序論：寫作是一種深度的自我表達(dá)。它要求我們深入探索自己的思想和情感，挖掘那些隱藏在內(nèi)心深處的真相，好投稿為您帶來了七篇智慧交通和智能交通的區(qū)別范文，愿它們成為您寫作過程中的靈感催化劑，助力您的創(chuàng)作。

篇(1)

“治堵”，已成為公眾共同關(guān)心的焦點問題之一。全世界都希望通過網(wǎng)絡(luò)新技術(shù)，推動交通運輸體系的智慧運行，以解決面臨的挑戰(zhàn)。雖然，近幾年智慧交通的應(yīng)用已經(jīng)給民眾帶來了不少的便利，但是又出現(xiàn)了許多新問題、新矛盾，需要智慧交通來予以破解。浙江信息化百人會顧問、浙江省人大常委會副主任毛光烈表示，要利用網(wǎng)絡(luò)新技術(shù)，找準(zhǔn)智能交通完善升級的突破方向，補(bǔ)上基礎(chǔ)性的“短板”，從而打造智慧交通升級版。

智能交通升級突破口

毛光烈稱，智慧交通包括智慧城市交通、智慧城際交通、智能裝備交通、綜合型智能交通等多種語義，對這些不同語義內(nèi)涵的“智慧交通”加以細(xì)心區(qū)別、正確理解，可以便于找到痛點，并完善、升級智慧交通。他認(rèn)為，當(dāng)前完善、升級智慧交通的主攻方向有以下三個方面。

第一，打造智慧城市交通的完善與升級版。城鎮(zhèn)化的人口已占全國總?cè)丝诘囊话耄械牡貐^(qū)已達(dá)60%以上，城市內(nèi)部的交通擁堵已成為突出矛盾。從“人、車、路、場、客”這五要素的信息化來看，目前城市里大多數(shù)智慧交通建設(shè)提供的服務(wù)還都很“初級”，系統(tǒng)間的整合并未完成，碎片化嚴(yán)重；城市交通資源的調(diào)度使用與監(jiān)管的信息化有進(jìn)展，但基本上停留在IT時代，尚未進(jìn)入DT時代；城市交通的大數(shù)據(jù)庫建設(shè)尚未起步。所以，打造能為交通提供大數(shù)據(jù)服務(wù)平臺、實用模式、創(chuàng)新的監(jiān)管體制等都迫在眉睫。民眾出行的難點、痛點，就是智慧城市交通完善與升級版應(yīng)解決的難點、痛點與重點。推動智慧城市交通的完善與升級，既有擴(kuò)大現(xiàn)實供給的重大價值，又有長遠(yuǎn)發(fā)展的巨大空間。

第二，打造智慧城際交通的完善與升級版。隨著中等收入階層的迅速擴(kuò)大，帶給交通領(lǐng)域最大的變化，是“有車族”的擴(kuò)張。據(jù)浙江省公安部門統(tǒng)計，全省汽車擁有量已從2010年的543.57萬輛，增加到2015年的1121.63萬輛。一方面是車輛的快速增長，另一方面是公路通行供給做不到同步增長。因此，就出現(xiàn)了城際之間交通擁堵的加劇。

據(jù)統(tǒng)計，2010年全省高速擁堵路段為6處。盡管在2010年至2015年期間，全省高速公路建設(shè)投入了1277.8億元，仍然跟不上車輛通行的增速。尤其是周末、清明、國慶、元旦、春節(jié)等節(jié)假日的擁堵路段更是在持續(xù)的躍升。毛光烈舉例說：“過去經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)程度相對低、人口密集程度低、一直不擁堵的衢州段，自龍泉至龍游高速開通后，從2013年春節(jié)起開始了擁堵，最長的擁堵時間達(dá)24小時。全省最擁堵點是G60滬昆高速新嶺隧道，2015年擁堵300余次，最長擁堵時間長達(dá)20小時。”

那么，解決全省城際交通的出路是什么呢？毛光烈說，既要抓建設(shè)，又要抓挖潛，要在挖掘交通道路的效率上下功夫。重點是要改變“城際出行只靠高速公路”的狀況，通過“智慧（城際）交通”的升級，把“高速公路、國道、省道、縣道”作為“城際交通的大路網(wǎng)”來整體開發(fā)。

開發(fā)“城際交通大路網(wǎng)”，可以在高速擁堵路段，先把國道、省道、縣道相關(guān)路段組合利用起來，對于破解“周末、小長假出行難”，有很大潛力。目前，浙江省已建高速公路3917公里，有國道4356公里、省道6382公里、縣道29413公里，三者總里程達(dá)40151公里，相當(dāng)于高速公路總里程的10.25倍。同時，由于國道、省道、縣道有專門的養(yǎng)護(hù)資金，養(yǎng)護(hù)隊伍、養(yǎng)護(hù)體制比較健全，近幾年的道路改造及路面硬化成績斐然，道路的通行質(zhì)量亦比過去大為改觀。因此，建立以高速公路為主干、域內(nèi)國道、省道、縣道為一體的智慧（城際）交通，打造智慧交通升級版，大有可為。

毛光烈分析說，開發(fā)“城際交通大路網(wǎng)”可以分兩步進(jìn)行。首先，以縣（市、區(qū)）為單位，從化解周末與小長假擁堵路段入手。其次，在利用國道、省道及縣道化解高速時段性擁堵的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步編制設(shè)區(qū)市、省級優(yōu)化利用高速公路、國道、省道、縣道的整齊方案，并以4G或5G寬帶為主要通信網(wǎng)，完善道路數(shù)據(jù)采集與數(shù)據(jù)服務(wù)、數(shù)據(jù)監(jiān)管設(shè)施，建設(shè)大路網(wǎng)的大數(shù)據(jù)智慧交通服務(wù)與監(jiān)管體系和平臺，使高速路網(wǎng)與國道、省道、縣道路網(wǎng)集成為一體，得到更高水平的開發(fā)利用。

第三，打造以智慧城市為龍頭的交通與城際交通無縫鏈接形成的智慧綜合交通升級版。毛光烈認(rèn)為，要解決城市中各類交通方式互相干擾的問題，出路只有開發(fā)集各種交通方式為一體的統(tǒng)一管理平臺，實行大數(shù)據(jù)的交通服務(wù)，形成智慧城區(qū)綜合交通的完善與升級版。

開發(fā)智慧城市綜合交通的升級版，重點是建設(shè)城市交通大數(shù)據(jù)庫、綜合交通云平臺，把汽車、地鐵、飛機(jī)、高鐵、航運等各種交通方式的大數(shù)據(jù)采集貫通起來，把大數(shù)據(jù)的交通服務(wù)與監(jiān)管綜合集成起來。通過各種交通方式的大數(shù)據(jù)服務(wù)，進(jìn)一步優(yōu)化交通組織，減少相互不合理的影響與干擾，著力化解現(xiàn)有擁堵點與路段，疏導(dǎo)并防范新的擁堵點、段的形成，提高城市交通設(shè)施的運行效率，進(jìn)一步提高城市交通的保障服務(wù)水平。

補(bǔ)基礎(chǔ)“短板”

毛光烈指出，任何工作要做好，基礎(chǔ)工作必須做扎實，智慧交通亦然。大數(shù)據(jù)的實時路況服務(wù)，尤其是車流量服務(wù)，是智慧高速的基礎(chǔ)工作與基本建設(shè)，這一“短板”必須補(bǔ)上，可以從四方面入手。

第一，要集成開發(fā)道路斷面的智能化車流量計量技術(shù)。毛光烈說：“高速公路收費站通過人工方式進(jìn)行車輛流量計量，在非收費站的道路斷面上，車流的大數(shù)據(jù)計量服務(wù)，尤其是城區(qū)道路斷面的車流計量服務(wù)，基本仍處于空白狀態(tài)。”所以，要開發(fā)智能化道路斷面車輛自動計量技術(shù)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程自動傳輸、利用、質(zhì)控與運維。要集成利用各種方式的現(xiàn)代檢測計量技術(shù)，以保障計量方式的創(chuàng)新性、精準(zhǔn)性、實時性與有效性；并保證道路斷面車流計量檢測活動不影響道路的通行。要充分集成并利用智能的檢測儀器、文字與視頻大數(shù)據(jù)的檢測方式與計量技術(shù)、采取不停車的檢測方法。

第二，要開發(fā)“精準(zhǔn)的在線車流量可視化截圖的服務(wù)模式”。做到“規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化、可視化”。在提供“全程車流量（可視化）截圖”服務(wù)的同時，根據(jù)行車的速度與需要，智慧交通的云平臺還可以不斷推送“前方路段的分路段車流量（可視化）截圖”。

第三，要開發(fā)“路段車流量實時計量檢測模式”。路段車流量實時計量檢測，應(yīng)進(jìn)行多斷面檢測，并以多斷面檢測數(shù)據(jù)來進(jìn)行校核才能確定。其計量檢測方式、校核方式應(yīng)按規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)與程序進(jìn)行。要參考城際高速公路的“車流量可視化截圖服務(wù)”的模式，根據(jù)城市的出行要求，開發(fā)城市出行“精準(zhǔn)推送的車流量可視化截圖服務(wù)”。

篇(2)

mBot是一款為素質(zhì)教育而生的低門檻“機(jī)器人小車”，是實現(xiàn)跨學(xué)科綜合素質(zhì)教育STEAM[1]的載體，借助mBot機(jī)器人開展教育是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的有效途徑[2]。mBot機(jī)器人分為硬件和軟件兩個部分，硬件是標(biāo)準(zhǔn)化的電子零件，由mBot機(jī)械部分、mCore控制板兩部分組成，同時配有一個簡易遙控器可供拼裝完成后直接“駕駛”；軟件部分使用基于Scratch2.0[3]開發(fā)的圖形化編程軟件mBlock，通過藍(lán)牙直接實現(xiàn)操控mBotAPP。mBlock根據(jù)需求編制一個程序，將其下載到mCore，由mCore控制mBot機(jī)器人完成動作。mBot機(jī)器人與智能玩具的區(qū)別在于它可以使用軟件mBlock進(jìn)行二次開發(fā)，在其上加載一些傳感器可以實現(xiàn)不同的功能。該次課程設(shè)計用3個mBot機(jī)器人模擬制作一個智能交通系統(tǒng),用實例來講述創(chuàng)新課程設(shè)計過程。

2智能交通系統(tǒng)分析

課堂以智能交通系統(tǒng)為主題，激發(fā)學(xué)生討論，討論結(jié)果形成一個簡單、完整的交通系統(tǒng)由3個部分組成智能汽車、智能紅綠燈、智能車庫。具體功能如下描述。(1)智能汽車，用mBot機(jī)器人模擬汽車的行車過程，前進(jìn)、左右轉(zhuǎn)彎、倒車，同時用指示燈顏色和不同的聲音區(qū)分不同狀況，以給出警戒和提示；車上安裝超聲波傳感器，便于安全倒車；汽車的行駛過程用遙控器控制。(2)智能紅綠燈，根據(jù)路段車流量設(shè)置紅綠燈間隔時間，綠燈結(jié)束后有3s的黃燈閃爍；指示燈亮，并用LED數(shù)碼管顯示剩余時間。在mBot機(jī)器人的主控板mCore上安裝兩個設(shè)備，一個是LED燈作為紅綠燈使用；另一個是4位數(shù)碼管用來顯示紅綠燈時間，用RJ25接口線將兩設(shè)備與主控板連接。(3)智能車庫,用超聲波傳感器來檢測有無車輛入庫，若有，則用舵機(jī)控制橫桿抬起，若無，則橫桿落下。若在超聲波出現(xiàn)故障時，則用機(jī)械遙感手動控制橫桿起落。mCore主控板接3個設(shè)備：一是超聲波傳感器，用來檢測門前有無車輛；二是遙感，便于應(yīng)急時手動控制；三是舵機(jī)，其上安裝橫桿，接收超聲波傳感器信號，控制橫桿起落。

