智慧交通和智能交通的区别精品(七篇)

序论：写作是一种深度的自我表达。它要求我们深入探索自己的思想和情感，挖掘那些隐藏在内心深处的真相，好投稿为您带来了七篇智慧交通和智能交通的区别范文，愿它们成为您写作过程中的灵感催化剂，助力您的创作。

篇(1)

“治堵”，已成为公众共同关心的焦点问题之一。全世界都希望通过网络新技术，推动交通运输体系的智慧运行，以解决面临的挑战。虽然，近几年智慧交通的应用已经给民众带来了不少的便利，但是又出现了许多新问题、新矛盾，需要智慧交通来予以破解。浙江信息化百人会顾问、浙江省人大常委会副主任毛光烈表示，要利用网络新技术，找准智能交通完善升级的突破方向，补上基础性的“短板”，从而打造智慧交通升级版。

智能交通升级突破口

毛光烈称，智慧交通包括智慧城市交通、智慧城际交通、智能装备交通、综合型智能交通等多种语义，对这些不同语义内涵的“智慧交通”加以细心区别、正确理解，可以便于找到痛点，并完善、升级智慧交通。他认为，当前完善、升级智慧交通的主攻方向有以下三个方面。

第一，打造智慧城市交通的完善与升级版。城镇化的人口已占全国总人口的一半，有的地区已达60%以上，城市内部的交通拥堵已成为突出矛盾。从“人、车、路、场、客”这五要素的信息化来看，目前城市里大多数智慧交通建设提供的服务还都很“初级”，系统间的整合并未完成，碎片化严重；城市交通资源的调度使用与监管的信息化有进展，但基本上停留在IT时代，尚未进入DT时代；城市交通的大数据库建设尚未起步。所以，打造能为交通提供大数据服务平台、实用模式、创新的监管体制等都迫在眉睫。民众出行的难点、痛点，就是智慧城市交通完善与升级版应解决的难点、痛点与重点。推动智慧城市交通的完善与升级，既有扩大现实供给的重大价值，又有长远发展的巨大空间。

第二，打造智慧城际交通的完善与升级版。随着中等收入阶层的迅速扩大，带给交通领域最大的变化，是“有车族”的扩张。据浙江省公安部门统计，全省汽车拥有量已从2010年的543.57万辆，增加到2015年的1121.63万辆。一方面是车辆的快速增长，另一方面是公路通行供给做不到同步增长。因此，就出现了城际之间交通拥堵的加剧。

据统计，2010年全省高速拥堵路段为6处。尽管在2010年至2015年期间，全省高速公路建设投入了1277.8亿元，仍然跟不上车辆通行的增速。尤其是周末、清明、国庆、元旦、春节等节假日的拥堵路段更是在持续的跃升。毛光烈举例说：“过去经济发达程度相对低、人口密集程度低、一直不拥堵的衢州段，自龙泉至龙游高速开通后，从2013年春节起开始了拥堵，最长的拥堵时间达24小时。全省最拥堵点是G60沪昆高速新岭隧道，2015年拥堵300余次，最长拥堵时间长达20小时。”

那么，解决全省城际交通的出路是什么呢？毛光烈说，既要抓建设，又要抓挖潜，要在挖掘交通道路的效率上下功夫。重点是要改变“城际出行只靠高速公路”的状况，通过“智慧（城际）交通”的升级，把“高速公路、国道、省道、县道”作为“城际交通的大路网”来整体开发。

开发“城际交通大路网”，可以在高速拥堵路段，先把国道、省道、县道相关路段组合利用起来，对于破解“周末、小长假出行难”，有很大潜力。目前，浙江省已建高速公路3917公里，有国道4356公里、省道6382公里、县道29413公里，三者总里程达40151公里，相当于高速公路总里程的10.25倍。同时，由于国道、省道、县道有专门的养护资金，养护队伍、养护体制比较健全，近几年的道路改造及路面硬化成绩斐然，道路的通行质量亦比过去大为改观。因此，建立以高速公路为主干、域内国道、省道、县道为一体的智慧（城际）交通，打造智慧交通升级版，大有可为。

毛光烈分析说，开发“城际交通大路网”可以分两步进行。首先，以县（市、区）为单位，从化解周末与小长假拥堵路段入手。其次，在利用国道、省道及县道化解高速时段性拥堵的基础上，进一步编制设区市、省级优化利用高速公路、国道、省道、县道的整齐方案，并以4G或5G宽带为主要通信网，完善道路数据采集与数据服务、数据监管设施，建设大路网的大数据智慧交通服务与监管体系和平台，使高速路网与国道、省道、县道路网集成为一体，得到更高水平的开发利用。

第三，打造以智慧城市为龙头的交通与城际交通无缝链接形成的智慧综合交通升级版。毛光烈认为，要解决城市中各类交通方式互相干扰的问题，出路只有开发集各种交通方式为一体的统一管理平台，实行大数据的交通服务，形成智慧城区综合交通的完善与升级版。

开发智慧城市综合交通的升级版，重点是建设城市交通大数据库、综合交通云平台，把汽车、地铁、飞机、高铁、航运等各种交通方式的大数据采集贯通起来，把大数据的交通服务与监管综合集成起来。通过各种交通方式的大数据服务，进一步优化交通组织，减少相互不合理的影响与干扰，着力化解现有拥堵点与路段，疏导并防范新的拥堵点、段的形成，提高城市交通设施的运行效率，进一步提高城市交通的保障服务水平。

补基础“短板”

毛光烈指出，任何工作要做好，基础工作必须做扎实，智慧交通亦然。大数据的实时路况服务，尤其是车流量服务，是智慧高速的基础工作与基本建设，这一“短板”必须补上，可以从四方面入手。

第一，要集成开发道路断面的智能化车流量计量技术。毛光烈说：“高速公路收费站通过人工方式进行车辆流量计量，在非收费站的道路断面上，车流的大数据计量服务，尤其是城区道路断面的车流计量服务，基本仍处于空白状态。”所以，要开发智能化道路断面车辆自动计量技术，实现数据的远程自动传输、利用、质控与运维。要集成利用各种方式的现代检测计量技术，以保障计量方式的创新性、精准性、实时性与有效性；并保证道路断面车流计量检测活动不影响道路的通行。要充分集成并利用智能的检测仪器、文字与视频大数据的检测方式与计量技术、采取不停车的检测方法。

第二，要开发“精准的在线车流量可视化截图的服务模式”。做到“规范化、标准化、可视化”。在提供“全程车流量（可视化）截图”服务的同时，根据行车的速度与需要，智慧交通的云平台还可以不断推送“前方路段的分路段车流量（可视化）截图”。

第三，要开发“路段车流量实时计量检测模式”。路段车流量实时计量检测，应进行多断面检测，并以多断面检测数据来进行校核才能确定。其计量检测方式、校核方式应按规定的标准与程序进行。要参考城际高速公路的“车流量可视化截图服务”的模式，根据城市的出行要求，开发城市出行“精准推送的车流量可视化截图服务”。

篇(2)

mBot是一款为素质教育而生的低门槛“机器人小车”，是实现跨学科综合素质教育STEAM[1]的载体，借助mBot机器人开展教育是培养学生创新能力的有效途径[2]。mBot机器人分为硬件和软件两个部分，硬件是标准化的电子零件，由mBot机械部分、mCore控制板两部分组成，同时配有一个简易遥控器可供拼装完成后直接“驾驶”；软件部分使用基于Scratch2.0[3]开发的图形化编程软件mBlock，通过蓝牙直接实现操控mBotAPP。mBlock根据需求编制一个程序，将其下载到mCore，由mCore控制mBot机器人完成动作。mBot机器人与智能玩具的区别在于它可以使用软件mBlock进行二次开发，在其上加载一些传感器可以实现不同的功能。该次课程设计用3个mBot机器人模拟制作一个智能交通系统,用实例来讲述创新课程设计过程。

2智能交通系统分析

课堂以智能交通系统为主题，激发学生讨论，讨论结果形成一个简单、完整的交通系统由3个部分组成智能汽车、智能红绿灯、智能车库。具体功能如下描述。(1)智能汽车，用mBot机器人模拟汽车的行车过程，前进、左右转弯、倒车，同时用指示灯颜色和不同的声音区分不同状况，以给出警戒和提示；车上安装超声波传感器，便于安全倒车；汽车的行驶过程用遥控器控制。(2)智能红绿灯，根据路段车流量设置红绿灯间隔时间，绿灯结束后有3s的黄灯闪烁；指示灯亮，并用LED数码管显示剩余时间。在mBot机器人的主控板mCore上安装两个设备，一个是LED灯作为红绿灯使用；另一个是4位数码管用来显示红绿灯时间，用RJ25接口线将两设备与主控板连接。(3)智能车库,用超声波传感器来检测有无车辆入库，若有，则用舵机控制横杆抬起，若无，则横杆落下。若在超声波出现故障时，则用机械遥感手动控制横杆起落。mCore主控板接3个设备：一是超声波传感器，用来检测门前有无车辆；二是遥感，便于应急时手动控制；三是舵机，其上安装横杆，接收超声波传感器信号，控制横杆起落。

