熊紅令

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以物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為基礎(chǔ)的智能交通控制系統(tǒng)探究

熊紅令

（深圳市九洲電器有限公司，廣東 深圳 518000）

在智能交通控制系統(tǒng)中，對(duì)射頻識(shí)別技術(shù)（RFID）、信號(hào)控制器和交通信號(hào)模糊控制等相關(guān)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和方法等加以應(yīng)用，可達(dá)到良好的交通控制效果。主要論述物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及應(yīng)用，分析智能交通系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，具體闡述各類關(guān)鍵技術(shù)，為智能交通控制系統(tǒng)發(fā)展提供助力。

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)；智能交通；控制系統(tǒng)；嵌入式技術(shù)

機(jī)動(dòng)車數(shù)量增長(zhǎng)使城市交通擁堵嚴(yán)重，依托智能交通控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，解決這一問題，使城市交通時(shí)刻保持安全暢通，降低交通事故發(fā)生概率，減少汽車尾氣排放和能源消耗等。在信息技術(shù)研究領(lǐng)域，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用廣泛，熱度高。RFID技術(shù)、嵌入式技術(shù)等逐漸被應(yīng)用到智能交通控制系統(tǒng)中，且效果非常好。

1 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及應(yīng)用

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)即依托RFID、GPS、紅外感應(yīng)器、激光掃描器等信息傳感設(shè)備，參照特定協(xié)議，連接互聯(lián)網(wǎng)和各類接入網(wǎng)，依托智能通信和信息交換等，形成具備識(shí)別、定位、監(jiān)控、管理等特征的智能化網(wǎng)絡(luò)。物聯(lián)網(wǎng)在人與物體、物體和物體之間建構(gòu)關(guān)聯(lián)，在它們之間形成交互和連接。物聯(lián)云平臺(tái)則是所有信息的中轉(zhuǎn)站和匯集中心，以人工智能大數(shù)據(jù)處理為基礎(chǔ)，做出最優(yōu)交通控制決策，使行人和車輛得到最佳交通指引。

2 智能交通系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

智能交通控制系統(tǒng)依托人工智能優(yōu)勢(shì)解決各類交通問題，呈現(xiàn)綜合性特征。人工智能理論為智能交通控制系統(tǒng)研究奠定了扎實(shí)的理論基礎(chǔ)，提供方法等，對(duì)交通控制領(lǐng)域內(nèi)的各類問題進(jìn)行解決。具體而言，本次研究中，充分發(fā)揮RFID、嵌入式、模糊控制等物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)優(yōu)勢(shì)，科學(xué)設(shè)計(jì)交通系統(tǒng)[1]。

分布式人工智能有一個(gè)關(guān)鍵分支，即多智能體系統(tǒng)，旨在細(xì)化復(fù)雜的大系統(tǒng)，使其以各個(gè)小子系統(tǒng)形式存在，降低管理難度，便于相互協(xié)調(diào)和通信，從而對(duì)煩瑣復(fù)雜的智能交通系統(tǒng)控制問題加以解決，充分發(fā)揮RFID技術(shù)優(yōu)勢(shì)，檢測(cè)車流量信息，并將嵌入式技術(shù)應(yīng)用到交通信號(hào)控制機(jī)設(shè)計(jì)及開發(fā)中，智能算法則通過模糊控制進(jìn)行。

這一界面內(nèi)，充分發(fā)揮路段智能體優(yōu)勢(shì)，對(duì)單個(gè)路段流量數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)更新，向與之相連的路口提供交通流數(shù)據(jù)，用作信號(hào)配時(shí)；區(qū)域智能體的作用在于依托區(qū)域交通流信息分析，對(duì)路段之間的交通流進(jìn)行協(xié)調(diào)，達(dá)到良好的動(dòng)態(tài)平衡效果；管理智能體居于交通控制中心，對(duì)各區(qū)域交通進(jìn)行統(tǒng)一調(diào)度，使之處于最佳狀態(tài)[2]。

3 關(guān)鍵技術(shù)

在智能交通控制系統(tǒng)中，以RFID為基礎(chǔ)的流量檢測(cè)技術(shù)、以嵌入式技術(shù)為基礎(chǔ)的信號(hào)控制器和交通信號(hào)模糊控制等，作為關(guān)鍵技術(shù)，直接關(guān)乎系統(tǒng)整體效果。而基于物聯(lián)網(wǎng)的車路協(xié)同智能交通系統(tǒng)真正實(shí)現(xiàn)交通領(lǐng)域智能化。在該系統(tǒng)中，路面、圍欄、交通標(biāo)志、信號(hào)燈都可以向車輛發(fā)送信號(hào)，傳輸信息，保證車輛通行安全等。