3課程設(shè)計

將智能交通系統(tǒng)課程設(shè)計分基礎(chǔ)、應(yīng)用、創(chuàng)新3個階段來講述。(1)智能汽車:對汽車的踩油門、松油門過程用鍵盤上的“按下、松開上移鍵”命令來控制；脫機(jī)時，將“按下上移鍵、松開上移鍵”命令用紅外遙控器上的上下箭頭代替，便于脫機(jī)控制。由于紅外線遙控器控制命令以判斷形式出現(xiàn)，須將其加入條件控制結(jié)構(gòu)。其它轉(zhuǎn)向功能與前進(jìn)類似。基礎(chǔ)功能完成汽車的機(jī)械行駛前進(jìn)、后退、左轉(zhuǎn)、又轉(zhuǎn)，同時配備相應(yīng)的指示燈；通過鍵盤上的4個方向箭頭完成在線控制，使用圖形化模塊如表1的在線命令。通過學(xué)習(xí)讓學(xué)生熟悉mBlock軟件界面，學(xué)會圖形化模塊的拖拽方法和技巧。教學(xué)內(nèi)容適合小學(xué)5、6年級學(xué)生。應(yīng)用級在初級基礎(chǔ)上將控制方式改為遙控器控制，實現(xiàn)脫機(jī)運行，模塊指令如表1的脫機(jī)命令。由在線命令轉(zhuǎn)為脫機(jī)命令模塊結(jié)構(gòu)簡單，但加入了選擇判斷，使學(xué)生的思路更加條理，同時查看對應(yīng)模塊生成的arduino程序如表1的Arduino代碼，熟悉arduino語法結(jié)構(gòu)。教學(xué)內(nèi)容適合中高年級學(xué)生。創(chuàng)新能以初級為基礎(chǔ)，加上應(yīng)用級訓(xùn)練具有的邏輯思維能力和讀代碼能力，可以創(chuàng)造性地實現(xiàn)不同功能，當(dāng)軟件給出的模塊結(jié)構(gòu)不能滿足要求時，可以在arduino的編輯器IDE手寫代碼來完成。高級階段，每個學(xué)生的作品不一樣，教學(xué)呈現(xiàn)個性化，適合大學(xué)生和電子類愛好者。（2）智能紅綠燈：定義一個變量time用來計時，將紅綠燈持續(xù)的時間設(shè)置為循環(huán)次數(shù)，每次延時1秒，將變量time值減1，用LED數(shù)碼管顯示變量time值，達(dá)到計時效果。假設(shè)綠燈持續(xù)時間為30s。教學(xué)內(nèi)容屬于中級，增加了循環(huán)結(jié)構(gòu)和變量設(shè)置，紅綠燈持續(xù)功能用循環(huán)結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)，顯示時間用變量賦值來完成。對中小學(xué)生，變量概念不易于理解，可用解應(yīng)用題時的設(shè)未知數(shù)知識點來變通。對這部分內(nèi)容的創(chuàng)新可以橫向拓展，由紅綠燈聯(lián)想到路燈、聲控?zé)簟⑴荞R燈、led顯示屏等。(3)智能車庫：設(shè)置3個變量s、x、y、s用于存儲超聲波傳感器測得數(shù)據(jù)，x存儲搖桿x軸移動的距離，y存儲搖桿y軸移動的距離；s小于10時，表示有車通過，橫桿抬起，否則，橫桿落下；x大于y表示橫向移動，橫桿落下，y大于x表示縱向移動，橫桿抬起。其執(zhí)行arduino程序如下，等待兩秒是保證車安全通過。相比上面教學(xué)內(nèi)容增加兩個難點：一是邏輯關(guān)系復(fù)雜包含順序、選擇、循環(huán)結(jié)構(gòu)的嵌套，在理清邏輯關(guān)系的基礎(chǔ)上才能駕馭；二是熟悉Arduino編程語言語法結(jié)構(gòu)，并用其將邏輯關(guān)系表達(dá)出來。創(chuàng)新應(yīng)用可在深度上挖掘，設(shè)計出更智能化的作品。

4結(jié)語

創(chuàng)新教育是一種培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造與創(chuàng)新能力的新型教育方式，提倡在真實情境下學(xué)習(xí)、從生活中學(xué)習(xí)。該次創(chuàng)新教育課程設(shè)計內(nèi)容選自與學(xué)生接觸緊密的智能交通系統(tǒng)，以此為主題展開討論，激發(fā)學(xué)生興趣，引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注生活，樹立處處留心皆學(xué)問的學(xué)習(xí)理念。創(chuàng)新課程采用項目化的教學(xué)方式，由智能交通系統(tǒng)為中心，向外發(fā)散到智能汽車、智能紅綠燈、智能車庫，每個部分又引出更多的知識點（如，智能紅路燈引出路燈、流水燈、led燈等），豐富創(chuàng)新課程教學(xué)內(nèi)容，體現(xiàn)知識有用性；創(chuàng)新課程教學(xué)目標(biāo)區(qū)別于傳統(tǒng)課程的知識堆砌[5]，強(qiáng)調(diào)知識的橫向縱向聯(lián)系。創(chuàng)新課程沒有標(biāo)準(zhǔn)答案，每個學(xué)生的想法都是智慧的萌芽，都會得到老師同學(xué)的認(rèn)可，找自己的存在感，參與意識更強(qiáng)烈；更容易保持學(xué)習(xí)的激情、增強(qiáng)學(xué)習(xí)信心，在學(xué)習(xí)的過程之中更容易生成新的創(chuàng)意。創(chuàng)新課程是課堂教學(xué)的有效補(bǔ)充，將基礎(chǔ)教育獲得的碎片化知識整合，結(jié)合實際加以應(yīng)用，強(qiáng)調(diào)知識的有用性，從而調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新、實踐能力。

作者:苗永梅 單位:寶雞職業(yè)技術(shù)學(xué)院

參考文獻(xiàn)

[1]梁森山.中國創(chuàng)客教育藍(lán)皮書[M].北京:人民郵電出版社，2016.

[2]萬佑紅,將國平.機(jī)器人教育與大學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的探索[J].電氣電子教學(xué)學(xué)報，2005,27(4):6-8.

[3]王同聚.Scratch與機(jī)器人共融在教學(xué)中的應(yīng)用與實踐——以中小學(xué)機(jī)器人教學(xué)為例[J].中小學(xué)信息技術(shù)教育,2015(8):76-79.

篇(3)

40個美國“Mall of America”購物中心在美國本土擁有400多家店鋪。在使用M2M解決方案之前，所有的煤氣表、水表和供暖設(shè)備都由設(shè)備經(jīng)理人工控制，設(shè)備數(shù)據(jù)的收集管理完全依靠人工完成，成本很高。加入M2M網(wǎng)絡(luò)方案后，水表、電表設(shè)備的數(shù)據(jù)和運轉(zhuǎn)情況都可通過串口收集并傳輸至以太網(wǎng)，并最終上傳到位于總部的管理中心里。改進(jìn)后，Mall of America的設(shè)備管理經(jīng)理數(shù)量從400多個降至40個，極大地節(jié)省了時間和人力。根據(jù)市場調(diào)查，M2M的市場中占最大份額的現(xiàn)有應(yīng)用是公共事業(yè)，如供水、供電、環(huán)保等部門。在這些領(lǐng)域中，各種設(shè)備的種類不多，但數(shù)量巨大。所有設(shè)備都需要通過無線或有線的方式連接到監(jiān)控中心進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、分析等等。另外一個需求比較大的行業(yè)是安防行業(yè)，如門禁管理、交通安全管理、地鐵速度噪聲控制等。健康和醫(yī)療行業(yè)則是M2M市場新的增長點。根據(jù)IDC市場調(diào)研數(shù)據(jù)顯示，2012年M2M終端數(shù)已超過1 200萬，年均增長率超過75%，應(yīng)用領(lǐng)域覆蓋城市綜合管理、交通運輸、醫(yī)療、農(nóng)業(yè)、旅游、工業(yè)環(huán)保等多個領(lǐng)域，M2M終端市場規(guī)模已達(dá)到151.5億美元。

M2M工作原理

M2M就是用一個設(shè)備捕捉管理一個事件，然后再通過一個特定的網(wǎng)絡(luò)把這個事件傳輸?shù)揭粋€軟件平臺上面。通過軟件平臺對事件做分析、解讀，從而提供一個有意義的建議。比如，溫濕度傳感器將采集到的數(shù)據(jù)通過有線或者無線的方式傳到軟件分析平臺上，平臺分析出溫度是否過高或者過低，從而給出開啟空調(diào)或者開起暖風(fēng)的工作建議。

專訪

李景峰 IDC中國服務(wù)與通信研究部高級分析師

CHIP：全球M2M應(yīng)用發(fā)展情況如何？中國市場有何特殊性？

李景峰：全球應(yīng)用M2M業(yè)務(wù)的國家和地區(qū)很多，但目前歐美的市場最成熟，中國物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)依然處于起步階段。

盡管整個產(chǎn)業(yè)從2010年起得到了快速發(fā)展，但整體中國M2M產(chǎn)業(yè)依然處于孕育和準(zhǔn)備階段，距離大規(guī)模的應(yīng)用尚有一段距離，但突破性的技術(shù)、芯片、產(chǎn)品和解決方案等將逐步問世。雖然中國物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展較晚，但在國家戰(zhàn)略層面的推動下，進(jìn)兩年得到了快速發(fā)展，尤其是在2012年2月14日，中國《物聯(lián)網(wǎng)“十二五”規(guī)劃》正式后，物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展正式提升為國家級發(fā)展戰(zhàn)略，并成為中國新型戰(zhàn)略的重要組成部分，這將會對中國經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式起到重要的推動作用。根據(jù)規(guī)劃，各地政府相繼出臺了圍繞“智慧城市”開展智能工業(yè)、智能農(nóng)業(yè)、智能物流、智能交通、智能電網(wǎng)、智能環(huán)保、智能安防、智能醫(yī)療和智能家居等重點應(yīng)用的示范工程，以帶動地方經(jīng)濟(jì)與新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展。M2M作為物聯(lián)網(wǎng)的重要載體已經(jīng)在城市運行、應(yīng)急管理、安全生產(chǎn)、市容市貌、感知物流、環(huán)境檢測、居民社區(qū)等方面得到了具體應(yīng)用。

CHIP：M2M市場的推動力是什么？

李景峰：中國運營商依然是M2M產(chǎn)業(yè)的主要推動力來源，雖然產(chǎn)業(yè)發(fā)展與客戶需求的精細(xì)化，產(chǎn)業(yè)環(huán)節(jié)參與者間的合作將會進(jìn)一步加強(qiáng)，競爭環(huán)境也由單純的競爭轉(zhuǎn)變?yōu)楦偁幣c合作的關(guān)系。圍繞客戶需求，運營商將聚合產(chǎn)業(yè)合作伙伴，提供端到端的完整解決方案將成為客戶的主要需求點與核心競爭力。

CHIP：中國M2M市場的存在哪些問題？

李景峰：由于市場尚處于起步階段，市場依然需要長時間的培育與引導(dǎo)。就目前情況看，中國M2M市場尚存以下幾點問題：市場整合度不足，缺少主導(dǎo)力量；整體市場缺乏統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，準(zhǔn)門檻相對較高；市場成熟度角度，客戶確認(rèn)認(rèn)知度；政府推動力與執(zhí)行力需持續(xù)；對政策與政府投資過度依賴。

M2M的主流應(yīng)用方向

目前，M2M技術(shù)主流應(yīng)用在以下幾個方面：

安全生產(chǎn)方面：水文水質(zhì)監(jiān)測、供水監(jiān)測、環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測、污染源監(jiān)測、車輛監(jiān)督、交通流監(jiān)測、電梯監(jiān)測、一氧化碳監(jiān)測等；智能交通方面：指揮調(diào)度、交通管理、交通監(jiān)控、公交服務(wù)與監(jiān)測、貨物運輸、電子收費、交通信息服務(wù)等；以及城市管理、食品溯源、經(jīng)濟(jì)運行監(jiān)測、資源監(jiān)測等。

根據(jù)IDC物聯(lián)網(wǎng)市場調(diào)研數(shù)據(jù)顯示，2012年中國物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)規(guī)模超過505億美元，預(yù)計到2016年產(chǎn)業(yè)規(guī)模將達(dá)到1 210億美元。重要應(yīng)用集中于智能工業(yè)和智能電網(wǎng)領(lǐng)域。具體產(chǎn)業(yè)應(yīng)用占比如下：

專訪

鐘鐳 創(chuàng)力網(wǎng)絡(luò)科技（Lantronix）亞太區(qū)總經(jīng)理

CHIP：M2M是物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的基礎(chǔ)技術(shù)之一，目前M2M應(yīng)用現(xiàn)在發(fā)展到了什么階段？特別是中國的應(yīng)用情況如何？

鐘鐳：Lantronix認(rèn)為M2M在中國的發(fā)展正處在快速上升期。在未來十年中，預(yù)計有超過500億需要互相連接的設(shè)備。經(jīng)過早期的市場開拓，目前市場對M2M的認(rèn)可度已經(jīng)很高，也出現(xiàn)了相當(dāng)數(shù)量的行業(yè)開發(fā)公司。此行業(yè)應(yīng)該可以認(rèn)為國內(nèi)市場是和國際市場是同步發(fā)展的，技術(shù)需求上并未出現(xiàn)明顯代差，只存在市場規(guī)模上的區(qū)別。

CHIP：未來五年，中國和世界M2M市場將出現(xiàn)哪些變化？

鐘鐳：未來幾年間，隨著技術(shù)的進(jìn)步，M2M設(shè)備將有可能在更多的新的細(xì)分行業(yè)得到應(yīng)用。另外，智能連接將是新的亮點。它將使不同類別，不同生產(chǎn)商的產(chǎn)品自動連接，而并不需要人的介入完成編程、配置等工作。

CHIP：您如何看待M2M在中國的發(fā)展趨勢和機(jī)遇，有哪些迫切需要解決的問題？

鐘鐳：在中國可能最主要的問題在于中間商二次開發(fā)能力與客戶需求間的差異。與普通通信網(wǎng)絡(luò)不同的是，M2M系統(tǒng)往往具有很強(qiáng)的客戶定制特性，這也就要求一大批同時具有深刻行業(yè)理解和扎實開發(fā)能力的行業(yè)開發(fā)公司的存在。