3课程设计

将智能交通系统课程设计分基础、应用、创新3个阶段来讲述。(1)智能汽车:对汽车的踩油门、松油门过程用键盘上的“按下、松开上移键”命令来控制；脱机时，将“按下上移键、松开上移键”命令用红外遥控器上的上下箭头代替，便于脱机控制。由于红外线遥控器控制命令以判断形式出现，须将其加入条件控制结构。其它转向功能与前进类似。基础功能完成汽车的机械行驶前进、后退、左转、又转，同时配备相应的指示灯；通过键盘上的4个方向箭头完成在线控制，使用图形化模块如表1的在线命令。通过学习让学生熟悉mBlock软件界面，学会图形化模块的拖拽方法和技巧。教学内容适合小学5、6年级学生。应用级在初级基础上将控制方式改为遥控器控制，实现脱机运行，模块指令如表1的脱机命令。由在线命令转为脱机命令模块结构简单，但加入了选择判断，使学生的思路更加条理，同时查看对应模块生成的arduino程序如表1的Arduino代码，熟悉arduino语法结构。教学内容适合中高年级学生。创新能以初级为基础，加上应用级训练具有的逻辑思维能力和读代码能力，可以创造性地实现不同功能，当软件给出的模块结构不能满足要求时，可以在arduino的编辑器IDE手写代码来完成。高级阶段，每个学生的作品不一样，教学呈现个性化，适合大学生和电子类爱好者。（2）智能红绿灯：定义一个变量time用来计时，将红绿灯持续的时间设置为循环次数，每次延时1秒，将变量time值减1，用LED数码管显示变量time值，达到计时效果。假设绿灯持续时间为30s。教学内容属于中级，增加了循环结构和变量设置，红绿灯持续功能用循环结构来实现，显示时间用变量赋值来完成。对中小学生，变量概念不易于理解，可用解应用题时的设未知数知识点来变通。对这部分内容的创新可以横向拓展，由红绿灯联想到路灯、声控灯、跑马灯、led显示屏等。(3)智能车库：设置3个变量s、x、y、s用于存储超声波传感器测得数据，x存储摇杆x轴移动的距离，y存储摇杆y轴移动的距离；s小于10时，表示有车通过，横杆抬起，否则，横杆落下；x大于y表示横向移动，横杆落下，y大于x表示纵向移动，横杆抬起。其执行arduino程序如下，等待两秒是保证车安全通过。相比上面教学内容增加两个难点：一是逻辑关系复杂包含顺序、选择、循环结构的嵌套，在理清逻辑关系的基础上才能驾驭；二是熟悉Arduino编程语言语法结构，并用其将逻辑关系表达出来。创新应用可在深度上挖掘，设计出更智能化的作品。

4结语

创新教育是一种培养学生创造与创新能力的新型教育方式，提倡在真实情境下学习、从生活中学习。该次创新教育课程设计内容选自与学生接触紧密的智能交通系统，以此为主题展开讨论，激发学生兴趣，引导学生关注生活，树立处处留心皆学问的学习理念。创新课程采用项目化的教学方式，由智能交通系统为中心，向外发散到智能汽车、智能红绿灯、智能车库，每个部分又引出更多的知识点（如，智能红路灯引出路灯、流水灯、led灯等），丰富创新课程教学内容，体现知识有用性；创新课程教学目标区别于传统课程的知识堆砌[5]，强调知识的横向纵向联系。创新课程没有标准答案，每个学生的想法都是智慧的萌芽，都会得到老师同学的认可，找自己的存在感，参与意识更强烈；更容易保持学习的激情、增强学习信心，在学习的过程之中更容易生成新的创意。创新课程是课堂教学的有效补充，将基础教育获得的碎片化知识整合，结合实际加以应用，强调知识的有用性，从而调动学生的学习积极性，培养学生的创新、实践能力。

作者:苗永梅 单位:宝鸡职业技术学院

参考文献

[1]梁森山.中国创客教育蓝皮书[M].北京:人民邮电出版社，2016.

[2]万佑红,将国平.机器人教育与大学生创新能力培养的探索[J].电气电子教学学报，2005,27(4):6-8.

[3]王同聚.Scratch与机器人共融在教学中的应用与实践——以中小学机器人教学为例[J].中小学信息技术教育,2015(8):76-79.

篇(3)

40个美国“Mall of America”购物中心在美国本土拥有400多家店铺。在使用M2M解决方案之前，所有的煤气表、水表和供暖设备都由设备经理人工控制，设备数据的收集管理完全依靠人工完成，成本很高。加入M2M网络方案后，水表、电表设备的数据和运转情况都可通过串口收集并传输至以太网，并最终上传到位于总部的管理中心里。改进后，Mall of America的设备管理经理数量从400多个降至40个，极大地节省了时间和人力。根据市场调查，M2M的市场中占最大份额的现有应用是公共事业，如供水、供电、环保等部门。在这些领域中，各种设备的种类不多，但数量巨大。所有设备都需要通过无线或有线的方式连接到监控中心进行数据采集、分析等等。另外一个需求比较大的行业是安防行业，如门禁管理、交通安全管理、地铁速度噪声控制等。健康和医疗行业则是M2M市场新的增长点。根据IDC市场调研数据显示，2012年M2M终端数已超过1 200万，年均增长率超过75%，应用领域覆盖城市综合管理、交通运输、医疗、农业、旅游、工业环保等多个领域，M2M终端市场规模已达到151.5亿美元。

M2M工作原理

M2M就是用一个设备捕捉管理一个事件，然后再通过一个特定的网络把这个事件传输到一个软件平台上面。通过软件平台对事件做分析、解读，从而提供一个有意义的建议。比如，温湿度传感器将采集到的数据通过有线或者无线的方式传到软件分析平台上，平台分析出温度是否过高或者过低，从而给出开启空调或者开起暖风的工作建议。

专访

李景峰 IDC中国服务与通信研究部高级分析师

CHIP：全球M2M应用发展情况如何？中国市场有何特殊性？

李景峰：全球应用M2M业务的国家和地区很多，但目前欧美的市场最成熟，中国物联网产业依然处于起步阶段。

尽管整个产业从2010年起得到了快速发展，但整体中国M2M产业依然处于孕育和准备阶段，距离大规模的应用尚有一段距离，但突破性的技术、芯片、产品和解决方案等将逐步问世。虽然中国物联网产业发展较晚，但在国家战略层面的推动下，进两年得到了快速发展，尤其是在2012年2月14日，中国《物联网“十二五”规划》正式后，物联网产业发展正式提升为国家级发展战略，并成为中国新型战略的重要组成部分，这将会对中国经济发展方式起到重要的推动作用。根据规划，各地政府相继出台了围绕“智慧城市”开展智能工业、智能农业、智能物流、智能交通、智能电网、智能环保、智能安防、智能医疗和智能家居等重点应用的示范工程，以带动地方经济与新兴产业发展。M2M作为物联网的重要载体已经在城市运行、应急管理、安全生产、市容市貌、感知物流、环境检测、居民社区等方面得到了具体应用。

CHIP：M2M市场的推动力是什么？

李景峰：中国运营商依然是M2M产业的主要推动力来源，虽然产业发展与客户需求的精细化，产业环节参与者间的合作将会进一步加强，竞争环境也由单纯的竞争转变为竞争与合作的关系。围绕客户需求，运营商将聚合产业合作伙伴，提供端到端的完整解决方案将成为客户的主要需求点与核心竞争力。

CHIP：中国M2M市场的存在哪些问题？

李景峰：由于市场尚处于起步阶段，市场依然需要长时间的培育与引导。就目前情况看，中国M2M市场尚存以下几点问题：市场整合度不足，缺少主导力量；整体市场缺乏统一标准，准门槛相对较高；市场成熟度角度，客户确认认知度；政府推动力与执行力需持续；对政策与政府投资过度依赖。

M2M的主流应用方向

目前，M2M技术主流应用在以下几个方面：

安全生产方面：水文水质监测、供水监测、环境质量监测、污染源监测、车辆监督、交通流监测、电梯监测、一氧化碳监测等；智能交通方面：指挥调度、交通管理、交通监控、公交服务与监测、货物运输、电子收费、交通信息服务等；以及城市管理、食品溯源、经济运行监测、资源监测等。

根据IDC物联网市场调研数据显示，2012年中国物联网产业规模超过505亿美元，预计到2016年产业规模将达到1 210亿美元。重要应用集中于智能工业和智能电网领域。具体产业应用占比如下：

专访

钟镭 创力网络科技（Lantronix）亚太区总经理

CHIP：M2M是物联网发展的基础技术之一，目前M2M应用现在发展到了什么阶段？特别是中国的应用情况如何？

钟镭：Lantronix认为M2M在中国的发展正处在快速上升期。在未来十年中，预计有超过500亿需要互相连接的设备。经过早期的市场开拓，目前市场对M2M的认可度已经很高，也出现了相当数量的行业开发公司。此行业应该可以认为国内市场是和国际市场是同步发展的，技术需求上并未出现明显代差，只存在市场规模上的区别。