3.1 以RFID為基礎(chǔ)的流量檢測(cè)技術(shù)

RFID技術(shù)的應(yīng)用原理為依托射頻信號(hào)，在空間電磁耦合的基礎(chǔ)上，通過無(wú)接觸狀態(tài)進(jìn)行信息識(shí)別和傳遞。RFID技術(shù)在智能交通控制系統(tǒng)中的應(yīng)用需要考量如下內(nèi)容：選用超高頻段用于車輛管理；智能交通控制系統(tǒng)背景下，傾向于借助電子車牌進(jìn)行身份標(biāo)識(shí)，并將其作為信息載體，其容量需要對(duì)車輛管理服務(wù)需求進(jìn)行兼顧；是否具備信息寫入等通訊功能，以此在車輛和控制中心實(shí)施信息交互。

該系統(tǒng)實(shí)際上為無(wú)線系統(tǒng)，僅有兩個(gè)基礎(chǔ)元件構(gòu)成，輔之以EPC編碼技術(shù)，為各射頻標(biāo)簽提供獨(dú)一無(wú)二的編碼。這在海量物品檢測(cè)、跟蹤和控制過程中應(yīng)用效果非常好。除此之外，RFID技術(shù)操作過程簡(jiǎn)便、實(shí)用性強(qiáng)，能夠?qū)Χ鄠€(gè)標(biāo)簽和高速運(yùn)動(dòng)情況進(jìn)行同時(shí)識(shí)別。近年，交通領(lǐng)域普遍傾向于應(yīng)用這一技術(shù)。借助RFID技術(shù)車流量檢測(cè)系統(tǒng)，將閱讀器安裝在各十字路口交通信號(hào)燈上，閱讀器利用發(fā)射天線對(duì)射頻信號(hào)進(jìn)行發(fā)送。當(dāng)攜帶RFID標(biāo)簽的車輛進(jìn)入該區(qū)域，便會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，繼而將信息發(fā)出。接收天線收到信息之后，需要借助閱讀器對(duì)信號(hào)進(jìn)行讀取和處理，在了解車輛通行情況和頻率的前提下，向智能控制系統(tǒng)傳送數(shù)據(jù)，后者依據(jù)信息反饋情況，給出決策，科學(xué)調(diào)整交通信號(hào)燈轉(zhuǎn)換周期，保證行車安全及車流量合理[3]。

3.2 以嵌入式技術(shù)為基礎(chǔ)的信號(hào)控制器

因嵌入式應(yīng)用特殊，基于實(shí)際需求考量，出現(xiàn)了很多嵌入式技術(shù)和芯片。其中，尤以ARM系列芯片使用最為普遍，且效果好。它的優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在工作溫度、可靠性和抗干擾方面，僅依據(jù)嵌入式應(yīng)用需求進(jìn)行功能保留。近年，物聯(lián)網(wǎng)逐漸興起，且發(fā)展速度非?？?，對(duì)各類小型智能設(shè)備的使用提出了相對(duì)比較高的要求。在智能交通領(lǐng)域，嵌入式技術(shù)因其高度靈活性備受青睞，需要依據(jù)實(shí)際交通情況，明確規(guī)定智能開發(fā)平臺(tái)軟硬件。嵌入硬件平臺(tái)的優(yōu)勢(shì)在于合理采集現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，并對(duì)其進(jìn)行傳輸、控制、處理等，實(shí)現(xiàn)功能拓展。嵌入式軟件系統(tǒng)則由嵌入操作系統(tǒng)、系統(tǒng)初始化程序、設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序、應(yīng)用程序構(gòu)成。

在該系統(tǒng)中，信息控制通過嵌入式模塊實(shí)現(xiàn)。選擇擁有200 MHz的ARM920T內(nèi)核的EP9315處理器，其具備高度集成特點(diǎn)，主要為交通控制實(shí)時(shí)運(yùn)算服務(wù)。該模塊對(duì)多類通信接口進(jìn)行集成，依托串口、CAN口與流量數(shù)據(jù)檢測(cè)設(shè)備和信號(hào)控制機(jī)進(jìn)行通信，其與控制中心之間的通信則通過以太網(wǎng)實(shí)現(xiàn)。特殊情況下的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試離不開人機(jī)交互，輸入和輸出部分包含鍵盤陣列、PS/2接口、觸摸屏和LCD、VGA顯示器、CF卡槽、USB接口。系統(tǒng)開發(fā)調(diào)試過程中的接口則由JTAC及串口調(diào)試提供，滿足程序下載和運(yùn)行調(diào)試要求。