4.12億

市場研究機(jī)構(gòu)Juniper Research的調(diào)研報告預(yù)測，全球移動連接型M2M和內(nèi)置式終端數(shù)量將于2014年增至4.12億部。該機(jī)構(gòu)高級分析師Anthony Cox表示，Juniper高度看好M2M在醫(yī)療保健領(lǐng)域的發(fā)展，該行業(yè)有望成為M2M市場增長迅猛的領(lǐng)域之一。

570億

市場調(diào)研公司Strategy Analytics預(yù)計，移動M2M市場規(guī)模在2014年將超過570億美元，而2008年年底，這一市場的規(guī)模還只有不到160億美元。巨大的市場潛力使許多無線運營商和終端制造商紛紛看好M2M的前景，他們也在尋求為越來越多獨立的機(jī)器添加無線連接功能。

500萬

在歐洲，幾乎所有的瑞典和意大利家庭都安裝了智能儀表，其中很大一部分借助無線網(wǎng)絡(luò)通訊。在奧地利，法律要求，500萬戶家庭要在2019年前安裝智能電表。

篇(4)

關(guān)鍵詞 物聯(lián)網(wǎng) 倉儲 應(yīng)用

中圖分類號：F252 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

一、引言

國內(nèi)外普遍公認(rèn)的物聯(lián)網(wǎng)的構(gòu)想是麻省理工Ashton教授于1999年在研究RFID時提出來的：把所有物品通過射頻識別等信息傳感設(shè)備與互聯(lián)網(wǎng)連接起來，實現(xiàn)智能化識別和管理。在2005年國際電信聯(lián)盟（ITU）的報告《ITU互聯(lián)網(wǎng)報告2005：物聯(lián)網(wǎng)》中，正式提出物聯(lián)網(wǎng)的概念。隨后，從“智慧地球”的理念到“感知中國”的提出，從“唐芯一號”的研制成功到無錫“物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)基地”的確立，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與應(yīng)用在政府、企業(yè)得到廣泛的認(rèn)同與重視。

二、物聯(lián)網(wǎng)簡介

物聯(lián)網(wǎng)是“物物相連的互聯(lián)網(wǎng)”，是通過各類傳感裝置、RFID技術(shù)、視頻識別技術(shù)、紅外感應(yīng)、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設(shè)備，按照約定的協(xié)議，根據(jù)需要實現(xiàn)物品互聯(lián)互通的網(wǎng)相連接，進(jìn)行信息交換和通信，以實現(xiàn)智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的智能網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。

物聯(lián)網(wǎng)主要有三層架構(gòu)，即感知層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層。物聯(lián)網(wǎng)的感知層、網(wǎng)絡(luò)層、應(yīng)用層均有很多關(guān)鍵技術(shù)，其中的核心關(guān)鍵技術(shù)主要包括RFID技術(shù)、傳感器技術(shù)、無線網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)以及終端數(shù)據(jù)智能處理技術(shù)等。

三、物聯(lián)網(wǎng)在智能倉儲的應(yīng)用

智能物流倉儲系統(tǒng)包括硬件和軟件兩部分。軟件部分主要為倉儲管理系統(tǒng)，它按照物流倉儲的業(yè)務(wù)要求，對信息、資源、行為、物品和人員等進(jìn)行管理和調(diào)配，使它們高效合理地運轉(zhuǎn)，并使整個系統(tǒng)與互聯(lián)網(wǎng)相對接；硬件部分主要是支撐倉儲管理系統(tǒng)的各種硬件設(shè)備和各種工具等。

智能物流倉儲系統(tǒng)將貨物的信息到物聯(lián)網(wǎng)中。在整個物聯(lián)網(wǎng)范圍內(nèi)，不管是貨物信息查詢、貨物訂購，還是貨物流通都可以方便地進(jìn)行遠(yuǎn)程操作和監(jiān)控。智能倉儲系統(tǒng)中用到的物流技術(shù)如下：

1、感知技術(shù)應(yīng)用情況。華夏物聯(lián)網(wǎng)研究中心的調(diào)查發(fā)現(xiàn)，相對而言，目前在我國倉儲業(yè)應(yīng)用最多的物聯(lián)網(wǎng)感知技術(shù)是RFID技術(shù)，在一些先進(jìn)的倉儲配送中心，RFID標(biāo)簽及智能無線射頻手持終端有比較廣泛的應(yīng)用。這是因為，RFID技術(shù)與托盤系統(tǒng)結(jié)合，在倉儲配送中心閉環(huán)應(yīng)用，可以有效降低成本。

2、智能倉儲的網(wǎng)絡(luò)與傳輸技術(shù)應(yīng)用情況。現(xiàn)代物流最大的趨勢就是網(wǎng)絡(luò)化與智能化。在制造企業(yè)內(nèi)部，現(xiàn)代倉儲配送中心往往與企業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)相融合，倉儲系統(tǒng)作為生產(chǎn)系統(tǒng)的一部分，在企業(yè)生產(chǎn)管理中起著非常重要的作用。企業(yè)內(nèi)部系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，往往都是以企業(yè)內(nèi)部局域網(wǎng)為主體建設(shè)的獨立網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。

3、智能倉儲作業(yè)與管控技術(shù)。根據(jù)對相關(guān)資料的統(tǒng)計分析，目前倉儲業(yè)智能終端技術(shù)有機(jī)器人技術(shù)、無線射頻（RF）手持終端、語音提示終端、視頻監(jiān)控終端、無人搬運車等技術(shù)。借助這些技術(shù)，實現(xiàn)了物品的自動搬運、機(jī)器人自動堆碼垛、物品自動識別、智能輔助人工揀選等作業(yè)。在智能倉儲管控系統(tǒng)中，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與倉庫管理系統(tǒng)（WMS）相結(jié)合，實現(xiàn)了倉儲業(yè)的智能化與自動化。

四、物聯(lián)網(wǎng)在智能運輸系統(tǒng)中的應(yīng)用

智能交通系統(tǒng)ITS的核心是應(yīng)用現(xiàn)代通信、信息、網(wǎng)絡(luò)、控制、電子等技術(shù)，建立一個高效運輸系統(tǒng). 它包括：先進(jìn)的交通信息服務(wù)系統(tǒng)，先進(jìn)的交通管理系統(tǒng)，先進(jìn)的車輛控制系統(tǒng)，營運貨車管理系統(tǒng)，電子收費系統(tǒng)，緊急救援系統(tǒng)等. 這些技術(shù)的成功應(yīng)用能夠使人和物以更快、更安全的方式完成空間移動，顯著地減少交通事故，緩解交通擁擠。

智能運輸所用的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)如下：

1、移動信息技術(shù)。為了將移動的車輛信息納入物流運轉(zhuǎn)的信息鏈中，則需要使用移動信息系統(tǒng)。 該系統(tǒng)和物流企業(yè)的信息中心構(gòu)成統(tǒng)一的整體，將合同數(shù)據(jù)、運輸路線數(shù)據(jù)、車輛數(shù)據(jù)和行駛數(shù)據(jù)進(jìn)行收集、存儲、交換和處理。

2、定位技術(shù)。 車輛的實時定位，有助于物流控制中心在任意時刻查詢車輛的地理位置并在電子地圖上直觀地顯現(xiàn)出來。動態(tài)掌握車輛所在位置可幫助物流企業(yè)優(yōu)化車輛配載和調(diào)度。另外，車輛定位技術(shù)也是搜尋被盜車輛的一個輔助手段，這對運輸貴重貨物具有特別重要的意義. GPS技術(shù)是車輛定位最常見的解決方案。對于網(wǎng)絡(luò)GPS的用戶，還可使用GSM的語音功能與司機(jī)進(jìn)行通話或使用安裝在運輸工具上的漢字液晶顯示屏，進(jìn)行漢字消息收發(fā)。駕駛員按下相應(yīng)的功能鍵，將需要了解的道路交通情況的請求和當(dāng)前運行狀況信息反饋到網(wǎng)絡(luò)GPS。網(wǎng)絡(luò)GPS工作站管理員在顯示屏上確認(rèn)后，可傳送相關(guān)信息，同時也了解并控制整個運輸作業(yè)的準(zhǔn)確性（如發(fā)車時間、到貨時間、卸貨時間、返回時間等）。

3、感知技術(shù)。借助電子識別系統(tǒng)，使運輸中的貨物可通過一個號碼和特別的信息加以區(qū)別，方便運輸途中時間及地點的跟蹤與監(jiān)控。還可以與其它系統(tǒng)銜接，用于控制物流中運輸、轉(zhuǎn)運、代銷和存儲過程。

4、通信與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。在現(xiàn)代運輸網(wǎng)絡(luò)中，數(shù)據(jù)越來越多地需要遠(yuǎn)程輸送與交換。采用標(biāo)準(zhǔn)化電子數(shù)據(jù)交換EDI信息網(wǎng)，可使數(shù)據(jù)具有較好的兼容性與適用性，有利于加速信息流程，降低手工輸入錯誤率，減少紙張需求以及使數(shù)據(jù)易于檢驗等。

（作者單位：河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院）

參考文獻(xiàn)：

[1]武曉釗.物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在在倉儲領(lǐng)域的應(yīng)用分析與展望.中國流通經(jīng)濟(jì)，2011（6）：36-39.

[2]武曉釗，王繼祥.物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在物流業(yè)應(yīng)用現(xiàn)狀與前景.物流技術(shù)與應(yīng)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 “互聯(lián)網(wǎng)+”背景下大數(shù)據(jù)交通發(fā)展現(xiàn)狀

1.1 外國大數(shù)據(jù)交通發(fā)展

1.1.1 美國大數(shù)據(jù)交通發(fā)展

（1）通過大數(shù)據(jù)的應(yīng)用緩解擁堵問題。新澤西州在交通管理中采用了Inrix系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠獲取手機(jī)與GPS信號，提取其中的交通信息，為交通部門的決策提供參考。對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行過專業(yè)的處理后，可以更好地掌握該地區(qū)的交通情況，了解各個線路的運輸情況，并能夠據(jù)此找出交通擁堵問題發(fā)生的具體路段。

（2）通過大數(shù)據(jù)的應(yīng)用來解決天氣原因引發(fā)的交通問題。俄亥俄州的交通管理部門將大數(shù)據(jù)與云計算技術(shù)結(jié)合到一起，對道路交通情況進(jìn)行實時統(tǒng)計，該州曾經(jīng)遭遇暴風(fēng)雪的嚴(yán)重襲擊，州內(nèi)主要道路的交通也因為大雪覆蓋受到很大的影響，但交通管理部門通過大數(shù)據(jù)的應(yīng)用，僅用了3個小時就緩解了此次危機(jī)。在應(yīng)對危機(jī)的過程中，俄亥俄州的交通管理部門利用Inrix系統(tǒng)收集到的交通信息，并結(jié)合相關(guān)的天氣數(shù)據(jù)，及時掌握了清理州內(nèi)主要道路所需的時間，為交通部門采取應(yīng)對措施提供了的參考。在交通管理過程中采用大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，可以避免很多交通事故的發(fā)生，不僅使人們的生命安全得到保障，也能夠防止整體社會生活秩序被打亂。

（3）通過大數(shù)據(jù)的應(yīng)用掌握道路交通狀況。俄亥俄州的交通管理部門正在著手提高Inrix系統(tǒng)對交通信息的處理能力，希望能夠進(jìn)一步掌握州內(nèi)主要道路的交通情況。該州還將大數(shù)據(jù)應(yīng)用到高速公路的改善過程中，具體做法是，參考Inrix系統(tǒng)的分析結(jié)果，對主要道路的運輸情況做出評估，找出運輸效率低的路段，并為改進(jìn)計劃的實行提供信息依據(jù)。

（4）通過大數(shù)據(jù)的應(yīng)用找到發(fā)生擁堵問題的地點。馬薩諸塞州的首府波士頓，有意研發(fā)出一款能夠顯示在哪些地方發(fā)生交通擁堵問題的APP，這款A(yù)PP應(yīng)用的原理與重力系統(tǒng)原理有很多相似之處。用戶在使用智能手機(jī)的過程中，能夠應(yīng)用重力原理使手機(jī)方向發(fā)生改變，這就是我們所說的重力系統(tǒng)原理。這款程序應(yīng)用的原理與重力原理的區(qū)別在于，該APP可以感知到手機(jī)中的加速度計的細(xì)微改變，從而掌握各個街區(qū)的交通情況。這項技術(shù)也能夠應(yīng)用到路段改善過程中，節(jié)約工程的成本消耗。據(jù)統(tǒng)計，波士頓在路段改善項目上的耗資規(guī)模非常大，每年僅用于道路測量方面的資金消耗就高達(dá)20萬美元，除此之外，還要修建減速帶、安裝檢測設(shè)備，等等。

1.1.2 英國大數(shù)據(jù)交通發(fā)展

英國為了推進(jìn)“連接城市”計劃的順利實施，投入大筆資金用于互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)，其中，用于10個重點城市的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)費用高達(dá)一億英鎊，此外，政府還拿出五千萬英鎊來完善其他地區(qū)的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，良好的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境能夠降低城市交通擁堵發(fā)生的頻率。英國政府之所以采取這樣的措施，是想通過應(yīng)用大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，結(jié)合智能化的管理系統(tǒng)，加強(qiáng)不同地區(qū)之間的聯(lián)系，從整體上提高對城市的管理水平。“連接城市”計劃的實施，可以利用大數(shù)據(jù)實現(xiàn)對基礎(chǔ)設(shè)施資源的利用，加強(qiáng)不同管理部門之間的交流互動，進(jìn)一步掌握城市的交通情況。英國政府還非常重視對教育方面的改革，經(jīng)過倫敦教育信息資源管理局的努力，該市的兩千多所學(xué)校都安裝了高速網(wǎng)絡(luò)連接設(shè)備。