CHIP：未来五年，中国和世界M2M市场将出现哪些变化？

钟镭：未来几年间，随着技术的进步，M2M设备将有可能在更多的新的细分行业得到应用。另外，智能连接将是新的亮点。它将使不同类别，不同生产商的产品自动连接，而并不需要人的介入完成编程、配置等工作。

CHIP：您如何看待M2M在中国的发展趋势和机遇，有哪些迫切需要解决的问题？

钟镭：在中国可能最主要的问题在于中间商二次开发能力与客户需求间的差异。与普通通信网络不同的是，M2M系统往往具有很强的客户定制特性，这也就要求一大批同时具有深刻行业理解和扎实开发能力的行业开发公司的存在。

4.12亿

市场研究机构Juniper Research的调研报告预测，全球移动连接型M2M和内置式终端数量将于2014年增至4.12亿部。该机构高级分析师Anthony Cox表示，Juniper高度看好M2M在医疗保健领域的发展，该行业有望成为M2M市场增长迅猛的领域之一。

570亿

市场调研公司Strategy Analytics预计，移动M2M市场规模在2014年将超过570亿美元，而2008年年底，这一市场的规模还只有不到160亿美元。巨大的市场潜力使许多无线运营商和终端制造商纷纷看好M2M的前景，他们也在寻求为越来越多独立的机器添加无线连接功能。

500万

在欧洲，几乎所有的瑞典和意大利家庭都安装了智能仪表，其中很大一部分借助无线网络通讯。在奥地利，法律要求，500万户家庭要在2019年前安装智能电表。

篇(4)

关键词 物联网 仓储 应用

中图分类号：F252 文献标识码：A

一、引言

国内外普遍公认的物联网的构想是麻省理工Ashton教授于1999年在研究RFID时提出来的：把所有物品通过射频识别等信息传感设备与互联网连接起来，实现智能化识别和管理。在2005年国际电信联盟（ITU）的报告《ITU互联网报告2005：物联网》中，正式提出物联网的概念。随后，从“智慧地球”的理念到“感知中国”的提出，从“唐芯一号”的研制成功到无锡“物联网产业基地”的确立，物联网技术与应用在政府、企业得到广泛的认同与重视。

二、物联网简介

物联网是“物物相连的互联网”，是通过各类传感装置、RFID技术、视频识别技术、红外感应、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按照约定的协议，根据需要实现物品互联互通的网相连接，进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的智能网络系统。

物联网主要有三层架构，即感知层、网络层和应用层。物联网的感知层、网络层、应用层均有很多关键技术，其中的核心关键技术主要包括RFID技术、传感器技术、无线网络通信技术以及终端数据智能处理技术等。

三、物联网在智能仓储的应用

智能物流仓储系统包括硬件和软件两部分。软件部分主要为仓储管理系统，它按照物流仓储的业务要求，对信息、资源、行为、物品和人员等进行管理和调配，使它们高效合理地运转，并使整个系统与互联网相对接；硬件部分主要是支撑仓储管理系统的各种硬件设备和各种工具等。

智能物流仓储系统将货物的信息到物联网中。在整个物联网范围内，不管是货物信息查询、货物订购，还是货物流通都可以方便地进行远程操作和监控。智能仓储系统中用到的物流技术如下：

1、感知技术应用情况。华夏物联网研究中心的调查发现，相对而言，目前在我国仓储业应用最多的物联网感知技术是RFID技术，在一些先进的仓储配送中心，RFID标签及智能无线射频手持终端有比较广泛的应用。这是因为，RFID技术与托盘系统结合，在仓储配送中心闭环应用，可以有效降低成本。

2、智能仓储的网络与传输技术应用情况。现代物流最大的趋势就是网络化与智能化。在制造企业内部，现代仓储配送中心往往与企业生产系统相融合，仓储系统作为生产系统的一部分，在企业生产管理中起着非常重要的作用。企业内部系统的网络架构，往往都是以企业内部局域网为主体建设的独立网络系统。

3、智能仓储作业与管控技术。根据对相关资料的统计分析，目前仓储业智能终端技术有机器人技术、无线射频（RF）手持终端、语音提示终端、视频监控终端、无人搬运车等技术。借助这些技术，实现了物品的自动搬运、机器人自动堆码垛、物品自动识别、智能辅助人工拣选等作业。在智能仓储管控系统中，物联网技术与仓库管理系统（WMS）相结合，实现了仓储业的智能化与自动化。

四、物联网在智能运输系统中的应用

智能交通系统ITS的核心是应用现代通信、信息、网络、控制、电子等技术，建立一个高效运输系统. 它包括：先进的交通信息服务系统，先进的交通管理系统，先进的车辆控制系统，营运货车管理系统，电子收费系统，紧急救援系统等. 这些技术的成功应用能够使人和物以更快、更安全的方式完成空间移动，显著地减少交通事故，缓解交通拥挤。

智能运输所用的物联网技术如下：

1、移动信息技术。为了将移动的车辆信息纳入物流运转的信息链中，则需要使用移动信息系统。 该系统和物流企业的信息中心构成统一的整体，将合同数据、运输路线数据、车辆数据和行驶数据进行收集、存储、交换和处理。

2、定位技术。 车辆的实时定位，有助于物流控制中心在任意时刻查询车辆的地理位置并在电子地图上直观地显现出来。动态掌握车辆所在位置可帮助物流企业优化车辆配载和调度。另外，车辆定位技术也是搜寻被盗车辆的一个辅助手段，这对运输贵重货物具有特别重要的意义. GPS技术是车辆定位最常见的解决方案。对于网络GPS的用户，还可使用GSM的语音功能与司机进行通话或使用安装在运输工具上的汉字液晶显示屏，进行汉字消息收发。驾驶员按下相应的功能键，将需要了解的道路交通情况的请求和当前运行状况信息反馈到网络GPS。网络GPS工作站管理员在显示屏上确认后，可传送相关信息，同时也了解并控制整个运输作业的准确性（如发车时间、到货时间、卸货时间、返回时间等）。

3、感知技术。借助电子识别系统，使运输中的货物可通过一个号码和特别的信息加以区别，方便运输途中时间及地点的跟踪与监控。还可以与其它系统衔接，用于控制物流中运输、转运、代销和存储过程。

4、通信与网络技术。在现代运输网络中，数据越来越多地需要远程输送与交换。采用标准化电子数据交换EDI信息网，可使数据具有较好的兼容性与适用性，有利于加速信息流程，降低手工输入错误率，减少纸张需求以及使数据易于检验等。

（作者单位：河南工业职业技术学院）

参考文献：

[1]武晓钊.物联网技术在在仓储领域的应用分析与展望.中国流通经济，2011（6）：36-39.

[2]武晓钊，王继祥.物联网技术在物流业应用现状与前景.物流技术与应用，2011（2）：53—59.

篇(5)

Abstract： Intelligent transportation system is the application of computer technology， information technology， electronic sensor technology and information and communication technology in traffic management， greatly expanded coverage of the management department， to further improve the accuracy and scientificity of decision， improve the efficiency of the operation of the management system.“Big data traffic of our country development level Internet plus”under the background of intelligent transportation system will continue to improve， many advanced technologies into a comprehensive platform， including control technology， computer technology， communication engineering， traffic engineering and so on， can give full play to the role of traffic facilities， effectively solve environmental problems and traffic congestion， avoid the occurrence of a variety of traffic risk. Among them， the application of advanced information technology is its core strength， these technologies include radio frequency identification technology， cloud computing， modern communication technology， internet technology and so on， they constitute a common intelligent transportation system.

