎng)照明、空氣監(jiān)測(cè)、物流運(yùn)輸?shù)龋蟠筇嵘松鐣?huì)的信息化水平[2]。

本文重點(diǎn)分析物聯(lián)網(wǎng)在交通運(yùn)輸管理領(lǐng)域的應(yīng)用，比如數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)傳輸和數(shù)據(jù)加工處理，然后設(shè)計(jì)了一個(gè)物聯(lián)網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，描述了物聯(lián)網(wǎng)通信采用的ZigBee協(xié)議，為物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用提供參考。

1 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

物聯(lián)網(wǎng)可以通過各種傳感設(shè)備進(jìn)行信息集成，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的采集、監(jiān)控、連接和互動(dòng)，形成一個(gè)巨大的物聯(lián)網(wǎng)。物聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)了物與物、物與人的集成連接，主要包括三個(gè)層次，分別是感知層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層，詳細(xì)描述如下[3]。

1.1 感知層

感知層是物聯(lián)網(wǎng)皮膚，能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)信息采集，感知層采用的軟硬件設(shè)備包括攝像頭、二維碼標(biāo)簽、RFID標(biāo)簽和讀寫器等，其可以識(shí)別物體采集信息，位于物聯(lián)網(wǎng)的前端，具有重要的作用和意義。

1.2 網(wǎng)絡(luò)層

網(wǎng)絡(luò)層是物聯(lián)網(wǎng)的神經(jīng)中樞，能夠?qū)崿F(xiàn)信息傳輸和處理。網(wǎng)絡(luò)層又可以劃分為支撐層和數(shù)據(jù)層。支撐層包括網(wǎng)絡(luò)管理中心、信息中心、智能處理中心，網(wǎng)絡(luò)層可以將感知層獲取的信息傳遞給服務(wù)器，也可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)，定義數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。

1.3 應(yīng)用層

應(yīng)用層則部署于不同的領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)與行業(yè)化應(yīng)用的結(jié)合，以廣泛提高社會(huì)智能化水平。應(yīng)用層可以為用戶提供一個(gè)強(qiáng)大的圖像交互界面，通過輸入邏輯業(yè)務(wù)請(qǐng)求管理信息，比如實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)采集和加工，利用柱狀圖展示信息，能夠?yàn)橛脩籼峁└迂S富的圖形化操作。

2 物聯(lián)網(wǎng)在交通運(yùn)輸管理中的應(yīng)用

交通運(yùn)輸管理作為物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的重要領(lǐng)域，其可以在交通運(yùn)輸設(shè)施、車輛上部署傳感器和攝像頭等，也可以在交通卡口部署RFID設(shè)備，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化收費(fèi)管理。因此，物聯(lián)網(wǎng)在交通運(yùn)輸管理中的應(yīng)用主要包括三個(gè)方面，分別是數(shù)據(jù)采集、傳輸和分析，以便掌握交通運(yùn)輸設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，并將這些數(shù)據(jù)信息發(fā)送給系統(tǒng)進(jìn)行處理。系統(tǒng)功能詳細(xì)描述如下：

（1）數(shù)據(jù)采集。傳感器可以集成到交通運(yùn)輸設(shè)備系統(tǒng)中，實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)，也可將這些數(shù)據(jù)傳輸?shù)椒?wù)器，接收服務(wù)器發(fā)送的指令數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)交通運(yùn)輸設(shè)備的運(yùn)行現(xiàn)狀監(jiān)控。

（2）數(shù)據(jù)傳輸。傳感器采集完畢數(shù)據(jù)之后，就可以將數(shù)據(jù)通過ZigBee物聯(lián)網(wǎng)傳輸協(xié)議發(fā)送到匯聚路由器，匯聚路由器收到數(shù)據(jù)之后，可以利用TD-LTE網(wǎng)絡(luò)或行業(yè)網(wǎng)發(fā)送到服務(wù)器，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)。

（3）數(shù)據(jù)分析。服務(wù)器收到數(shù)據(jù)之后，可以針對(duì)交通運(yùn)輸設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行分析，實(shí)現(xiàn)信息加工和處理，比如查看交通運(yùn)行設(shè)備是否可靠運(yùn)行、是否存在故障等，可以及時(shí)更換新的交通運(yùn)輸設(shè)備。