（1）Inrix交通。2012年倫敦奧運會期間，Inrix系統(tǒng)的應(yīng)用也在交通管理過程中發(fā)揮了非常重要的作用。與Inrix系統(tǒng)相連接的應(yīng)用程序能夠為用戶提供及時的交通信息，讓用戶在行駛過程中知道哪些路線出現(xiàn)了擁堵問題，使其能夠及時采取應(yīng)對措施，以下為幾種與Inrix系統(tǒng)連接的應(yīng)用程序。用戶無需支付任何費用就可下載該軟件。Inrix交通上線后，下載量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過同類的其他應(yīng)用。該軟件可以對實時的交通運輸情況進(jìn)行分析，指引用戶選擇交通比較順暢的路線，節(jié)約出行時間。下載了該軟件的iPhone手機(jī)用戶在駕駛途中，只要用手指點擊兩下，就能以電子郵件或文本的形式將自己到達(dá)目地的準(zhǔn)確時間發(fā)送給約定的朋友，使雙方能夠在指定時間相遇。

（2）Inrix旅行收音機(jī)。英國的大部分司機(jī)習(xí)慣通過收聽商業(yè)廣播電臺的交通信息，然而，這種面向所有用戶的信息沒有針對性。與其不同的是，Inrix旅行收音機(jī)可以根據(jù)用戶需求向其播報運輸信息，能夠滿足用戶對于公路、鐵路及航空、船運等方面的信息需求。不僅如此，Inrix旅行收音機(jī)還能夠向用戶提供各個地區(qū)的最新旅游信息，為用戶出行提供更多的參考。用戶需要進(jìn)行的操作非常簡單，只要安裝Inrix旅行收音機(jī)的程序即可，只要能夠接受信號，就能通過收聽廣播了解當(dāng)前的交通情況。

1.2 中國大數(shù)據(jù)交通發(fā)展

1.2.1 西湖城市學(xué)金獎實踐

2011年，杭州國際城市學(xué)研究中心投資建立了“西湖城市學(xué)金獎”，旨在解決城市問題，鼓勵市民為城市建設(shè)出言獻(xiàn)計。市民提出的建議涉及多個領(lǐng)域，包括人口問題、環(huán)境衛(wèi)生、教育、交通問題等，到2015年，相關(guān)部門收到的建議已經(jīng)超過一萬條。每一年在活動舉辦期間，研究中心都會收到很多富有價值、實施性很強(qiáng)的意見，連負(fù)責(zé)對市民意見進(jìn)行評估的業(yè)內(nèi)人士與城市管理人員都表示認(rèn)同。比如，在2012年該活動舉辦期間，評審人員從市民對交通問題提出的意見中篩選出一百條優(yōu)秀計策，編輯成《緩解城市交通擁堵問題100計》，最終，有四成的意見被該市交通管理部門采用并執(zhí)行。對此，該市交通管理部門的負(fù)責(zé)人表示，“西湖城市學(xué)金獎”評選活動確實有益于城市交通問題的改善。在對市民提出的優(yōu)秀建議做出可行性分析后，交通管理部門將地鐵換乘優(yōu)惠、錯峰限行等政策運用到實踐中，并對停車收費政策進(jìn)行了調(diào)整。除此之外，活動期間，部分市民提出的有關(guān)交通管理與大數(shù)據(jù)應(yīng)用結(jié)合的建議也受到專家好評，為交通管理部門所采納。“杭州公共出行”APP受到專家的認(rèn)可，APP上線后，其下載量超過一萬次，被用戶成為“最實用的出行神器”。

這款A(yù)PP本來只限于安卓系統(tǒng)下載，后來，其研發(fā)人員在原有的基礎(chǔ)上對該產(chǎn)品進(jìn)行了升級，使智能手機(jī)用戶可以連接微信服務(wù)平臺（如圖1）。“西湖城市學(xué)金獎”的設(shè)立能夠匯集廣大人民群眾的智慧，提高杭州城市管理部門的處理能力，其他城市也可以借鑒這種方法，群策群力，一定能夠緩解各地的城市問題，而這也是大數(shù)據(jù)應(yīng)用的范疇。

依據(jù)此例分析，大數(shù)據(jù)在交通管理系統(tǒng)中的作用主要有以下幾方面：

（1）迄今為止，一卡通已經(jīng)在市民的出行中得到了較為廣泛的應(yīng)用，交通部門可以對其記錄的出行信息進(jìn)行相應(yīng)的分析與處理，并在此基礎(chǔ)上構(gòu)建系統(tǒng)化的交通模型，對出現(xiàn)的各種交通問題進(jìn)行及時處理，提高決策的針對性，這種方式也屬于大數(shù)據(jù)應(yīng)用的范疇。

（2）派遣工作人員在指定街區(qū)安裝物聯(lián)網(wǎng)傳感器，對該路段的客流量及交通情況進(jìn)行統(tǒng)計，同時整合其他管理系統(tǒng)收集到的相關(guān)數(shù)據(jù)，提高交通管理的智能化水平，能夠為交通部門的決策提供更多的參考信息，提前對可能出現(xiàn)的交通問題做好規(guī)劃，預(yù)警信息，及時處理問題。

（3）利用衛(wèi)星與遙感技術(shù)對交通情況進(jìn)行實時監(jiān)測，收集有價值的交通信息，將信息發(fā)送給交通管理部門，或者提供給配備接收終端的駕駛?cè)藛T，使他們能夠提前安排好出行路線，在前方出現(xiàn)擁堵時及時做出反應(yīng)。

（4）在所有出行人員中，出租車司機(jī)對交通信息的需求最大。應(yīng)該將城市主要道路的交通數(shù)據(jù)發(fā)送到出租車內(nèi)配置的信息采集設(shè)備或其他信息終端上，讓出租車司機(jī)能夠隨時了解所在區(qū)域的路況信息，當(dāng)數(shù)據(jù)收集積累到一定階段后，就能對城市的道路交通狀況了如指掌，提前預(yù)知哪一條路線能夠在其行駛過程中發(fā)生擁堵現(xiàn)象，做出科學(xué)決策。

（5）大部分城市居民都在使用智能手機(jī)，并通過手機(jī)上安裝的地圖APP來查詢相關(guān)信息，這些APP的開發(fā)者或經(jīng)營商就可以對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計，并利用大數(shù)據(jù)技術(shù)進(jìn)行處理，在此基礎(chǔ)上掌握某個地區(qū)的客流量、交通信息等，讓用戶做好出行規(guī)劃。

專業(yè)數(shù)據(jù)分析結(jié)果顯示，若交通管理部門能將其所在城市的車輛、道路及交通情況掌握在手中，那么，在理想的情況下，該城市的道路通行能力會提升兩倍之多。從實踐的角度來分析，城市管理部門應(yīng)該采取措施，防止在同一時段內(nèi)出現(xiàn)各種問題的“大碰撞”，以免加劇問題的嚴(yán)重性，努力使城市發(fā)展過程平穩(wěn)運行。

1.2.2 深圳大數(shù)據(jù)交通發(fā)展

2000年，深圳的智能交通指揮中心正式落成，體現(xiàn)出相關(guān)政府部門對完善該市信息化建設(shè)的重視。智能交通指揮中心在實施管理的過程中，結(jié)合了對閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)、交通信號控制系統(tǒng)及其他相關(guān)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的應(yīng)用，除了具備數(shù)據(jù)統(tǒng)計、信息監(jiān)控的功能外，還能發(fā)揮管理及指揮作用。交通運輸?shù)男畔⒒ㄔO(shè)能夠直接影響到整體交通管理系統(tǒng)的運轉(zhuǎn)效率，智能交通指揮中心在信息化建設(shè)中扮演著重要的角色，該部門與智能交通處一起，從宏觀角度上掌握深圳的交通運輸情況，整合全部的交通數(shù)據(jù)并實現(xiàn)資源共享，實時掌握交通情況的變化趨勢。深圳智能交通行業(yè)協(xié)會于2007年建立，其目的是為智能交通領(lǐng)域的發(fā)展提供平臺化的支持，從整體上提高該市交通管理的智能化水平。智能交通指揮中心主要通過以下方式來獲取信息：一是安裝在道路上的檢測裝置，比如閉路電視監(jiān)控；二是相關(guān)工作人員報告、群眾反映上來的信息，比如交警在執(zhí)勤期間獲得的信息。2010年，深圳著手開展智能交通“1+6”建設(shè)，計劃在該項目中投入10億元。“1+6”簡練地概括出此項目包含的各個建設(shè)部分：“1”是指綜合性資源整合及服務(wù)平臺，其能夠統(tǒng)一征集各個交通部門及相關(guān)管理機(jī)構(gòu)的交通數(shù)據(jù)；“6”是指綜合平臺將在以下6方面發(fā)揮信息服務(wù)作用：公共出行、交通決策管理、道路交通調(diào)控、交通指揮、交通檢測以及交通管理決策。深圳致力于在建設(shè)好交通運行指揮中心的基礎(chǔ)上向外拓展其分支機(jī)構(gòu)，旨在通過分支機(jī)構(gòu)獲得更豐富、詳盡的交通信息，拓寬平臺的服務(wù)范圍，提高大數(shù)據(jù)的利用率，從整體上推動該市智能交通體系的發(fā)展。

2 “互聯(lián)網(wǎng)+”背景下中國大數(shù)據(jù)交通發(fā)展趨勢

科技改變著人類社會生活的方方面面，進(jìn)入21世紀(jì)后，大數(shù)據(jù)在交通管理系統(tǒng)中的應(yīng)用將為城市交通問題的解決發(fā)揮重大的作用[1]。在深入分析城市問題的過程中，一定要發(fā)揮大數(shù)據(jù)的力量，加速新技術(shù)革命的進(jìn)展，從整體上推動人類社會的進(jìn)步。杭州國際城市學(xué)研究中心對世界城市人口增長情況進(jìn)行了統(tǒng)計。結(jié)果顯示：20世紀(jì)中葉，城市人口占總?cè)丝诘谋壤s為十分之三，到2008年，已有一半的人口為城市居民，據(jù)其推測，到21世紀(jì)中葉，城市人口將占到總?cè)丝谝?guī)模的十分之七。隨著發(fā)展，大多數(shù)人都會成為城市居民。

大數(shù)據(jù)的發(fā)展及應(yīng)用已經(jīng)成為不可逆轉(zhuǎn)的必然趨勢。當(dāng)前，我們應(yīng)該做的是，立足于宏觀發(fā)展的角度，對大數(shù)據(jù)本身以及它在智能交通中的應(yīng)用進(jìn)行深入的分析。大數(shù)據(jù)是否可以稱得上是一次徹底的變革，還是僅限于技術(shù)層面上的進(jìn)步與升級？大數(shù)據(jù)的應(yīng)用離不開云計算。只用一臺計算機(jī)是無法滿足大數(shù)據(jù)對信息處理的需求的，普通的網(wǎng)絡(luò)計算能力無法在短時間內(nèi)完成計算任務(wù)，只有分布式計算架構(gòu)才能達(dá)到要求。這種算法可以在大量信息中篩選出最有價值的那一部分，只有云計算中的分布式數(shù)據(jù)儲存、分布式處理及虛擬技術(shù)才能實現(xiàn)。立足于技術(shù)層面的分析角度，大數(shù)據(jù)與云計算之間好比是手心與手背的關(guān)系，缺一不可。對此，業(yè)內(nèi)人士也曾發(fā)表觀點，認(rèn)為只有通過云計算才能解決與大數(shù)據(jù)相關(guān)的問題。大數(shù)據(jù)使人們的社會生活與思維模式發(fā)生顛覆性的變化。人們的生活與工作都離不開出行活動，與其緊密相關(guān)的交通就對大數(shù)據(jù)的應(yīng)用提出了較高的需求。世界各國都在致力于促進(jìn)交通安全、解決環(huán)境污染及提高運輸效率，我國也在積極提高交通管理系統(tǒng)的智能化水平，目前，我國的眾多技術(shù)應(yīng)用都已經(jīng)與國際接軌。

然而，還有很多交通問題亟待解決。立足于宏觀發(fā)展的角度來說，我國還要提高對智能交通管理系統(tǒng)的利用率。分析結(jié)果顯示，交通管理部門的覆蓋范圍還有待拓展，很多收集起來的信息都得不到及時的處理與分析，無法提前預(yù)知交通問題的出現(xiàn)，民眾也不能及時收到預(yù)警信息。因為不同地區(qū)對交通管理的重視程度不同，各地交通管理部門的工作效率及能力也有所區(qū)別。但綜合來說，我國交通管理系統(tǒng)的智能化水平還需提高，要優(yōu)化資源配置，不僅要加大投資，還要將引進(jìn)的先進(jìn)管理設(shè)備及技術(shù)手段應(yīng)用到實踐中。還需要改變傳統(tǒng)的思維模式，應(yīng)用大數(shù)據(jù)與云計算，不斷挖掘半結(jié)構(gòu)與非結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)的價值。