Key words： internet plus； transportation service； public management

1 “互联网+”背景下大数据交通发展现状

1.1 外国大数据交通发展

1.1.1 美国大数据交通发展

（1）通过大数据的应用缓解拥堵问题。新泽西州在交通管理中采用了Inrix系统，该系统能够获取手机与GPS信号，提取其中的交通信息，为交通部门的决策提供参考。对这些数据进行过专业的处理后，可以更好地掌握该地区的交通情况，了解各个线路的运输情况，并能够据此找出交通拥堵问题发生的具体路段。

（2）通过大数据的应用来解决天气原因引发的交通问题。俄亥俄州的交通管理部门将大数据与云计算技术结合到一起，对道路交通情况进行实时统计，该州曾经遭遇暴风雪的严重袭击，州内主要道路的交通也因为大雪覆盖受到很大的影响，但交通管理部门通过大数据的应用，仅用了3个小时就缓解了此次危机。在应对危机的过程中，俄亥俄州的交通管理部门利用Inrix系统收集到的交通信息，并结合相关的天气数据，及时掌握了清理州内主要道路所需的时间，为交通部门采取应对措施提供了的参考。在交通管理过程中采用大数据分析技术，可以避免很多交通事故的发生，不仅使人们的生命安全得到保障，也能够防止整体社会生活秩序被打乱。

（3）通过大数据的应用掌握道路交通状况。俄亥俄州的交通管理部门正在着手提高Inrix系统对交通信息的处理能力，希望能够进一步掌握州内主要道路的交通情况。该州还将大数据应用到高速公路的改善过程中，具体做法是，参考Inrix系统的分析结果，对主要道路的运输情况做出评估，找出运输效率低的路段，并为改进计划的实行提供信息依据。

（4）通过大数据的应用找到发生拥堵问题的地点。马萨诸塞州的首府波士顿，有意研发出一款能够显示在哪些地方发生交通拥堵问题的APP，这款APP应用的原理与重力系统原理有很多相似之处。用户在使用智能手机的过程中，能够应用重力原理使手机方向发生改变，这就是我们所说的重力系统原理。这款程序应用的原理与重力原理的区别在于，该APP可以感知到手机中的加速度计的细微改变，从而掌握各个街区的交通情况。这项技术也能够应用到路段改善过程中，节约工程的成本消耗。据统计，波士顿在路段改善项目上的耗资规模非常大，每年仅用于道路测量方面的资金消耗就高达20万美元，除此之外，还要修建减速带、安装检测设备，等等。

1.1.2 英国大数据交通发展

英国为了推进“连接城市”计划的顺利实施，投入大笔资金用于互联网建设，其中，用于10个重点城市的网络建设费用高达一亿英镑，此外，政府还拿出五千万英镑来完善其他地区的网络建设，良好的网络环境能够降低城市交通拥堵发生的频率。英国政府之所以采取这样的措施，是想通过应用大数据分析技术，结合智能化的管理系统，加强不同地区之间的联系，从整体上提高对城市的管理水平。“连接城市”计划的实施，可以利用大数据实现对基础设施资源的利用，加强不同管理部门之间的交流互动，进一步掌握城市的交通情况。英国政府还非常重视对教育方面的改革，经过伦敦教育信息资源管理局的努力，该市的两千多所学校都安装了高速网络连接设备。

（1）Inrix交通。2012年伦敦奥运会期间，Inrix系统的应用也在交通管理过程中发挥了非常重要的作用。与Inrix系统相连接的应用程序能够为用户提供及时的交通信息，让用户在行驶过程中知道哪些路线出现了拥堵问题，使其能够及时采取应对措施，以下为几种与Inrix系统连接的应用程序。用户无需支付任何费用就可下载该软件。Inrix交通上线后，下载量远远超过同类的其他应用。该软件可以对实时的交通运输情况进行分析，指引用户选择交通比较顺畅的路线，节约出行时间。下载了该软件的iPhone手机用户在驾驶途中，只要用手指点击两下，就能以电子邮件或文本的形式将自己到达目地的准确时间发送给约定的朋友，使双方能够在指定时间相遇。

（2）Inrix旅行收音机。英国的大部分司机习惯通过收听商业广播电台的交通信息，然而，这种面向所有用户的信息没有针对性。与其不同的是，Inrix旅行收音机可以根据用户需求向其播报运输信息，能够满足用户对于公路、铁路及航空、船运等方面的信息需求。不仅如此，Inrix旅行收音机还能够向用户提供各个地区的最新旅游信息，为用户出行提供更多的参考。用户需要进行的操作非常简单，只要安装Inrix旅行收音机的程序即可，只要能够接受信号，就能通过收听广播了解当前的交通情况。

1.2 中国大数据交通发展

1.2.1 西湖城市学金奖实践

2011年，杭州国际城市学研究中心投资建立了“西湖城市学金奖”，旨在解决城市问题，鼓励市民为城市建设出言献计。市民提出的建议涉及多个领域，包括人口问题、环境卫生、教育、交通问题等，到2015年，相关部门收到的建议已经超过一万条。每一年在活动举办期间，研究中心都会收到很多富有价值、实施性很强的意见，连负责对市民意见进行评估的业内人士与城市管理人员都表示认同。比如，在2012年该活动举办期间，评审人员从市民对交通问题提出的意见中筛选出一百条优秀计策，编辑成《缓解城市交通拥堵问题100计》，最终，有四成的意见被该市交通管理部门采用并执行。对此，该市交通管理部门的负责人表示，“西湖城市学金奖”评选活动确实有益于城市交通问题的改善。在对市民提出的优秀建议做出可行性分析后，交通管理部门将地铁换乘优惠、错峰限行等政策运用到实践中，并对停车收费政策进行了调整。除此之外，活动期间，部分市民提出的有关交通管理与大数据应用结合的建议也受到专家好评，为交通管理部门所采纳。“杭州公共出行”APP受到专家的认可，APP上线后，其下载量超过一万次，被用户成为“最实用的出行神器”。

这款APP本来只限于安卓系统下载，后来，其研发人员在原有的基础上对该产品进行了升级，使智能手机用户可以连接微信服务平台（如图1）。“西湖城市学金奖”的设立能够汇集广大人民群众的智慧，提高杭州城市管理部门的处理能力，其他城市也可以借鉴这种方法，群策群力，一定能够缓解各地的城市问题，而这也是大数据应用的范畴。

依据此例分析，大数据在交通管理系统中的作用主要有以下几方面：

（1）迄今为止，一卡通已经在市民的出行中得到了较为广泛的应用，交通部门可以对其记录的出行信息进行相应的分析与处理，并在此基础上构建系统化的交通模型，对出现的各种交通问题进行及时处理，提高决策的针对性，这种方式也属于大数据应用的范畴。

（2）派遣工作人员在指定街区安装物联网传感器，对该路段的客流量及交通情况进行统计，同时整合其他管理系统收集到的相关数据，提高交通管理的智能化水平，能够为交通部门的决策提供更多的参考信息，提前对可能出现的交通问题做好规划，预警信息，及时处理问题。

（3）利用卫星与遥感技术对交通情况进行实时监测，收集有价值的交通信息，将信息发送给交通管理部门，或者提供给配备接收终端的驾驶人员，使他们能够提前安排好出行路线，在前方出现拥堵时及时做出反应。

（4）在所有出行人员中，出租车司机对交通信息的需求最大。应该将城市主要道路的交通数据发送到出租车内配置的信息采集设备或其他信息终端上，让出租车司机能够随时了解所在区域的路况信息，当数据收集积累到一定阶段后，就能对城市的道路交通状况了如指掌，提前预知哪一条路线能够在其行驶过程中发生拥堵现象，做出科学决策。

（5）大部分城市居民都在使用智能手机，并通过手机上安装的地图APP来查询相关信息，这些APP的开发者或经营商就可以对这些数据进行统计，并利用大数据技术进行处理，在此基础上掌握某个地区的客流量、交通信息等，让用户做好出行规划。

专业数据分析结果显示，若交通管理部门能将其所在城市的车辆、道路及交通情况掌握在手中，那么，在理想的情况下，该城市的道路通行能力会提升两倍之多。从实践的角度来分析，城市管理部门应该采取措施，防止在同一时段内出现各种问题的“大碰撞”，以免加剧问题的严重性，努力使城市发展过程平稳运行。

1.2.2 深圳大数据交通发展

2000年，深圳的智能交通指挥中心正式落成，体现出相关政府部门对完善该市信息化建设的重视。智能交通指挥中心在实施管理的过程中，结合了对闭路电视监控系统、交通信号控制系统及其他相关网络系统的应用，除了具备数据统计、信息监控的功能外，还能发挥管理及指挥作用。交通运输的信息化建设能够直接影响到整体交通管理系统的运转效率，智能交通指挥中心在信息化建设中扮演着重要的角色，该部门与智能交通处一起，从宏观角度上掌握深圳的交通运输情况，整合全部的交通数据并实现资源共享，实时掌握交通情况的变化趋势。深圳智能交通行业协会于2007年建立，其目的是为智能交通领域的发展提供平台化的支持，从整体上提高该市交通管理的智能化水平。智能交通指挥中心主要通过以下方式来获取信息：一是安装在道路上的检测装置，比如闭路电视监控；二是相关工作人员报告、群众反映上来的信息，比如交警在执勤期间获得的信息。2010年，深圳着手开展智能交通“1+6”建设，计划在该项目中投入10亿元。“1+6”简练地概括出此项目包含的各个建设部分：“1”是指综合性资源整合及服务平台，其能够统一征集各个交通部门及相关管理机构的交通数据；“6”是指综合平台将在以下6方面发挥信息服务作用：公共出行、交通决策管理、道路交通调控、交通指挥、交通检测以及交通管理决策。深圳致力于在建设好交通运行指挥中心的基础上向外拓展其分支机构，旨在通过分支机构获得更丰富、详尽的交通信息，拓宽平台的服务范围，提高大数据的利用率，从整体上推动该市智能交通体系的发展。