交通運(yùn)輸管理的設(shè)備非常多，比如車輛設(shè)備、交通卡口的RFID設(shè)備、車輛上的通信設(shè)備等，因此可以將這些設(shè)備與傳感器集成在一起，構(gòu)建一個(gè)新型的物聯(lián)網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，將采集的數(shù)據(jù)傳輸?shù)絽R聚路由器，然后傳輸?shù)浇煌ㄟ\(yùn)輸服務(wù)器上，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息加工和處理。物聯(lián)網(wǎng)作為一個(gè)先進(jìn)的新型互聯(lián)網(wǎng)，其可以實(shí)現(xiàn)物物互聯(lián)，利用ZigBee協(xié)議，實(shí)現(xiàn)物與物之間的通信。交通運(yùn)輸管理的物聯(lián)網(wǎng)結(jié)構(gòu)如圖1所示[4]。

圖1 物聯(lián)網(wǎng)在交通運(yùn)輸管理系統(tǒng)中的應(yīng)用架構(gòu)

交通運(yùn)輸管理部署的物聯(lián)網(wǎng)包括的節(jié)點(diǎn)設(shè)備非常多，包括傳感器、匯聚路由器、服務(wù)器、顯示器或電視墻等。傳感器部署于交通運(yùn)輸管理設(shè)備上，采用先進(jìn)的單片機(jī)感知周圍數(shù)據(jù)，將其發(fā)送給匯聚路由器。匯聚路由器可以集成多個(gè)傳感器的數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)[4]。傳感器發(fā)送數(shù)據(jù)到匯聚路由器采用ZigBee協(xié)議，該協(xié)議能夠在短時(shí)間內(nèi)尋找到匯聚路由器節(jié)點(diǎn)，同時(shí)發(fā)出路由呼叫命令，實(shí)時(shí)更新互聯(lián)網(wǎng)結(jié)構(gòu)。ZigBee協(xié)議具有很多應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，比如節(jié)約數(shù)據(jù)傳輸時(shí)間、提高傳感器的傳輸精準(zhǔn)效率，還可以降低傳感器的耗電量，延長(zhǎng)傳感器的使用壽命。ZigBee保持一個(gè)可擴(kuò)展的特性，其可以隨時(shí)隨地添加新的傳感器，也可以刪減傳感器。ZigBee物聯(lián)網(wǎng)協(xié)議工作于數(shù)據(jù)鏈路層，傳輸時(shí)可以照匯聚路由器保存的地址表，準(zhǔn)確地對(duì)目的MAC地址所在的端口進(jìn)行關(guān)聯(lián)，利用內(nèi)部交換矩陣實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)；如果MAC地址不存在，則可以發(fā)送一個(gè)廣播數(shù)據(jù)包到所有端口，端口可以學(xué)習(xí)且揭露新的MAC地址，將其添加到內(nèi)部MAC地址表中。使用ZigBee物聯(lián)網(wǎng)協(xié)議可以將網(wǎng)絡(luò)劃分為多個(gè)段，每一個(gè)段都可以對(duì)照MAC地址表，實(shí)現(xiàn)信息過濾和轉(zhuǎn)發(fā)，可以有效減少?zèng)_突域。匯聚路由器通過TD-LTE網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)傳輸?shù)椒?wù)器，能夠利用高速帶寬等特性，提高數(shù)據(jù)傳輸效率，同時(shí)還可以將處理結(jié)果輸出到顯示器或電視墻，以便人們進(jìn)行可視化的分析和處理，做出準(zhǔn)確的決策。

3 結(jié)語

物聯(lián)網(wǎng)作為當(dāng)前非常先進(jìn)的萬物互通網(wǎng)絡(luò)，其利用先進(jìn)的ZigBee傳輸協(xié)議，能夠?qū)崿F(xiàn)傳感器、匯聚路由器、服務(wù)器之間的數(shù)據(jù)傳輸，保持網(wǎng)絡(luò)的可擴(kuò)展性，同時(shí)還可以根據(jù)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)添加、刪除或更改傳感器節(jié)點(diǎn)，進(jìn)一步提高了物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用性能。交通運(yùn)輸管理作為物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的重要領(lǐng)域，可以實(shí)時(shí)利用物聯(lián)網(wǎng)和傳感器采集交通運(yùn)輸設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)，及時(shí)對(duì)設(shè)備進(jìn)行維護(hù)、更新，保證交通運(yùn)輸設(shè)備處在精準(zhǔn)監(jiān)控中，提升交通運(yùn)輸運(yùn)行效率，提高采集的交通運(yùn)輸數(shù)據(jù)質(zhì)量，為上層決策提供有力的數(shù)據(jù)支持。