雖然我們已經(jīng)進(jìn)入了數(shù)字化時代，但數(shù)字化并不等同于數(shù)據(jù)化，數(shù)字化雖然能夠在一定程度上實現(xiàn)信息統(tǒng)計與應(yīng)用效率的提高，但它不能從根本上改變我們的生活與思維模式。大數(shù)據(jù)則能夠帶來創(chuàng)新式的應(yīng)用與變化。在傳統(tǒng)的小數(shù)據(jù)模式下，我們注重的是計算的精準(zhǔn)性，相比之下，大數(shù)據(jù)更加注重從整體上掌握事物的發(fā)展趨勢；小數(shù)據(jù)注重因果關(guān)系的分析，大數(shù)據(jù)則更加注重事物之間的相關(guān)性，能夠提高非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的利用率，通過數(shù)據(jù)分析的方式來處理問題，從整體上提高管理水平。大數(shù)據(jù)具有鮮明的全球化特征，能夠加強(qiáng)我國與西方國家的聯(lián)系，能夠抓住機(jī)會，就能縮短我們與發(fā)達(dá)國家之間的差距，也不排除會在特定領(lǐng)域?qū)l(fā)達(dá)國家甩在身后的可能。

大數(shù)據(jù)是一把雙刃劍，它在帶來機(jī)遇的同時也使我們面臨更多的問題。其一，我們需要在明確數(shù)據(jù)的屬性、價值及本質(zhì)的基礎(chǔ)上才能挖掘其價值；其二，大數(shù)據(jù)在應(yīng)用過程中會涉及信息安全及隱私保護(hù)問題；其三，整合信息資源需要強(qiáng)大的技術(shù)支撐；其四，目前在專業(yè)人才上還存在缺口。

2.1 “大數(shù)據(jù)+交通”顛覆交通服務(wù)

“大數(shù)據(jù)”已成為全球關(guān)注的焦點，各國都期望能夠在各個領(lǐng)域中發(fā)揮大數(shù)據(jù)技術(shù)的作用，推動整體經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。美國專門組建了“大數(shù)據(jù)高級指導(dǎo)小組”，推出“大數(shù)據(jù)研發(fā)計劃”①。我國北京、上海等一些大城市交通問題愈加突出，很多一線城市都面臨嚴(yán)重的交通擁堵問題，隨之而來的還有環(huán)境污染與交通事故頻發(fā)等問題，要想改進(jìn)交通問題，最重要的就是對交通管理體系進(jìn)行深入的分析研究。而對交通管理體系進(jìn)行深入分析的基礎(chǔ)是，要能夠在極短的時間內(nèi)提取所需的交通信息，目前來說，大數(shù)據(jù)管理是最適用的解決方式[2]。

隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展及生活水平的提高，人們的購買能力不斷增強(qiáng)，為了出行方便，越來越多的城市居民配備了自己的車輛。這使得城市道路系統(tǒng)原本的平衡難以繼續(xù)維持，而交通需求日益復(fù)雜，之前的管理模式已經(jīng)無法適應(yīng)，因此一些大城市面臨的交通問題日趨嚴(yán)重。將大數(shù)據(jù)管理應(yīng)用到交通系統(tǒng)中，是對傳統(tǒng)管理模式的顛覆性創(chuàng)新，也使得公共交通管理體系呈現(xiàn)出全新的面貌，不僅如此，很多傳統(tǒng)方式無法解決的交通問題也可以迎刃而解，因為“大數(shù)據(jù)+交通”有以下特點。

（1）大數(shù)據(jù)可以實現(xiàn)跨區(qū)域管理。政府為了提高管理效率，將我國分成各個行政區(qū)域。區(qū)域的劃分能夠使各個地區(qū)在中央統(tǒng)一管轄下進(jìn)行地方的自我管理，也使得各地區(qū)都將關(guān)注重點放在所轄區(qū)域之內(nèi)，這就導(dǎo)致了區(qū)域與區(qū)域之間的交通及其他基礎(chǔ)設(shè)施的管理不是十分到位。將大數(shù)據(jù)應(yīng)用到交通管理體系中，就能夠突破行政區(qū)域的邊界限定，使各個地區(qū)在遵循相關(guān)原則的基礎(chǔ)上各行其是，提高管理的科學(xué)性。

（2）大數(shù)據(jù)能夠解決信息分散問題，實現(xiàn)統(tǒng)一管理。大多數(shù)城市的交通運輸管理機(jī)構(gòu)處在不同部門的管轄之下，相互之間的聯(lián)系不是十分緊密，這就導(dǎo)致管理無法集中，使交通管理出現(xiàn)信息集成困難、內(nèi)容不夠詳實等問題。大數(shù)據(jù)的應(yīng)用，能夠提高交通信息體系的綜合化管理程度，將所有具備分析價值的信息進(jìn)行統(tǒng)一收集，提高信息的利用率，完善交通管理體系。利用大數(shù)據(jù)技術(shù)對信息進(jìn)行處理與分析，能夠為交通問題的解決提供技術(shù)支持，緩解大城市各方面的交通壓力。

（3）大數(shù)據(jù)可以實現(xiàn)交通信息資源的合理配置。許多地區(qū)的交通管理機(jī)構(gòu)沒有明確的職務(wù)分配，也有一部分公共交通管理機(jī)構(gòu)存在重復(fù)性分配現(xiàn)象，所以導(dǎo)致資源利用效率不高。將大數(shù)據(jù)應(yīng)用到交通管理體系中，可以為管理人員在制定計劃時提供科學(xué)的指導(dǎo)，明確不同交通管理機(jī)構(gòu)的職能擔(dān)當(dāng)，實現(xiàn)信息資源的合理配置。

（4）大數(shù)據(jù)可以在整合不同發(fā)展方面的基礎(chǔ)上完善交通管理體系。按照以往的發(fā)展方式，為了緩解交通壓力，會在基礎(chǔ)性建設(shè)中引入更多的資本，增加道路可容納車輛的規(guī)模，然而，有限的土地資源決定了這種解決方式已經(jīng)不適應(yīng)需求。大數(shù)據(jù)的應(yīng)用可以在考慮到相關(guān)制度的基礎(chǔ)上發(fā)揮技術(shù)優(yōu)勢，將交通管理與信息技術(shù)結(jié)合，使土地資源不再對交通問題的解決形成過多的限制。

2.2 “大數(shù)據(jù)+交通”模式的優(yōu)勢

（1）推動公共交通高速運轉(zhuǎn)。美國洛杉磯研究所的分析結(jié)果證明，若車輛運營效率提高，只需原本16%到54%的車輛即可完成相當(dāng)水平或者更高水平的運輸。英國的首都城市將大數(shù)據(jù)應(yīng)用到交通管理體系中，加速了整體交通運轉(zhuǎn)。在車輛要進(jìn)入擁堵街區(qū)時，駕駛員會接收到傳感器發(fā)送來的最佳行車建議，比如可以在較短時間內(nèi)幫助車主安全停車，能夠在很大程度上降低經(jīng)濟(jì)消耗，節(jié)約時間。要解決公共交通問題，需要在各個方面進(jìn)行調(diào)整，這時候就要發(fā)揮大數(shù)據(jù)的優(yōu)勢。大數(shù)據(jù)的計算工作量會隨著數(shù)據(jù)庫中輸入的數(shù)據(jù)量的增加而減少。當(dāng)應(yīng)用大數(shù)據(jù)來管理公共交通的車輛時，輸入處理系統(tǒng)的信息增多，其消耗會降低。這樣的管理模式可以從根本上推動公共交通運轉(zhuǎn)速度的加快。

（2）提高交通管理體系的智能化水平。大數(shù)據(jù)應(yīng)用具有很強(qiáng)的即時性特征，當(dāng)用戶需要對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理與分析時，大數(shù)據(jù)便能夠進(jìn)行智能化操作，將處理結(jié)果以清晰明了的圖形方式展現(xiàn)在用戶面前，幫助其解決問題[3]。交通管理體系的智能化主要通過以下兩方面表現(xiàn)出來：一是若某個街區(qū)出現(xiàn)意外情況，大數(shù)據(jù)應(yīng)用可以及時進(jìn)行信息的處理，保證交通不會因此被阻斷。二是大數(shù)據(jù)可以進(jìn)行提前預(yù)測，對公共交通情況進(jìn)行監(jiān)控。即便駕駛員不能在先前預(yù)料到某街區(qū)是否會發(fā)生交通擁堵問題，大數(shù)據(jù)也能為其提供價值較高的參考。比如，大數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)可以提前對駕駛者準(zhǔn)備經(jīng)過的路線進(jìn)行各方面的分析，為其準(zhǔn)備備用解決方案，若該路段發(fā)生擁堵，就可在駕駛途中提前告知。

（3）降低交通運輸?shù)某杀鞠摹Ｒ悦绹聺晌髦莸慕煌ü芾頌槔L期以來，新澤西州在管理過程中采用的主要是交通攝錄設(shè)備與路邊傳感器來傳遞交通信息，然而，有95%的道路信息都不在設(shè)備的監(jiān)控范圍之內(nèi)，且傳感器所花費的成本高達(dá)兩萬美元。之后，新澤西州應(yīng)用了Inrix系統(tǒng)（屬于大數(shù)據(jù)應(yīng)用的范疇），該系統(tǒng)由Inrix公司提供，專門為交通問題的解決提供專業(yè)性建議，可以為安裝了其客戶端的駕駛?cè)藛T提供即時交通訊息。雖然該系統(tǒng)每年消耗的成本達(dá)到四十五萬美元，但總體來說，其處理能力提高了，覆蓋范圍也拓寬，大幅度節(jié)約了人們的時間與精力。美國用于房屋的成本消耗居于首位，其次便是交通消耗，雖然美國的司機(jī)在一年當(dāng)中的絕大部分時間都不是用在駕駛上，但一年下來，其花費在車輛上的資金卻高達(dá)八千美元。盡管在交通管理體系中應(yīng)用大數(shù)據(jù)需要消耗一些成本，但立足于長期發(fā)展的角度，這種方式能夠節(jié)約的資金更多。況且，按照傳統(tǒng)的解決方式，為了完善交通設(shè)施的建設(shè)，增加停車場的數(shù)量及規(guī)模，一般情況下投入的資金也要超過一百萬美元，但很多城市因為成本消耗太大而將交通問題的解決一再擱置，大數(shù)據(jù)在交通管理體系中的應(yīng)用，既能夠降低成本消耗，還能從根本上解決城市交通問題。

（4）能夠及時處理大型數(shù)據(jù)。在交通管理體系中應(yīng)用大數(shù)據(jù)之后，就能夠在短時間內(nèi)對大型數(shù)據(jù)進(jìn)行分析與處理。大數(shù)據(jù)在信息處理過程中應(yīng)用了云計算及運操作系統(tǒng)，既可以對海量數(shù)據(jù)進(jìn)行及時的處理，又能夠?qū)煌ㄐ畔⑦M(jìn)行全天候統(tǒng)計與分析，同時可以實現(xiàn)跨區(qū)域信息處理。這正是很多城市當(dāng)前面臨的交通難題。據(jù)相關(guān)消息透露，國際商業(yè)機(jī)器公司（IBM）打算構(gòu)建智能管理系統(tǒng)，用于交通管理中，在發(fā)生交通事故及其他意外情況時，能夠盡快制定出最佳方案指導(dǎo)人們的行動。目前，無論是硬件還是軟件裝備，都能夠為大數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的應(yīng)用提供足夠的支持。硬件方面，智能手機(jī)與無線設(shè)備的普遍應(yīng)用為Inrix系統(tǒng)的開發(fā)及在交通管理中的實踐提供了便利；軟件方面，越來越多的人開始使用專業(yè)解決交通問題的應(yīng)用程序，比如我們熟知的百度地圖、谷歌地圖等[4]。不少的企業(yè)、高校及政府相關(guān)部門也支持將大數(shù)據(jù)應(yīng)用于交通管理體系相結(jié)合。比如，美國加利福尼亞州的交通管理機(jī)構(gòu)及當(dāng)?shù)卮髮W(xué)中的CCIT（創(chuàng)新運輸中心）就在交通信息的管理方面開展合作，以便為諸多的白領(lǐng)人士提供便捷的交通信息。此外，諸如蘋果公司在為用戶提供交通數(shù)據(jù)時也應(yīng)用到了大數(shù)據(jù)。大數(shù)據(jù)的應(yīng)用不僅涉及到企業(yè)生產(chǎn)，還將觸角延伸至其他領(lǐng)域，除了能夠提高企業(yè)的生產(chǎn)效率之外，大數(shù)據(jù)也能為人們的生活帶來諸多方便。信息通訊技術(shù)水平的提高，使交通運輸過程中產(chǎn)生的信息愈加復(fù)雜，對于用戶而言，最重要的就是在海量的信息中尋找到對自己有價值的數(shù)據(jù)。不過，需要注意的是，大數(shù)據(jù)管理的應(yīng)用是有一定風(fēng)險的，它在承擔(dān)處理交通信息時也可能對用戶的隱私保護(hù)構(gòu)成威脅。