2 “互联网+”背景下中国大数据交通发展趋势

科技改变着人类社会生活的方方面面，进入21世纪后，大数据在交通管理系统中的应用将为城市交通问题的解决发挥重大的作用[1]。在深入分析城市问题的过程中，一定要发挥大数据的力量，加速新技术革命的进展，从整体上推动人类社会的进步。杭州国际城市学研究中心对世界城市人口增长情况进行了统计。结果显示：20世纪中叶，城市人口占总人口的比例约为十分之三，到2008年，已有一半的人口为城市居民，据其推测，到21世纪中叶，城市人口将占到总人口规模的十分之七。随着发展，大多数人都会成为城市居民。

大数据的发展及应用已经成为不可逆转的必然趋势。当前，我们应该做的是，立足于宏观发展的角度，对大数据本身以及它在智能交通中的应用进行深入的分析。大数据是否可以称得上是一次彻底的变革，还是仅限于技术层面上的进步与升级？大数据的应用离不开云计算。只用一台计算机是无法满足大数据对信息处理的需求的，普通的网络计算能力无法在短时间内完成计算任务，只有分布式计算架构才能达到要求。这种算法可以在大量信息中筛选出最有价值的那一部分，只有云计算中的分布式数据储存、分布式处理及虚拟技术才能实现。立足于技术层面的分析角度，大数据与云计算之间好比是手心与手背的关系，缺一不可。对此，业内人士也曾发表观点，认为只有通过云计算才能解决与大数据相关的问题。大数据使人们的社会生活与思维模式发生颠覆性的变化。人们的生活与工作都离不开出行活动，与其紧密相关的交通就对大数据的应用提出了较高的需求。世界各国都在致力于促进交通安全、解决环境污染及提高运输效率，我国也在积极提高交通管理系统的智能化水平，目前，我国的众多技术应用都已经与国际接轨。

然而，还有很多交通问题亟待解决。立足于宏观发展的角度来说，我国还要提高对智能交通管理系统的利用率。分析结果显示，交通管理部门的覆盖范围还有待拓展，很多收集起来的信息都得不到及时的处理与分析，无法提前预知交通问题的出现，民众也不能及时收到预警信息。因为不同地区对交通管理的重视程度不同，各地交通管理部门的工作效率及能力也有所区别。但综合来说，我国交通管理系统的智能化水平还需提高，要优化资源配置，不仅要加大投资，还要将引进的先进管理设备及技术手段应用到实践中。还需要改变传统的思维模式，应用大数据与云计算，不断挖掘半结构与非结构数据的价值。

虽然我们已经进入了数字化时代，但数字化并不等同于数据化，数字化虽然能够在一定程度上实现信息统计与应用效率的提高，但它不能从根本上改变我们的生活与思维模式。大数据则能够带来创新式的应用与变化。在传统的小数据模式下，我们注重的是计算的精准性，相比之下，大数据更加注重从整体上掌握事物的发展趋势；小数据注重因果关系的分析，大数据则更加注重事物之间的相关性，能够提高非结构化数据的利用率，通过数据分析的方式来处理问题，从整体上提高管理水平。大数据具有鲜明的全球化特征，能够加强我国与西方国家的联系，能够抓住机会，就能缩短我们与发达国家之间的差距，也不排除会在特定领域将发达国家甩在身后的可能。

大数据是一把双刃剑，它在带来机遇的同时也使我们面临更多的问题。其一，我们需要在明确数据的属性、价值及本质的基础上才能挖掘其价值；其二，大数据在应用过程中会涉及信息安全及隐私保护问题；其三，整合信息资源需要强大的技术支撑；其四，目前在专业人才上还存在缺口。

2.1 “大数据+交通”颠覆交通服务

“大数据”已成为全球关注的焦点，各国都期望能够在各个领域中发挥大数据技术的作用，推动整体经济的发展。美国专门组建了“大数据高级指导小组”，推出“大数据研发计划”①。我国北京、上海等一些大城市交通问题愈加突出，很多一线城市都面临严重的交通拥堵问题，随之而来的还有环境污染与交通事故频发等问题，要想改进交通问题，最重要的就是对交通管理体系进行深入的分析研究。而对交通管理体系进行深入分析的基础是，要能够在极短的时间内提取所需的交通信息，目前来说，大数据管理是最适用的解决方式[2]。

随着经济发展及生活水平的提高，人们的购买能力不断增强，为了出行方便，越来越多的城市居民配备了自己的车辆。这使得城市道路系统原本的平衡难以继续维持，而交通需求日益复杂，之前的管理模式已经无法适应，因此一些大城市面临的交通问题日趋严重。将大数据管理应用到交通系统中，是对传统管理模式的颠覆性创新，也使得公共交通管理体系呈现出全新的面貌，不仅如此，很多传统方式无法解决的交通问题也可以迎刃而解，因为“大数据+交通”有以下特点。

（1）大数据可以实现跨区域管理。政府为了提高管理效率，将我国分成各个行政区域。区域的划分能够使各个地区在中央统一管辖下进行地方的自我管理，也使得各地区都将关注重点放在所辖区域之内，这就导致了区域与区域之间的交通及其他基础设施的管理不是十分到位。将大数据应用到交通管理体系中，就能够突破行政区域的边界限定，使各个地区在遵循相关原则的基础上各行其是，提高管理的科学性。

（2）大数据能够解决信息分散问题，实现统一管理。大多数城市的交通运输管理机构处在不同部门的管辖之下，相互之间的联系不是十分紧密，这就导致管理无法集中，使交通管理出现信息集成困难、内容不够详实等问题。大数据的应用，能够提高交通信息体系的综合化管理程度，将所有具备分析价值的信息进行统一收集，提高信息的利用率，完善交通管理体系。利用大数据技术对信息进行处理与分析，能够为交通问题的解决提供技术支持，缓解大城市各方面的交通压力。

（3）大数据可以实现交通信息资源的合理配置。许多地区的交通管理机构没有明确的职务分配，也有一部分公共交通管理机构存在重复性分配现象，所以导致资源利用效率不高。将大数据应用到交通管理体系中，可以为管理人员在制定计划时提供科学的指导，明确不同交通管理机构的职能担当，实现信息资源的合理配置。

（4）大数据可以在整合不同发展方面的基础上完善交通管理体系。按照以往的发展方式，为了缓解交通压力，会在基础性建设中引入更多的资本，增加道路可容纳车辆的规模，然而，有限的土地资源决定了这种解决方式已经不适应需求。大数据的应用可以在考虑到相关制度的基础上发挥技术优势，将交通管理与信息技术结合，使土地资源不再对交通问题的解决形成过多的限制。

2.2 “大数据+交通”模式的优势

（1）推动公共交通高速运转。美国洛杉矶研究所的分析结果证明，若车辆运营效率提高，只需原本16%到54%的车辆即可完成相当水平或者更高水平的运输。英国的首都城市将大数据应用到交通管理体系中，加速了整体交通运转。在车辆要进入拥堵街区时，驾驶员会接收到传感器发送来的最佳行车建议，比如可以在较短时间内帮助车主安全停车，能够在很大程度上降低经济消耗，节约时间。要解决公共交通问题，需要在各个方面进行调整，这时候就要发挥大数据的优势。大数据的计算工作量会随着数据库中输入的数据量的增加而减少。当应用大数据来管理公共交通的车辆时，输入处理系统的信息增多，其消耗会降低。这样的管理模式可以从根本上推动公共交通运转速度的加快。

（2）提高交通管理体系的智能化水平。大数据应用具有很强的即时性特征，当用户需要对数据进行处理与分析时，大数据便能够进行智能化操作，将处理结果以清晰明了的图形方式展现在用户面前，帮助其解决问题[3]。交通管理体系的智能化主要通过以下两方面表现出来：一是若某个街区出现意外情况，大数据应用可以及时进行信息的处理，保证交通不会因此被阻断。二是大数据可以进行提前预测，对公共交通情况进行监控。即便驾驶员不能在先前预料到某街区是否会发生交通拥堵问题，大数据也能为其提供价值较高的参考。比如，大数据管理系统可以提前对驾驶者准备经过的路线进行各方面的分析，为其准备备用解决方案，若该路段发生拥堵，就可在驾驶途中提前告知。

（3）降低交通运输的成本消耗。以美国新泽西州的交通管理为例，长期以来，新泽西州在管理过程中采用的主要是交通摄录设备与路边传感器来传递交通信息，然而，有95%的道路信息都不在设备的监控范围之内，且传感器所花费的成本高达两万美元。之后，新泽西州应用了Inrix系统（属于大数据应用的范畴），该系统由Inrix公司提供，专门为交通问题的解决提供专业性建议，可以为安装了其客户端的驾驶人员提供即时交通讯息。虽然该系统每年消耗的成本达到四十五万美元，但总体来说，其处理能力提高了，覆盖范围也拓宽，大幅度节约了人们的时间与精力。美国用于房屋的成本消耗居于首位，其次便是交通消耗，虽然美国的司机在一年当中的绝大部分时间都不是用在驾驶上，但一年下来，其花费在车辆上的资金却高达八千美元。尽管在交通管理体系中应用大数据需要消耗一些成本，但立足于长期发展的角度，这种方式能够节约的资金更多。况且，按照传统的解决方式，为了完善交通设施的建设，增加停车场的数量及规模，一般情况下投入的资金也要超过一百万美元，但很多城市因为成本消耗太大而将交通问题的解决一再搁置，大数据在交通管理体系中的应用，既能够降低成本消耗，还能从根本上解决城市交通问题。