3.3 交通信號(hào)模糊控制

在路段智能體中，倘若單個(gè)交叉口交通需求不是很大，可適當(dāng)縮短信號(hào)周期，同時(shí)保證綠燈時(shí)間在15 s以上，保證車輛安全通行。反之，交通需求相對(duì)比較大，需要延長(zhǎng)信號(hào)周期，但最多不能超過限值120 s，否則會(huì)影響其他方向的紅燈，使其在60 s以上，導(dǎo)致駕駛員心理狀態(tài)不佳。在交通需求很小的情況下，往往按最小周期運(yùn)行。與之相反的情況下，僅可按最大周期實(shí)施控制，車輛堵塞情況在所難免[4]。

設(shè)計(jì)模糊控制器時(shí)，結(jié)構(gòu)確定非常關(guān)鍵。依據(jù)實(shí)際系統(tǒng)情況，對(duì)輸入和輸出變量予以確定。該背景下，輸入輸出變量模糊化即轉(zhuǎn)化輸入和輸出精確量至與之相對(duì)應(yīng)的語(yǔ)言變量的模糊集合。設(shè)計(jì)模糊推理決策算法時(shí)，往往需要考量模糊規(guī)則，以此為背景，進(jìn)行模糊推理，并對(duì)輸出模糊量進(jìn)行決策。借助各類解模糊方法，轉(zhuǎn)化模糊量至精確量，控制具體對(duì)象。

通常情況下，交叉口停車線前排隊(duì)長(zhǎng)度能夠?qū)煌ㄐ枨筮M(jìn)行表示。以此為背景，確定綠燈時(shí)間變化規(guī)則和模糊控制規(guī)則等。

3.4 智能車路協(xié)同系統(tǒng)

智能車路協(xié)同系統(tǒng)是智能交通系統(tǒng)的最新發(fā)展方向。具體研究?jī)?nèi)容為依托先進(jìn)的無(wú)線通信技術(shù)和新一代互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，全方位實(shí)施車車、車路動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)信息交互，在全時(shí)空動(dòng)態(tài)交通信息采集和融合的基礎(chǔ)上，主動(dòng)對(duì)車輛進(jìn)行安全控制，并對(duì)道路進(jìn)行協(xié)同管理，實(shí)現(xiàn)人、車、路之間的有效協(xié)同，確保交通安全，提高車輛通行效率，構(gòu)成安全、高效、環(huán)保的智能交通網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。車路協(xié)同體系架構(gòu)如圖1所示。

圖1 車路協(xié)同體系架構(gòu)

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，智能交通控制系統(tǒng)涵蓋的范圍比較廣，需要考量的相關(guān)內(nèi)容很多，會(huì)用到各種各樣的高新技術(shù)等。以模糊控制算法為基礎(chǔ)的多智能體城市交通控制方案專業(yè)性強(qiáng)，應(yīng)用效果好，為城市智能交通控制提供借鑒，也有助于其他相關(guān)工程技術(shù)的發(fā)展。城市交通建設(shè)過程中，要充分發(fā)揮物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)優(yōu)勢(shì)，在明確城市智能交通系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，從多個(gè)方面研究關(guān)鍵技術(shù)，提高城市交通質(zhì)量，為用戶提供行車保障，達(dá)到良好的交通智能控制效果，將該過程中的安全隱患降到最低。

［1］王正.探究我國(guó)智能交通產(chǎn)業(yè)與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的融合［J］.中國(guó)戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)，2017（44）：30-31.

［2］張灝.物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)下的智能交通系統(tǒng)中車輛通信網(wǎng)絡(luò)研究［J］.信息與電腦（理論版），2017（23）：164-165.

［3］傅福林，晉勝國(guó).基于物聯(lián)網(wǎng)的智能交通檢測(cè)與應(yīng)急管理系統(tǒng)［J］.中國(guó)公共安全（學(xué)術(shù)版），2016（12）：43-44.

［4］金樂娣，阮小艷.基于物聯(lián)網(wǎng)的智能交通控制系統(tǒng)研究［J］.科研，2016（11）：00125.

2095－6835（2019）01－0126－02

TP273.5

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2019.01.126

〔編輯：嚴(yán)麗琴〕