2.3 “大數(shù)據(jù)+交通”模式的挑戰(zhàn)

（1）如何開放公共交通數(shù)據(jù)。智能交通管理系統(tǒng)的發(fā)展水平與數(shù)據(jù)的公開化程度息息相關(guān)，但是，西方國家的大部分城市在交通信息的管理上僅限于私人數(shù)據(jù)庫，政府相關(guān)管理部門的作用僅僅是對私人數(shù)據(jù)庫進(jìn)行性能的檢測及調(diào)整。該信息管理方式的開放性較低，無法挖掘信息的價值，為了改變這種情況，只能對交通數(shù)據(jù)實施開放性管理。信息公開能夠帶來諸多便利之處，對于政府來說，信息公開有利于樹立起良好形象；對于企業(yè)來說，信息公開能夠增加其收益；對于普通民眾來說，信息公開能夠保障其決策參與權(quán)。要提高交通數(shù)據(jù)的利用率，就要提高信息的公開化程度。

（2）如何保護(hù)個人隱私。在深入分析及整合數(shù)據(jù)資源的基礎(chǔ)上，能夠開發(fā)出具有針對性的應(yīng)用程序，為人們的決策提供參考信息，進(jìn)而產(chǎn)生商業(yè)價值。大數(shù)據(jù)的應(yīng)用使人們能夠更加方便地獲得信息，也使一些用戶擔(dān)心個人隱私會受到侵犯。在傳統(tǒng)模式下，匿名登錄及密鑰的使用使人們的個人信息不容易泄露。在現(xiàn)代信息社會下，大數(shù)據(jù)的應(yīng)用提高了信息的傳遞速度與傳播范圍，在管理過程中出現(xiàn)差錯，就可能導(dǎo)致個人信息或商業(yè)機(jī)密被非法竊取。比如，某個用戶的地理位置、日常行蹤等。若用戶意識到自己的個人信息安全得不到保障，就會對大數(shù)據(jù)的普及產(chǎn)生心理上的排斥。

（3）如何存取交通數(shù)據(jù)。大數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的應(yīng)用對實時數(shù)據(jù)的統(tǒng)計與征集提出了較高的要求，然而，很多地區(qū)在統(tǒng)計車輛數(shù)目時，習(xí)慣于將數(shù)據(jù)信息保存成像PDF這樣的靜態(tài)格式，這種格式對智能設(shè)備的自動化檢索造成了很大的阻礙，只能由專門的工作人員來完成信息查詢?nèi)蝿?wù)，無法發(fā)揮物聯(lián)網(wǎng)的作用。能夠利用智能手機(jī)、傳感器等設(shè)備，對實時的交通數(shù)據(jù)及相關(guān)信息資源進(jìn)行整合與分析才是交通數(shù)據(jù)物聯(lián)化的體現(xiàn)。

3 “互聯(lián)網(wǎng)+”背景下我國大數(shù)據(jù)交通發(fā)展建議

3.1 幫助居民獲得交通大數(shù)據(jù)

（1）居民乘車時使用的一卡通。北京的交通管理機(jī)構(gòu)中設(shè)有專門的管理系統(tǒng)，能夠?qū)σ惶熘畠?nèi)地鐵中的人流量進(jìn)行準(zhǔn)確的統(tǒng)計，也可以提取用戶的出行路線，除此之外，使用一卡通乘坐公交車的人流量也能夠進(jìn)行詳細(xì)統(tǒng)計，雖然也有一部分用戶在乘坐公交車時使用現(xiàn)金，但專業(yè)統(tǒng)計部門可以按照比例統(tǒng)計出一天之內(nèi)乘坐公交車的人數(shù)。到目前為止，NFC近場支付功能的應(yīng)用在我國還未普及開來，若隨著科技的發(fā)展，我們也可以實現(xiàn)NFC支付功能的普及，則居民的出行規(guī)模及相關(guān)信息可以更加精準(zhǔn)地掌握在交通管理部門的手中。

（2）實時監(jiān)控運輸車輛。自2014年7月起，開始施行《道路運輸車輛動態(tài)監(jiān)督管理辦法》，該法案中對運輸車輛的監(jiān)督進(jìn)行了詳細(xì)的規(guī)定，車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的應(yīng)用，能夠?qū)④囕v的運行情況上傳到全球定位衛(wèi)星，相關(guān)部門就能夠?qū)囕v進(jìn)行實時監(jiān)控。

（3）車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)。車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的普遍應(yīng)用，使交通部門能夠方便地統(tǒng)計車輛的出行規(guī)模，并在此基礎(chǔ)上推算出全部車輛的出行狀況。

（4）道路視頻監(jiān)控。為了掌握交通運輸情況，政府拿出大量投資用于相關(guān)設(shè)施的建設(shè)及維護(hù)。在重慶，一天之內(nèi)有大約50T的數(shù)據(jù)都由高速公路視頻監(jiān)控捕獲，再比如，廣州一天之內(nèi)捕獲的交通運輸信息記錄達(dá)到十幾億，其數(shù)據(jù)規(guī)模在220GB左右。交通運輸部應(yīng)用道路視頻監(jiān)控，確實能夠拓展其監(jiān)控范圍，獲得更多的交通信息。

3.2 幫助企業(yè)應(yīng)用交通大數(shù)據(jù)

在大數(shù)據(jù)的應(yīng)用過程中，一方面要進(jìn)行信息統(tǒng)計，另外一方面還要利用技術(shù)手段對搜集來的數(shù)據(jù)進(jìn)行深入分析，而交通部的分析技術(shù)還有待提高，在其與百度合作的過程中，就能夠憑借百度的技術(shù)優(yōu)勢，從海量的信息中提取出對自己最有價值的部分。

（1）智能公交調(diào)度。我國大部分一線城市都已實現(xiàn)了公交智能化，這種手段也是交通部對大數(shù)據(jù)應(yīng)用較早的體現(xiàn)。在運用全球定位系統(tǒng)技術(shù)、GIS地理信息系統(tǒng)技術(shù)以及3G通信技術(shù)的基礎(chǔ)上，能夠?qū)崟r掌握運行車輛的情況，對公交車的線路、車輛進(jìn)行調(diào)度，優(yōu)化資源配置，而且也能緩解交通擁堵。智能公交調(diào)度技術(shù)正在逐漸變得普及，我國的很多城市都在著手建設(shè)公交智能調(diào)度中心。

（2）在交通規(guī)劃及決策中參考大數(shù)據(jù)信息。在制定交通規(guī)劃的過程中，交通起止點調(diào)查必不可少，為此，在沒有應(yīng)用大數(shù)據(jù)之前，要委派大量工作者進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計。一卡通普遍應(yīng)用之后，交通部能夠方便地掌握各方面的出行信息，除了明確客流量之外，還能獲知車輛擁堵時間，據(jù)此來改進(jìn)公交線路，從整體上完善城市的公交系統(tǒng)。

（3）評估駕駛員。掌握駕駛員的出行路線、駕駛過程中的各方面表現(xiàn)，以此來對駕駛員做出評估，并將評估結(jié)果傳送給交通管理機(jī)構(gòu)及運輸公司，為其招聘人才提供參考，也可以將評估結(jié)果作為安全教育的樣例。

（4）預(yù)測群體出行情況。

百度地圖可以預(yù)知一個城市14天之后能夠達(dá)到的人口數(shù)量，加上其他信息，就能夠?qū)θ后w出行的總體情況進(jìn)行推算，提前得知什么時候為出行高峰、哪條路線可能出現(xiàn)擁堵等，為出行車輛的調(diào)度提供參考依據(jù)。站在用戶個人的角度來分析，提前掌握了群體出行情況之后，用戶在出行時也會更加方便，可以避開高峰期與擁堵的街區(qū)，節(jié)省用戶的出行時間，并可提前設(shè)置路線。

3.3 幫助政府推進(jìn)交通大數(shù)據(jù)

大數(shù)據(jù)在我國各個領(lǐng)域中的應(yīng)用越來越廣泛，政府在制定宏觀規(guī)劃與整體建設(shè)時也已經(jīng)離不開大數(shù)據(jù)的作用。在現(xiàn)代信息社會下，大數(shù)據(jù)的應(yīng)用不僅能夠挖掘更多的商業(yè)價值，對企業(yè)發(fā)展產(chǎn)生影響，還能使人們的社會生活發(fā)生變化。在移動互聯(lián)網(wǎng)不斷普及的今天，交通運輸領(lǐng)域征集到的數(shù)據(jù)愈加豐富，在這種情況下，最重要的就是對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理與分析，滿足用戶的多樣化信息需求。大數(shù)據(jù)管理并非沒有難度，管理部門既要根據(jù)用戶需求進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理與分析，又要在盡可能保護(hù)好個人信息安全的基礎(chǔ)上去開發(fā)交通數(shù)據(jù)的價值。總之，要想通過大數(shù)據(jù)的應(yīng)用打造綜合性的公共交通管理體系，還要在交通信息的獲取及分析方面做更深入的研究，要掌握建設(shè)智能交通系統(tǒng)的相關(guān)知識，并分析用戶界面的調(diào)整及改進(jìn)工作[5]。2014年交通運輸部與百度公司達(dá)成合作關(guān)系，體現(xiàn)出我國政府對互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的重視程度與大數(shù)據(jù)應(yīng)用的重要性。身處科技不斷進(jìn)步的信息社會，政府也在謀求自身的發(fā)展與創(chuàng)新。從中可以得出的結(jié)論是，無論是人們的日常生活，還是國家的整體發(fā)展，都受到互聯(lián)網(wǎng)的巨大影響，除了交通管理中對大數(shù)據(jù)的應(yīng)用，微博問政就是一個很好的例子，信息的公開化在互聯(lián)網(wǎng)的作用下不斷提高，政府職能的具體內(nèi)涵也會隨之發(fā)生改變。

（1）廣泛開放公共交通數(shù)據(jù)。雖然大數(shù)據(jù)系統(tǒng)中整合了眾多信息資源，但真正能夠用到的并不多。比如，交通管理部門每天都會征集大量交通數(shù)據(jù)，但相關(guān)人員不懂得怎樣進(jìn)行信息的選取與過濾。交通數(shù)據(jù)的開放，能夠加強(qiáng)政府部門與企業(yè)或?qū)I(yè)機(jī)構(gòu)之間的合作，能夠彌補(bǔ)交通管理部門在專業(yè)人才方面的短缺，可以為管理部門提供技術(shù)支持，滿足不同群體對交通信息的個性化需求。交通管理部門要提高其信息的開放性，可以通過運營像Transportation Information Group這一類的網(wǎng)站來為用戶提供信息服務(wù)，還要保證數(shù)據(jù)存儲格式的多樣化，便于系統(tǒng)自動檢索與識別。為用戶提供數(shù)據(jù)分析工具，滿足用戶的個性化需求。政府相關(guān)部門應(yīng)該鼓勵用戶參與交通信息的共享，當(dāng)然，要在這個過程中確保用戶的合法權(quán)益不會受到侵害。這樣一來，政府部門就能與企業(yè)及用戶群體達(dá)成合作關(guān)系，開發(fā)商可以通過提供信息服務(wù)來獲取更多的利潤，大數(shù)據(jù)的應(yīng)用也能為城市發(fā)展帶來更多的活力。

（2）保護(hù)個人私密信息。在大數(shù)據(jù)時代中，為了加強(qiáng)對個人隱私的保護(hù)，政府需要完善相關(guān)法律的建設(shè)，對數(shù)據(jù)的性質(zhì)、傳播范圍、傳播過程中需要遵守的原則，以及其應(yīng)用目的給出明確的界定。為了確保信息的安全性，交通管理部門還應(yīng)保證相關(guān)制度的實施，要進(jìn)行數(shù)據(jù)安全教育知識的普及，讓用戶能夠依法保障自己的權(quán)益。無論是對數(shù)據(jù)資源的開發(fā)還是保護(hù)，都要采取適度原則，在這方面，交通管理部門應(yīng)該努力做到，在對數(shù)據(jù)進(jìn)行開發(fā)的過程中不會危及到個人的信息安全，既要為企業(yè)開發(fā)數(shù)據(jù)的商業(yè)價值提供便利，又要考慮到對公民個人私密信息的保護(hù)。為了減少用戶對個人信息安全問題的擔(dān)憂，應(yīng)該由公民個人決定自己的私人信息是否可以公開，以及哪些個人數(shù)據(jù)能夠被開發(fā)。數(shù)據(jù)開放商的服務(wù)方式也要進(jìn)行調(diào)整，只有在當(dāng)事人知情且同意時，才能向用戶發(fā)送其指定的信息服務(wù)。

（3）提高交通數(shù)據(jù)存取的多樣性。在交通數(shù)據(jù)的數(shù)字化建設(shè)方面加大投資，增加數(shù)據(jù)存取格式的多樣性，節(jié)約交通管理部門在這方面的人力資源消耗，方便對數(shù)據(jù)的深入研究。要使不同用戶的信息需求得到滿足，就要征集各方面的交通信息，在提高交通數(shù)據(jù)的數(shù)字化存儲還要將篩選出的核心數(shù)據(jù)以紙質(zhì)資料的形式存儲在案，采取信息共享的方式，使交通管理部門獲取更多的交通數(shù)據(jù)。還可以通過用戶自動收發(fā)交通數(shù)據(jù)的方式，推動信息共享，從整體上提高公共交通的智能化水平。