（4）能够及时处理大型数据。在交通管理体系中应用大数据之后，就能够在短时间内对大型数据进行分析与处理。大数据在信息处理过程中应用了云计算及运操作系统，既可以对海量数据进行及时的处理，又能够对交通信息进行全天候统计与分析，同时可以实现跨区域信息处理。这正是很多城市当前面临的交通难题。据相关消息透露，国际商业机器公司（IBM）打算构建智能管理系统，用于交通管理中，在发生交通事故及其他意外情况时，能够尽快制定出最佳方案指导人们的行动。目前，无论是硬件还是软件装备，都能够为大数据管理系统的应用提供足够的支持。硬件方面，智能手机与无线设备的普遍应用为Inrix系统的开发及在交通管理中的实践提供了便利；软件方面，越来越多的人开始使用专业解决交通问题的应用程序，比如我们熟知的百度地图、谷歌地图等[4]。不少的企业、高校及政府相关部门也支持将大数据应用于交通管理体系相结合。比如，美国加利福尼亚州的交通管理机构及当地大学中的CCIT（创新运输中心）就在交通信息的管理方面开展合作，以便为诸多的白领人士提供便捷的交通信息。此外，诸如苹果公司在为用户提供交通数据时也应用到了大数据。大数据的应用不仅涉及到企业生产，还将触角延伸至其他领域，除了能够提高企业的生产效率之外，大数据也能为人们的生活带来诸多方便。信息通讯技术水平的提高，使交通运输过程中产生的信息愈加复杂，对于用户而言，最重要的就是在海量的信息中寻找到对自己有价值的数据。不过，需要注意的是，大数据管理的应用是有一定风险的，它在承担处理交通信息时也可能对用户的隐私保护构成威胁。

2.3 “大数据+交通”模式的挑战

（1）如何开放公共交通数据。智能交通管理系统的发展水平与数据的公开化程度息息相关，但是，西方国家的大部分城市在交通信息的管理上仅限于私人数据库，政府相关管理部门的作用仅仅是对私人数据库进行性能的检测及调整。该信息管理方式的开放性较低，无法挖掘信息的价值，为了改变这种情况，只能对交通数据实施开放性管理。信息公开能够带来诸多便利之处，对于政府来说，信息公开有利于树立起良好形象；对于企业来说，信息公开能够增加其收益；对于普通民众来说，信息公开能够保障其决策参与权。要提高交通数据的利用率，就要提高信息的公开化程度。

（2）如何保护个人隐私。在深入分析及整合数据资源的基础上，能够开发出具有针对性的应用程序，为人们的决策提供参考信息，进而产生商业价值。大数据的应用使人们能够更加方便地获得信息，也使一些用户担心个人隐私会受到侵犯。在传统模式下，匿名登录及密钥的使用使人们的个人信息不容易泄露。在现代信息社会下，大数据的应用提高了信息的传递速度与传播范围，在管理过程中出现差错，就可能导致个人信息或商业机密被非法窃取。比如，某个用户的地理位置、日常行踪等。若用户意识到自己的个人信息安全得不到保障，就会对大数据的普及产生心理上的排斥。

（3）如何存取交通数据。大数据管理系统的应用对实时数据的统计与征集提出了较高的要求，然而，很多地区在统计车辆数目时，习惯于将数据信息保存成像PDF这样的静态格式，这种格式对智能设备的自动化检索造成了很大的阻碍，只能由专门的工作人员来完成信息查询任务，无法发挥物联网的作用。能够利用智能手机、传感器等设备，对实时的交通数据及相关信息资源进行整合与分析才是交通数据物联化的体现。

3 “互联网+”背景下我国大数据交通发展建议

3.1 帮助居民获得交通大数据

（1）居民乘车时使用的一卡通。北京的交通管理机构中设有专门的管理系统，能够对一天之内地铁中的人流量进行准确的统计，也可以提取用户的出行路线，除此之外，使用一卡通乘坐公交车的人流量也能够进行详细统计，虽然也有一部分用户在乘坐公交车时使用现金，但专业统计部门可以按照比例统计出一天之内乘坐公交车的人数。到目前为止，NFC近场支付功能的应用在我国还未普及开来，若随着科技的发展，我们也可以实现NFC支付功能的普及，则居民的出行规模及相关信息可以更加精准地掌握在交通管理部门的手中。

（2）实时监控运输车辆。自2014年7月起，开始施行《道路运输车辆动态监督管理办法》，该法案中对运输车辆的监督进行了详细的规定，车联网系统的应用，能够将车辆的运行情况上传到全球定位卫星，相关部门就能够对车辆进行实时监控。

（3）车联网系统。车联网系统的普遍应用，使交通部门能够方便地统计车辆的出行规模，并在此基础上推算出全部车辆的出行状况。

（4）道路视频监控。为了掌握交通运输情况，政府拿出大量投资用于相关设施的建设及维护。在重庆，一天之内有大约50T的数据都由高速公路视频监控捕获，再比如，广州一天之内捕获的交通运输信息记录达到十几亿，其数据规模在220GB左右。交通运输部应用道路视频监控，确实能够拓展其监控范围，获得更多的交通信息。

3.2 帮助企业应用交通大数据

在大数据的应用过程中，一方面要进行信息统计，另外一方面还要利用技术手段对搜集来的数据进行深入分析，而交通部的分析技术还有待提高，在其与百度合作的过程中，就能够凭借百度的技术优势，从海量的信息中提取出对自己最有价值的部分。

（1）智能公交调度。我国大部分一线城市都已实现了公交智能化，这种手段也是交通部对大数据应用较早的体现。在运用全球定位系统技术、GIS地理信息系统技术以及3G通信技术的基础上，能够实时掌握运行车辆的情况，对公交车的线路、车辆进行调度，优化资源配置，而且也能缓解交通拥堵。智能公交调度技术正在逐渐变得普及，我国的很多城市都在着手建设公交智能调度中心。

（2）在交通规划及决策中参考大数据信息。在制定交通规划的过程中，交通起止点调查必不可少，为此，在没有应用大数据之前，要委派大量工作者进行数据统计。一卡通普遍应用之后，交通部能够方便地掌握各方面的出行信息，除了明确客流量之外，还能获知车辆拥堵时间，据此来改进公交线路，从整体上完善城市的公交系统。

（3）评估驾驶员。掌握驾驶员的出行路线、驾驶过程中的各方面表现，以此来对驾驶员做出评估，并将评估结果传送给交通管理机构及运输公司，为其招聘人才提供参考，也可以将评估结果作为安全教育的样例。

（4）预测群体出行情况。

百度地图可以预知一个城市14天之后能够达到的人口数量，加上其他信息，就能够对群体出行的总体情况进行推算，提前得知什么时候为出行高峰、哪条路线可能出现拥堵等，为出行车辆的调度提供参考依据。站在用户个人的角度来分析，提前掌握了群体出行情况之后，用户在出行时也会更加方便，可以避开高峰期与拥堵的街区，节省用户的出行时间，并可提前设置路线。

3.3 帮助政府推进交通大数据

大数据在我国各个领域中的应用越来越广泛，政府在制定宏观规划与整体建设时也已经离不开大数据的作用。在现代信息社会下，大数据的应用不仅能够挖掘更多的商业价值，对企业发展产生影响，还能使人们的社会生活发生变化。在移动互联网不断普及的今天，交通运输领域征集到的数据愈加丰富，在这种情况下，最重要的就是对数据进行处理与分析，满足用户的多样化信息需求。大数据管理并非没有难度，管理部门既要根据用户需求进行数据的处理与分析，又要在尽可能保护好个人信息安全的基础上去开发交通数据的价值。总之，要想通过大数据的应用打造综合性的公共交通管理体系，还要在交通信息的获取及分析方面做更深入的研究，要掌握建设智能交通系统的相关知识，并分析用户界面的调整及改进工作[5]。2014年交通运输部与百度公司达成合作关系，体现出我国政府对互联网技术的重视程度与大数据应用的重要性。身处科技不断进步的信息社会，政府也在谋求自身的发展与创新。从中可以得出的结论是，无论是人们的日常生活，还是国家的整体发展，都受到互联网的巨大影响，除了交通管理中对大数据的应用，微博问政就是一个很好的例子，信息的公开化在互联网的作用下不断提高，政府职能的具体内涵也会随之发生改变。