篇(6)

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)；智慧地球；創(chuàng)新能力；科研能力

0、引言

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在世界范圍內(nèi)被關(guān)注才只有十幾年時間，而引起重視并獲得快速發(fā)展也只是近幾年的事情，卻已經(jīng)開始在軍事、工業(yè)、農(nóng)業(yè)、環(huán)境監(jiān)測、建筑、醫(yī)療、空問和海洋探索等領(lǐng)域投入應(yīng)用。隨著教育部批準(zhǔn)各高校開設(shè)物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)課程以來，國內(nèi)具有一定教學(xué)和科研基礎(chǔ)的高校陸續(xù)響應(yīng)，積極投入師資力量和硬件資源。物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)屬于計算機(jī)、通信、電子等多領(lǐng)域的交叉學(xué)科，各院校物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)基本是培養(yǎng)具有多領(lǐng)域基礎(chǔ)理論知識和創(chuàng)新實踐能力的復(fù)合型人才。

根據(jù)當(dāng)前國內(nèi)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)以應(yīng)用為先導(dǎo)的特點，大部分高校在注重物聯(lián)網(wǎng)理論知識體系架構(gòu)的同時，還加強(qiáng)對學(xué)生工程實踐能力的培養(yǎng)，培養(yǎng)為我國工業(yè)化和信息化融合、為信息產(chǎn)業(yè)服務(wù)的高層次、高素質(zhì)的復(fù)合型和創(chuàng)新型技術(shù)人才。顯然，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷推廣和應(yīng)用使得社會對物聯(lián)網(wǎng)人才素質(zhì)的要求逐步提高。面對21世紀(jì)信息化時代的挑戰(zhàn)，如何培養(yǎng)面向廣大應(yīng)用市場需求的物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)人才和科研人才，成為現(xiàn)階段物聯(lián)網(wǎng)教育領(lǐng)域的一項研究課題。

1、物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)人才培養(yǎng)的基本要求

物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)架構(gòu)可以概括為c3sd，即建立在傳感網(wǎng)絡(luò)fsensor network）之上的通訊（communication）、計算（computation）、控制（control）、數(shù)據(jù)海（data ocean）集成的架構(gòu)。物聯(lián)網(wǎng)由通訊系統(tǒng)、計算系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、感知系統(tǒng)和數(shù)據(jù)海5大技術(shù)系統(tǒng)支撐。

物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的實踐課程必須是以物聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)為核心進(jìn)行設(shè)計和技術(shù)開發(fā)。相應(yīng)地，我們在學(xué)生培養(yǎng)的不同時期設(shè)置不同的物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)實踐課程，使學(xué)生循序漸進(jìn)地學(xué)習(xí)和運用物聯(lián)網(wǎng)5大技術(shù)的不同層次的開發(fā)和集成應(yīng)用，具有較強(qiáng)的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)綜合應(yīng)用和工程實踐能力，能夠從事物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)規(guī)劃、設(shè)計、實施、管理和維護(hù)等相關(guān)工作。

2、物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)人才創(chuàng)新能力培養(yǎng)方式

以物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的需求為引導(dǎo)，學(xué)生針對不同的應(yīng)用方向和已有物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域知識進(jìn)行創(chuàng)新，通過技術(shù)創(chuàng)新鞏固已有的物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)理論知識，形成將理論學(xué)習(xí)與運用創(chuàng)新相結(jié)合的良性循環(huán)，在注重物聯(lián)網(wǎng)理論知識體系架構(gòu)的同時，也加強(qiáng)對工程實踐能力的培養(yǎng)。

2.1 物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)知識學(xué)習(xí)

物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)學(xué)生培養(yǎng)方式的側(cè)重點在于全方位的計算機(jī)硬件、軟件以及物聯(lián)網(wǎng)理論知識的學(xué)習(xí)，而不局限于單一行業(yè)的知識運用需求。區(qū)別于計算機(jī)專業(yè)學(xué)習(xí)，物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)知識學(xué)習(xí)更加注重學(xué)生的專業(yè)應(yīng)用實踐能力培養(yǎng)，將計算機(jī)知識如數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法、編程語言設(shè)計、數(shù)據(jù)庫等運用到物聯(lián)網(wǎng)實際應(yīng)用領(lǐng)域中，通過數(shù)據(jù)處理、算法分析、系統(tǒng)開發(fā)等實際應(yīng)用驗證計算機(jī)和物聯(lián)網(wǎng)理論知識。

學(xué)生可以通過算法和理論進(jìn)一步理解物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)原理，尤其是通過相關(guān)實訓(xùn)應(yīng)用程序開發(fā)（傳感器原理及應(yīng)用、reid原理及應(yīng)用、傳感器網(wǎng)絡(luò)原理及應(yīng)用、數(shù)據(jù)處理與智能決策、物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)控制、物聯(lián)網(wǎng)信息安全等）進(jìn)行物聯(lián)網(wǎng)理論和方法相關(guān)課程的創(chuàng)新思維培養(yǎng)，達(dá)到創(chuàng)新性學(xué)習(xí)。

2.2 以工程應(yīng)用需求作為創(chuàng)新性培養(yǎng)方向

基于工程應(yīng)用需求的物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)學(xué)生培養(yǎng)模式建立在市場對物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)學(xué)生有較高的物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展洞察力、解決特殊問題的創(chuàng)新能力等要求基礎(chǔ)上。學(xué)生需要結(jié)合自身專業(yè)特色對當(dāng)前物聯(lián)網(wǎng)工程應(yīng)用需求進(jìn)行深入分析，找到切入物聯(lián)網(wǎng)的興趣點，將物聯(lián)網(wǎng)理論和技術(shù)運用到實際問題中，如智能交通、智能倉儲，進(jìn)入運用理論解決問題以及利用問題促進(jìn)理論創(chuàng)新的良性循環(huán)。

將計算機(jī)、物聯(lián)網(wǎng)理論和工程應(yīng)用相結(jié)合，為物聯(lián)網(wǎng)理論創(chuàng)新性教學(xué)提供了一個方向。目前，計算機(jī)學(xué)院已建設(shè)智能交通、智能倉儲等實訓(xùn)綜合平臺，基于工程應(yīng)用需求不斷更新和優(yōu)化實驗教學(xué)內(nèi)容，強(qiáng)化學(xué)生實訓(xùn)和實踐能力鍛煉，采用項目案例庫的方式培養(yǎng)學(xué)生物聯(lián)網(wǎng)工程設(shè)計能力和開發(fā)創(chuàng)新能力。

2.3 以學(xué)生為中心的自主創(chuàng)新

在培養(yǎng)物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)

學(xué)生創(chuàng)新能力的過程中，我們更需要注重學(xué)生的自主創(chuàng)新能力培養(yǎng)，允許學(xué)生自主選題并自主研究，將自身興趣、專業(yè)知識和研究方向緊密結(jié)合，尊重學(xué)生的思想獨立性，引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)已有的計算機(jī)和物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)知識和自身的興趣愛好，結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)具體應(yīng)用，選擇自主研究領(lǐng)域。同時，為學(xué)生提供開發(fā)資源如開發(fā)平臺、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、rfid+gps物流管理系統(tǒng)（利用rfid技術(shù)、gps定位技術(shù)、自動控制技術(shù)以及網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備等搭建物流管理實驗平臺）等，讓學(xué)生從實際應(yīng)用中體會物聯(lián)網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)，針對不同的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用方向開展具體的研究并不斷創(chuàng)新。

在此基礎(chǔ)上，引導(dǎo)學(xué)生從計算機(jī)技術(shù)的角度思考物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)問題，鼓勵學(xué)生從計算系統(tǒng)以外的角度進(jìn)行系統(tǒng)創(chuàng)新，將計算機(jī)和物聯(lián)網(wǎng)理論知識與實際的工程運用需求相結(jié)合，培養(yǎng)物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)學(xué)生的專業(yè)素養(yǎng)和實踐能力。

3、物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)人才自主科研能力培養(yǎng)方式

篇(7)

關(guān)鍵詞： 信息物理融合系統(tǒng)； 體系結(jié)構(gòu)； 智慧工廠； 卷煙

中圖分類號： TN98?34； TP399 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號： 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

信息物理融合系統(tǒng)（Cyber?Physical System，CPS）是最近幾年出現(xiàn)的一個新概念，是指計算和物理要素之間緊密結(jié)合與協(xié)作的系統(tǒng)[1]。有文獻(xiàn)指出，CPS的影響將會遠(yuǎn)遠(yuǎn)超越20世紀(jì)的IT革命，就像Internet改變了人與人交互的方式一樣，CPS的出現(xiàn)將改變?nèi)伺c物理世界交互的方式[2]。CPS一經(jīng)出現(xiàn)便立即引起各國的重視。美國2007年的研究中便將CPS列入重要領(lǐng)域[3]，德國將CPS作為工業(yè)4.0的核心技術(shù)之一[4]。我國863技術(shù)也于2010年開展CPS的相關(guān)研究[3]。

CPS的落地應(yīng)用與研究是按行業(yè)開展的，具有明顯的領(lǐng)域相關(guān)（Domain?Specific）特征[3]。文獻(xiàn)[5]描述了CPS在電力領(lǐng)域的應(yīng)用，文獻(xiàn)[6]描述了CPS在航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用，文獻(xiàn)[7]描述了CPS在醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用，文獻(xiàn)[8]描述了CPS在交通領(lǐng)域的應(yīng)用，但其在制造領(lǐng)域的應(yīng)用研究較為少見。

本文對CPS體系結(jié)構(gòu)和適用于智慧工廠的系統(tǒng)特性進(jìn)行研究與分析，給出了CPS五層體系結(jié)構(gòu)框架設(shè)計，并應(yīng)用于實際案例。

1 CPS概述

1.1 CPS定義

CPS是通過計算（Computation）、通信（Communication）與控制（Control）技術(shù)的有機(jī)深度融合，實現(xiàn)計算資源與物理資源緊密結(jié)合與協(xié)調(diào)的下一代智能系統(tǒng)。在微觀上，CPS通過在物理系統(tǒng)中嵌入計算與通信內(nèi)核實現(xiàn)計算進(jìn)程與物理進(jìn)程的一體化。計算進(jìn)程與物理進(jìn)程通過反饋循環(huán)方式相互影響，實現(xiàn)嵌入式計算機(jī)與網(wǎng)絡(luò)對物理進(jìn)程可靠、實時和高效的監(jiān)測、協(xié)調(diào)與控制。在宏觀上，CPS是由運行在不同時間和空間范圍的分布式、異步的異構(gòu)系統(tǒng)組成的動態(tài)混合系統(tǒng)，包括感知、決策和控制等各種不同類型的資源和可編程組件。各個子系統(tǒng)之間通過有線或無線通信技術(shù)，依托網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施相互協(xié)調(diào)工作，實現(xiàn)對物理與工程系統(tǒng)的實時感知、遠(yuǎn)程協(xié)調(diào)、精確的動態(tài)控制和信息服務(wù)[3]。一般來說，開展智能化設(shè)備研究及開發(fā)多采用微觀描述，而對諸如生產(chǎn)、交通這樣的系統(tǒng)性工程多采用宏觀描述。

1.2 CPS在智慧工廠中的地位

基于工業(yè)4.0的智慧工廠是以全面感知的CPS系統(tǒng)為基礎(chǔ)構(gòu)建，如圖1所示。CPS將融合物聯(lián)網(wǎng)與服務(wù)網(wǎng)，是智慧工廠的基礎(chǔ)及核心技術(shù)之一。文獻(xiàn)[9]給出了智慧工廠實現(xiàn)的五大關(guān)鍵因素，但同時指出最為基本的是建立在CPS之上。

1.3 智慧工廠環(huán)境下CPS特性要求

智慧工廠是數(shù)字化工廠之后新一代的制造模式，包括多種核心特征，具體如下：

智慧工廠的異構(gòu)性：智慧工廠將包括多種控制系統(tǒng)、智能裝備和傳感設(shè)備。作為智慧工廠基礎(chǔ)的CPS應(yīng)當(dāng)采用開放的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，集成許多功能與結(jié)構(gòu)各異的子系統(tǒng)，各個子系統(tǒng)之間通過有線或無線的通信方式相互協(xié)調(diào)工作。

智慧工廠的實時性：智慧工廠必須對工廠實時的事件做出正確、合理的反應(yīng)。要求CPS系統(tǒng)基于事件驅(qū)動機(jī)制，具有強(qiáng)實時特征和時間全局一致性。

智慧工S的數(shù)據(jù)驅(qū)動：數(shù)據(jù)驅(qū)動是新一代工廠區(qū)別于傳統(tǒng)工廠的本質(zhì)特征。要實現(xiàn)工業(yè)4.0提出的三個維度數(shù)據(jù)驅(qū)動流程，在底層落地需要CPS體現(xiàn)以數(shù)據(jù)為中心的特征要求。

智慧工廠的模型驅(qū)動：工廠數(shù)字模型是智慧工廠數(shù)據(jù)驅(qū)動的內(nèi)在動力，體現(xiàn)物理模型、邏輯模型、資源模型等相關(guān)內(nèi)容。CPS也必須是該模型的承載平臺和運行環(huán)境，要求具備全局一致的虛擬模型。

智慧工廠的工業(yè)特征：作為制造工廠，現(xiàn)實要求的高度安全性、高度可靠性、領(lǐng)域相關(guān)性都是對CPS的要求。

2 CPS體系結(jié)構(gòu)設(shè)計

2.1 CPS體系結(jié)構(gòu)

CPS體系結(jié)構(gòu)是CPS的核心技術(shù)，是CPS的骨架和基礎(chǔ)。文獻(xiàn)[10]給出一套CPS結(jié)構(gòu)體系的設(shè)計，并將其應(yīng)用在智能交通領(lǐng)域。分析認(rèn)為，這種層次結(jié)構(gòu)表達(dá)的概念是清晰的，但過于粗略，細(xì)節(jié)描述不夠，不利于后期的實施。本文在結(jié)合國內(nèi)外大量研究成果的基礎(chǔ)上，結(jié)合制造工廠的實際情況，提出一套符合現(xiàn)實應(yīng)用的五層CPS體系結(jié)構(gòu)，如圖2所示。

2.2 泛在感知層

泛在感知層是實現(xiàn)深度嵌入到制造全流程而設(shè)計的，通過感知節(jié)點實現(xiàn)。一個典型的感知節(jié)點結(jié)構(gòu)如圖3所示，包括軟件、硬件兩大部分。其中硬件包括與物理對象相一致的傳感器、執(zhí)行單元和對應(yīng)的驅(qū)動裝置。軟件包括傳感器數(shù)據(jù)處理模塊、執(zhí)行單元的控制模塊，節(jié)點自身的計算模塊（包括緩存、地址管理等功能），以及與網(wǎng)絡(luò)層進(jìn)行通信的模塊。一個感知節(jié)點應(yīng)當(dāng)還包括一個能夠全局同步的本地時鐘，滿足CPS所要求的時間一致性。

針對工廠的物理對象，感知節(jié)點需實現(xiàn) “人、機(jī)、料、法、環(huán)、測、時間、空間”等物理要素的數(shù)字化感知。

人：采用移動互聯(lián)技術(shù)，結(jié)合RFID，NFC等近場通信技術(shù)，實現(xiàn)人與系統(tǒng)的對接。

機(jī)：設(shè)備采用統(tǒng)一的資產(chǎn)代碼，主要是利用二維碼和RFID電子標(biāo)簽。

料：針對連續(xù)生產(chǎn)過程，采用溫度計、水分儀、皮帶秤表征物料特性。

法：結(jié)合生產(chǎn)規(guī)范要求，建立各個工序的工藝采集點，建設(shè)車間集控系統(tǒng)為超級節(jié)點。

環(huán)：采用無線組網(wǎng)技術(shù)，如Zigbee協(xié)議、WiFi協(xié)議實現(xiàn)全廠動能及環(huán)境的采集與計量。

測：構(gòu)建超級節(jié)點，實現(xiàn)實驗室數(shù)據(jù)采集、綜合測試臺數(shù)據(jù)采集。

時間：建立全廠統(tǒng)一的時間服務(wù)器，同步各個采集點的時鐘。

空間：建立全廠采集點地址及命名字典。有條件的工廠建議采用IPv6協(xié)議。

2.3 互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)層

CPS的異構(gòu)性包括網(wǎng)絡(luò)的異構(gòu)及應(yīng)用的異構(gòu)。互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)層將泛在感知層的大量異構(gòu)感知節(jié)點實現(xiàn)互聯(lián)互通，并支持感知節(jié)點之間的互操作，支持M2M（設(shè)備到設(shè)備）的通信。當(dāng)前工廠的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，絕大多數(shù)采用TCP作為傳輸層通信協(xié)議。但眾所周知，TCP協(xié)議是一個非實時的協(xié)議，需要在語義信息層實現(xiàn)自定義的會話協(xié)議，或針對實時數(shù)據(jù)采用UDP協(xié)議。

2.4 語義信息層

CPS是以數(shù)據(jù)為中心，工廠的數(shù)據(jù)分為測量數(shù)據(jù)和業(yè)務(wù)單據(jù)數(shù)據(jù)。對于實時測量數(shù)據(jù)，采用OPC統(tǒng)一架構(gòu)（OPC?UA）協(xié)議作為語義層協(xié)議。對于業(yè)務(wù)單據(jù)數(shù)據(jù)，采用自定義XML結(jié)構(gòu)描述。XML文檔的內(nèi)容和結(jié)構(gòu)完全分離、互操作性強(qiáng)、規(guī)范統(tǒng)一、支持多種編碼及可擴(kuò)展性的特點[11]。

工廠生產(chǎn)信息模型符合ISA95標(biāo)準(zhǔn)給出描述[12]，只是在實例化過程中增加具體生產(chǎn)工廠的特殊屬性。圖4所示為針對一般工廠抽象形成的核心生產(chǎn)信息模型，包括生產(chǎn)能力模型、產(chǎn)品定義模型、生產(chǎn)信息模型。該模型將實現(xiàn)全局一致性的視圖，支持MES系統(tǒng)、MES系統(tǒng)與自動化系統(tǒng)的集成、MES系統(tǒng)與PDM系統(tǒng)和ERP系統(tǒng)的集成（智慧工廠的三個集成）。通過該模型使CPS成為以數(shù)據(jù)為中心的系統(tǒng)。

2.5 模型計算層

物理與信息的融合過程，核心是通過在CPS系統(tǒng)中嵌入物理對象的模型來實現(xiàn)（有些研究稱之為數(shù)字孿生體）。這個模型包括物理設(shè)備對象模型（物理模型）以及物理設(shè)備對象在生產(chǎn)過程中表現(xiàn)出來的服務(wù)邏輯模型構(gòu)成。模型計算層除了管理這兩大模型之外，還包括一個高可靠的模型引擎，實現(xiàn)CPS特性給出的事件驅(qū)動要求，如圖5所示。

物理模型：工廠設(shè)備一般組織成分層形式，包括工廠（Plant）、車間（Area）、工段（Cell）、設(shè)備（Unit）四個層次[12]，這是一個面向?qū)ο蟮哪Ｐ蛶臁Ｃ總€層次的設(shè)備對象中嵌入感知節(jié)點及對應(yīng)的感知數(shù)據(jù)。

邏輯模型：邏輯模型是表征物理模型在生產(chǎn)過程中提供的服務(wù)以及制造過程的核心流程管控，包括生產(chǎn)操作模型、質(zhì)量管理模型、維護(hù)操作模型、庫存操作模型[10]。

模型引擎：模型引擎是一個基于SOA架構(gòu)的計算環(huán)境，包括運行服務(wù)管理、流程引擎、安全管理、服務(wù)管理、服務(wù)及接口協(xié)議、物理模型管理。

2.6 服務(wù)層

CPS與智慧工廠服務(wù)網(wǎng)之間的連接是通過制造服務(wù)層實現(xiàn)的，這是一個典型的SOA與多Agent環(huán)境。同時，該層也實現(xiàn)CPS與異構(gòu)應(yīng)用系統(tǒng)之間的連接。

工業(yè)4.0背景下智慧工廠的業(yè)務(wù)應(yīng)用將呈現(xiàn)App化的特征。一個典型的App將滿足工廠管理的某一個領(lǐng)域的功能要求。但這些單一業(yè)務(wù)需要流程的集成，共同實現(xiàn)以產(chǎn)品為中心的某一特定的生產(chǎn)任務(wù)，比如生產(chǎn)換模過程。每一個App通過它的服務(wù)接入到CPS模型引擎中，如圖6所示。模型引擎具有一個Agent容器管理功能，實現(xiàn)Agent服務(wù)的發(fā)現(xiàn)、注冊、變更及有效性檢驗，符合CPS高度自主性的特性。

3 典型應(yīng)用

卷煙工業(yè)企業(yè)在整體制造業(yè)信息化中具有較高水平。寧波卷煙廠在全行業(yè)較早開展信息化建設(shè)，基本完成了數(shù)字工廠建設(shè)[13]。通過分析智慧工廠的核心要求，明確智慧工廠建設(shè)的核心是在工廠導(dǎo)入CPS系統(tǒng)，實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)與服務(wù)網(wǎng)的融合。基于CPS系統(tǒng)，重新構(gòu)建工廠一體化核心數(shù)據(jù)平臺，重新梳理三項集成（工廠與集團(tuán)的集成、研發(fā)與生產(chǎn)的集成、制造與服務(wù)的集成）。寧波卷煙廠CPS實施技術(shù)路線如圖7所示。

工廠利用新引進(jìn)設(shè)備的機(jī)會，完成了智慧工廠所需的物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境建設(shè)。自動化系統(tǒng)采用OPC?UA協(xié)議共享CPS全局一致的實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。同時，根據(jù)智慧工廠的業(yè)務(wù)要求增加少量的o線感知節(jié)點，主要應(yīng)用于設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測領(lǐng)域。在建模及模型引擎方面，采用西門子公司的Simatic IT建模平臺實現(xiàn)模型在線運行。而服務(wù)則采用工廠已建成的SOA總線平臺（IBM產(chǎn)品Message Broker）實現(xiàn)模型驅(qū)動與服務(wù)組件的集成。服務(wù)集成所用的協(xié)議為廣泛采用的WebServices標(biāo)準(zhǔn)。通過優(yōu)化及完善以MES系統(tǒng)為核心的工廠應(yīng)用系統(tǒng)，完善App形式的業(yè)務(wù)管理功能。

基于CPS的生產(chǎn)信息監(jiān)控界面如圖8所示。通過導(dǎo)入CPS系統(tǒng)，一是實現(xiàn)了全局一致的核心數(shù)據(jù)庫；二是實現(xiàn)生產(chǎn)資源的對象模型，建立透明工廠；三是邏輯模型支持生產(chǎn)管控流程的靈活修改，提高生產(chǎn)柔性；四是生產(chǎn)服務(wù)化，實現(xiàn)即插即用；五是實現(xiàn)控制層與管理層的深度融合，提升管理精細(xì)化水平。

4 結(jié) 語

CPS是智慧工廠的核心技術(shù)。本文從CPS國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀出發(fā)，結(jié)合CPS的基本功能及特性要求，提出一種應(yīng)用于工廠的五層CPS體系結(jié)構(gòu)，包括泛在感知層、互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)層、語義信息層、模型計算層、服務(wù)層。該體系自下而上實現(xiàn)了物理對象、生產(chǎn)信息、生產(chǎn)對象模型以及服務(wù)模型的抽象。最后，本文給出了一個卷煙工廠的實施案例，列出了每一層所采用的技術(shù)路線。應(yīng)用案例表明，本文提出的五層CPS體系結(jié)構(gòu)符合卷煙工廠的信息化水平及應(yīng)用需求，對智慧卷煙工廠的建設(shè)能起到基礎(chǔ)性支撐。

參考文獻(xiàn)

[1] Wikipedia. Cyber?physical system [EB/OL]. [2015?08?08]. http：///wiki/Cyber?physical_system.

[2] RAJKUMAR R， LEE I， SHA L， et al. Cyber?physical systems： the next computing revolution [C]// Proceedings of 2010 IEEE Design Automation Conference. [S.l.]： IEEE， 2010： 731?736.

[3] 黎作鵬，張?zhí)祚Y，張菁.信息物理融合系統(tǒng)（CPS）研究綜述[J].計算機(jī)科學(xué)，2011，38（9）：25?31.

[4] 工業(yè)4.0工作組.德國工業(yè)4.0戰(zhàn)略計劃實施建議（上）[J].機(jī)械工程導(dǎo)報，2013（7）：23?33.

[5] TANEJA J， KATZ R， CULLER D. Defining CPS challenges in a sustainable electricity grid [C]// Proceedings of 2012 IEEE/ACM Third International Conference on Cyber?Physical Systems. Berkeley： IEEE， 2012： 119?128.

[6] 楊孟飛，王磊，顧斌，等.CPS在航天器控制系統(tǒng)中的應(yīng)用分析[J].空間控制技術(shù)與應(yīng)用，2012，38（5）：8?13.

[7] LEE I， SOKOLSKY O， CHEN S， et al. Challenges and research directions in medical cyber?physical systems [J]. Proceedings of the IEEE， 2012， 100（1）： 75?90.

[8] CARTWRIGHT R， CHENG A， HUDAK P， et al. Cyber?physical challenges in transportation system design [C]// Proceedings of 2008 National Workshop for Research on High?confidence Transportation Cyber?Physical Systems： Automotive， Aviation and Rail. Washington D. C.： National Science Foundation， 2008： 220?224.

[9] .工業(yè)4.0和智能制造[J].機(jī)械設(shè)計與制造工程，2014，43（8）：1?5.

[10] 陳麗娜，王小樂，鄧蘇.CPS體系結(jié)構(gòu)設(shè)計[J].計算機(jī)科學(xué)，2011，38（5）：295?300.

[11] 張晶，張云生.基于XML的實時數(shù)據(jù)一致性描述與查詢處理[J].計算機(jī)工程，2007，33（10）：52?54.