（1）广泛开放公共交通数据。虽然大数据系统中整合了众多信息资源，但真正能够用到的并不多。比如，交通管理部门每天都会征集大量交通数据，但相关人员不懂得怎样进行信息的选取与过滤。交通数据的开放，能够加强政府部门与企业或专业机构之间的合作，能够弥补交通管理部门在专业人才方面的短缺，可以为管理部门提供技术支持，满足不同群体对交通信息的个性化需求。交通管理部门要提高其信息的开放性，可以通过运营像Transportation Information Group这一类的网站来为用户提供信息服务，还要保证数据存储格式的多样化，便于系统自动检索与识别。为用户提供数据分析工具，满足用户的个性化需求。政府相关部门应该鼓励用户参与交通信息的共享，当然，要在这个过程中确保用户的合法权益不会受到侵害。这样一来，政府部门就能与企业及用户群体达成合作关系，开发商可以通过提供信息服务来获取更多的利润，大数据的应用也能为城市发展带来更多的活力。

（2）保护个人私密信息。在大数据时代中，为了加强对个人隐私的保护，政府需要完善相关法律的建设，对数据的性质、传播范围、传播过程中需要遵守的原则，以及其应用目的给出明确的界定。为了确保信息的安全性，交通管理部门还应保证相关制度的实施，要进行数据安全教育知识的普及，让用户能够依法保障自己的权益。无论是对数据资源的开发还是保护，都要采取适度原则，在这方面，交通管理部门应该努力做到，在对数据进行开发的过程中不会危及到个人的信息安全，既要为企业开发数据的商业价值提供便利，又要考虑到对公民个人私密信息的保护。为了减少用户对个人信息安全问题的担忧，应该由公民个人决定自己的私人信息是否可以公开，以及哪些个人数据能够被开发。数据开放商的服务方式也要进行调整，只有在当事人知情且同意时，才能向用户发送其指定的信息服务。

（3）提高交通数据存取的多样性。在交通数据的数字化建设方面加大投资，增加数据存取格式的多样性，节约交通管理部门在这方面的人力资源消耗，方便对数据的深入研究。要使不同用户的信息需求得到满足，就要征集各方面的交通信息，在提高交通数据的数字化存储还要将筛选出的核心数据以纸质资料的形式存储在案，采取信息共享的方式，使交通管理部门获取更多的交通数据。还可以通过用户自动收发交通数据的方式，推动信息共享，从整体上提高公共交通的智能化水平。

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关键词：物联网；智慧地球；创新能力；科研能力

0、引言

物联网技术在世界范围内被关注才只有十几年时间，而引起重视并获得快速发展也只是近几年的事情，却已经开始在军事、工业、农业、环境监测、建筑、医疗、空问和海洋探索等领域投入应用。随着教育部批准各高校开设物联网工程专业课程以来，国内具有一定教学和科研基础的高校陆续响应，积极投入师资力量和硬件资源。物联网工程专业属于计算机、通信、电子等多领域的交叉学科，各院校物联网工程专业的培养目标基本是培养具有多领域基础理论知识和创新实践能力的复合型人才。

根据当前国内物联网技术以应用为先导的特点，大部分高校在注重物联网理论知识体系架构的同时，还加强对学生工程实践能力的培养，培养为我国工业化和信息化融合、为信息产业服务的高层次、高素质的复合型和创新型技术人才。显然，物联网技术的不断推广和应用使得社会对物联网人才素质的要求逐步提高。面对21世纪信息化时代的挑战，如何培养面向广大应用市场需求的物联网工程专业人才和科研人才，成为现阶段物联网教育领域的一项研究课题。

1、物联网工程专业人才培养的基本要求

物联网的技术架构可以概括为c3sd，即建立在传感网络fsensor network）之上的通讯（communication）、计算（computation）、控制（control）、数据海（data ocean）集成的架构。物联网由通讯系统、计算系统、控制系统、感知系统和数据海5大技术系统支撑。

物联网工程专业的实践课程必须是以物联网体系结构为核心进行设计和技术开发。相应地，我们在学生培养的不同时期设置不同的物联网专业实践课程，使学生循序渐进地学习和运用物联网5大技术的不同层次的开发和集成应用，具有较强的物联网技术综合应用和工程实践能力，能够从事物联网应用系统规划、设计、实施、管理和维护等相关工作。

2、物联网工程专业人才创新能力培养方式

以物联网专业的需求为引导，学生针对不同的应用方向和已有物联网领域知识进行创新，通过技术创新巩固已有的物联网专业理论知识，形成将理论学习与运用创新相结合的良性循环，在注重物联网理论知识体系架构的同时，也加强对工程实践能力的培养。

2.1 物联网工程专业知识学习

物联网工程专业学生培养方式的侧重点在于全方位的计算机硬件、软件以及物联网理论知识的学习，而不局限于单一行业的知识运用需求。区别于计算机专业学习，物联网工程专业知识学习更加注重学生的专业应用实践能力培养，将计算机知识如数据结构和算法、编程语言设计、数据库等运用到物联网实际应用领域中，通过数据处理、算法分析、系统开发等实际应用验证计算机和物联网理论知识。

学生可以通过算法和理论进一步理解物联网技术原理，尤其是通过相关实训应用程序开发（传感器原理及应用、reid原理及应用、传感器网络原理及应用、数据处理与智能决策、物联网通信技术、物联网控制、物联网信息安全等）进行物联网理论和方法相关课程的创新思维培养，达到创新性学习。

2.2 以工程应用需求作为创新性培养方向

基于工程应用需求的物联网工程专业学生培养模式建立在市场对物联网工程专业学生有较高的物联网发展洞察力、解决特殊问题的创新能力等要求基础上。学生需要结合自身专业特色对当前物联网工程应用需求进行深入分析，找到切入物联网的兴趣点，将物联网理论和技术运用到实际问题中，如智能交通、智能仓储，进入运用理论解决问题以及利用问题促进理论创新的良性循环。

将计算机、物联网理论和工程应用相结合，为物联网理论创新性教学提供了一个方向。目前，计算机学院已建设智能交通、智能仓储等实训综合平台，基于工程应用需求不断更新和优化实验教学内容，强化学生实训和实践能力锻炼，采用项目案例库的方式培养学生物联网工程设计能力和开发创新能力。

2.3 以学生为中心的自主创新

在培养物联网工程专业

学生创新能力的过程中，我们更需要注重学生的自主创新能力培养，允许学生自主选题并自主研究，将自身兴趣、专业知识和研究方向紧密结合，尊重学生的思想独立性，引导学生根据已有的计算机和物联网工程专业知识和自身的兴趣爱好，结合物联网技术具体应用，选择自主研究领域。同时，为学生提供开发资源如开发平台、数据库系统、rfid+gps物流管理系统（利用rfid技术、gps定位技术、自动控制技术以及网络通信设备等搭建物流管理实验平台）等，让学生从实际应用中体会物联网的体系结构，针对不同的物联网技术应用方向开展具体的研究并不断创新。

在此基础上，引导学生从计算机技术的角度思考物联网技术问题，鼓励学生从计算系统以外的角度进行系统创新，将计算机和物联网理论知识与实际的工程运用需求相结合，培养物联网工程专业学生的专业素养和实践能力。

3、物联网工程专业人才自主科研能力培养方式

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关键词： 信息物理融合系统； 体系结构； 智慧工厂； 卷烟

中图分类号： TN98?34； TP399 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2017）05?0151?04

Abstract： The concept， basic function and characteristics of the cyber?physical system （CPS） are analyzed. According the practical situation of the factory， a five?layer architecture of CPS is proposed， including the perception layer， network layer， semantic information layer， model computing layer and service agent layer. The key technology and structure of each layer were designed in detail. It is proved that the architecture conforms with the informatization level and application status of the factory with an application example of the cigarette factory， and plays a basic supporting function for the construction of the smart factory.

Keywords： cyber?physical system； architecture； smart factory； cigarette

0 引 言

信息物理融合系统（Cyber?Physical System，CPS）是最近几年出现的一个新概念，是指计算和物理要素之间紧密结合与协作的系统[1]。有文献指出，CPS的影响将会远远超越20世纪的IT革命，就像Internet改变了人与人交互的方式一样，CPS的出现将改变人与物理世界交互的方式[2]。CPS一经出现便立即引起各国的重视。美国2007年的研究中便将CPS列入重要领域[3]，德国将CPS作为工业4.0的核心技术之一[4]。我国863技术也于2010年开展CPS的相关研究[3]。

CPS的落地应用与研究是按行业开展的，具有明显的领域相关（Domain?Specific）特征[3]。文献[5]描述了CPS在电力领域的应用，文献[6]描述了CPS在航空航天领域的应用，文献[7]描述了CPS在医疗领域的应用，文献[8]描述了CPS在交通领域的应用，但其在制造领域的应用研究较为少见。

本文对CPS体系结构和适用于智慧工厂的系统特性进行研究与分析，给出了CPS五层体系结构框架设计，并应用于实际案例。

1 CPS概述

1.1 CPS定义

CPS是通过计算（Computation）、通信（Communication）与控制（Control）技术的有机深度融合，实现计算资源与物理资源紧密结合与协调的下一代智能系统。在微观上，CPS通过在物理系统中嵌入计算与通信内核实现计算进程与物理进程的一体化。计算进程与物理进程通过反馈循环方式相互影响，实现嵌入式计算机与网络对物理进程可靠、实时和高效的监测、协调与控制。在宏观上，CPS是由运行在不同时间和空间范围的分布式、异步的异构系统组成的动态混合系统，包括感知、决策和控制等各种不同类型的资源和可编程组件。各个子系统之间通过有线或无线通信技术，依托网络基础设施相互协调工作，实现对物理与工程系统的实时感知、远程协调、精确的动态控制和信息服务[3]。一般来说，开展智能化设备研究及开发多采用微观描述，而对诸如生产、交通这样的系统性工程多采用宏观描述。

1.2 CPS在智慧工厂中的地位

基于工业4.0的智慧工厂是以全面感知的CPS系统为基础构建，如图1所示。CPS将融合物联网与服务网，是智慧工厂的基础及核心技术之一。文献[9]给出了智慧工厂实现的五大关键因素，但同时指出最为基本的是建立在CPS之上。

1.3 智慧工厂环境下CPS特性要求

智慧工厂是数字化工厂之后新一代的制造模式，包括多种核心特征，具体如下：

智慧工厂的异构性：智慧工厂将包括多种控制系统、智能装备和传感设备。作为智慧工厂基础的CPS应当采用开放的工业标准，集成许多功能与结构各异的子系统，各个子系统之间通过有线或无线的通信方式相互协调工作。

智慧工厂的实时性：智慧工厂必须对工厂实时的事件做出正确、合理的反应。要求CPS系统基于事件驱动机制，具有强实时特征和时间全局一致性。

智慧工S的数据驱动：数据驱动是新一代工厂区别于传统工厂的本质特征。要实现工业4.0提出的三个维度数据驱动流程，在底层落地需要CPS体现以数据为中心的特征要求。

智慧工厂的模型驱动：工厂数字模型是智慧工厂数据驱动的内在动力，体现物理模型、逻辑模型、资源模型等相关内容。CPS也必须是该模型的承载平台和运行环境，要求具备全局一致的虚拟模型。

智慧工厂的工业特征：作为制造工厂，现实要求的高度安全性、高度可靠性、领域相关性都是对CPS的要求。

2 CPS体系结构设计

2.1 CPS体系结构

CPS体系结构是CPS的核心技术，是CPS的骨架和基础。文献[10]给出一套CPS结构体系的设计，并将其应用在智能交通领域。分析认为，这种层次结构表达的概念是清晰的，但过于粗略，细节描述不够，不利于后期的实施。本文在结合国内外大量研究成果的基础上，结合制造工厂的实际情况，提出一套符合现实应用的五层CPS体系结构，如图2所示。

2.2 泛在感知层

泛在感知层是实现深度嵌入到制造全流程而设计的，通过感知节点实现。一个典型的感知节点结构如图3所示，包括软件、硬件两大部分。其中硬件包括与物理对象相一致的传感器、执行单元和对应的驱动装置。软件包括传感器数据处理模块、执行单元的控制模块，节点自身的计算模块（包括缓存、地址管理等功能），以及与网络层进行通信的模块。一个感知节点应当还包括一个能够全局同步的本地时钟，满足CPS所要求的时间一致性。

针对工厂的物理对象，感知节点需实现 “人、机、料、法、环、测、时间、空间”等物理要素的数字化感知。

人：采用移动互联技术，结合RFID，NFC等近场通信技术，实现人与系统的对接。

机：设备采用统一的资产代码，主要是利用二维码和RFID电子标签。

料：针对连续生产过程，采用温度计、水分仪、皮带秤表征物料特性。

法：结合生产规范要求，建立各个工序的工艺采集点，建设车间集控系统为超级节点。

环：采用无线组网技术，如Zigbee协议、WiFi协议实现全厂动能及环境的采集与计量。

测：构建超级节点，实现实验室数据采集、综合测试台数据采集。

时间：建立全厂统一的时间服务器，同步各个采集点的时钟。

空间：建立全厂采集点地址及命名字典。有条件的工厂建议采用IPv6协议。

2.3 互联网络层

CPS的异构性包括网络的异构及应用的异构。互联网络层将泛在感知层的大量异构感知节点实现互联互通，并支持感知节点之间的互操作，支持M2M（设备到设备）的通信。当前工厂的网络环境，绝大多数采用TCP作为传输层通信协议。但众所周知，TCP协议是一个非实时的协议，需要在语义信息层实现自定义的会话协议，或针对实时数据采用UDP协议。

2.4 语义信息层

CPS是以数据为中心，工厂的数据分为测量数据和业务单据数据。对于实时测量数据，采用OPC统一架构（OPC?UA）协议作为语义层协议。对于业务单据数据，采用自定义XML结构描述。XML文档的内容和结构完全分离、互操作性强、规范统一、支持多种编码及可扩展性的特点[11]。

工厂生产信息模型符合ISA95标准给出描述[12]，只是在实例化过程中增加具体生产工厂的特殊属性。图4所示为针对一般工厂抽象形成的核心生产信息模型，包括生产能力模型、产品定义模型、生产信息模型。该模型将实现全局一致性的视图，支持MES系统、MES系统与自动化系统的集成、MES系统与PDM系统和ERP系统的集成（智慧工厂的三个集成）。通过该模型使CPS成为以数据为中心的系统。

2.5 模型计算层

物理与信息的融合过程，核心是通过在CPS系统中嵌入物理对象的模型来实现（有些研究称之为数字孪生体）。这个模型包括物理设备对象模型（物理模型）以及物理设备对象在生产过程中表现出来的服务逻辑模型构成。模型计算层除了管理这两大模型之外，还包括一个高可靠的模型引擎，实现CPS特性给出的事件驱动要求，如图5所示。

物理模型：工厂设备一般组织成分层形式，包括工厂（Plant）、车间（Area）、工段（Cell）、设备（Unit）四个层次[12]，这是一个面向对象的模型库。每个层次的设备对象中嵌入感知节点及对应的感知数据。

逻辑模型：逻辑模型是表征物理模型在生产过程中提供的服务以及制造过程的核心流程管控，包括生产操作模型、质量管理模型、维护操作模型、库存操作模型[10]。

模型引擎：模型引擎是一个基于SOA架构的计算环境，包括运行服务管理、流程引擎、安全管理、服务管理、服务及接口协议、物理模型管理。

2.6 服务层

CPS与智慧工厂服务网之间的连接是通过制造服务层实现的，这是一个典型的SOA与多Agent环境。同时，该层也实现CPS与异构应用系统之间的连接。

工业4.0背景下智慧工厂的业务应用将呈现App化的特征。一个典型的App将满足工厂管理的某一个领域的功能要求。但这些单一业务需要流程的集成，共同实现以产品为中心的某一特定的生产任务，比如生产换模过程。每一个App通过它的服务接入到CPS模型引擎中，如图6所示。模型引擎具有一个Agent容器管理功能，实现Agent服务的发现、注册、变更及有效性检验，符合CPS高度自主性的特性。

3 典型应用

卷烟工业企业在整体制造业信息化中具有较高水平。宁波卷烟厂在全行业较早开展信息化建设，基本完成了数字工厂建设[13]。通过分析智慧工厂的核心要求，明确智慧工厂建设的核心是在工厂导入CPS系统，实现物联网与服务网的融合。基于CPS系统，重新构建工厂一体化核心数据平台，重新梳理三项集成（工厂与集团的集成、研发与生产的集成、制造与服务的集成）。宁波卷烟厂CPS实施技术路线如图7所示。

工厂利用新引进设备的机会，完成了智慧工厂所需的物联网环境建设。自动化系统采用OPC?UA协议共享CPS全局一致的实时数据库系统。同时，根据智慧工厂的业务要求增加少量的o线感知节点，主要应用于设备状态监测领域。在建模及模型引擎方面，采用西门子公司的Simatic IT建模平台实现模型在线运行。而服务则采用工厂已建成的SOA总线平台（IBM产品Message Broker）实现模型驱动与服务组件的集成。服务集成所用的协议为广泛采用的WebServices标准。通过优化及完善以MES系统为核心的工厂应用系统，完善App形式的业务管理功能。

基于CPS的生产信息监控界面如图8所示。通过导入CPS系统，一是实现了全局一致的核心数据库；二是实现生产资源的对象模型，建立透明工厂；三是逻辑模型支持生产管控流程的灵活修改，提高生产柔性；四是生产服务化，实现即插即用；五是实现控制层与管理层的深度融合，提升管理精细化水平。

4 结 语

CPS是智慧工厂的核心技术。本文从CPS国内外的研究现状出发，结合CPS的基本功能及特性要求，提出一种应用于工厂的五层CPS体系结构，包括泛在感知层、互联网络层、语义信息层、模型计算层、服务层。该体系自下而上实现了物理对象、生产信息、生产对象模型以及服务模型的抽象。最后，本文给出了一个卷烟工厂的实施案例，列出了每一层所采用的技术路线。应用案例表明，本文提出的五层CPS体系结构符合卷烟工厂的信息化水平及应用需求，对智慧卷烟工厂的建设能起到基础性支撑。

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