物联网技术在智慧交通工程中的应用研究

引言

随着城市化进程加速与机动车保有量持续增长，交通拥堵、安全隐患、环境污染等问题日益突出，传统交通管理模式已难以满足现代社会发展需求。智慧交通工程作为缓解交通矛盾、推动交通领域数字化转型的关键路径，受到全球广泛关注。物联网技术凭借其全面感知、可靠传输、智能处理的特性，为智慧交通工程注入新动能。

一、物联网技术与智慧交通工程概述

1.1 物联网技术的定义与原理

物联网（IoT）是通过各类传感器、射频识别（RFID）、全球定位系统等信息传感设备，按约定协议将物品与互联网连接，实现信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的网络。其核心原理在于 “感知 - 传输 - 处理 - 应用” 的完整链条：传感器负责感知物理世界的各类数据，如温度、湿度、位置等；通信网络将感知数据传输至云端或数据中心。

1.2 智慧交通工程的系统架构与功能

物联网交通运输系统是以计算机为核心，实现传感、传输、分析、应用的功能体系。它由摄像头、地磁、电子不停车收费设备ETC 等模块对交通信息进行采集，5G 通信、Wi-Fi、光纤等对信息进行传输，利用大量的数据库和信息网对交通数据、信息进行存储和集中整合，进行数据筛选，形成一个数据处理的网络中心，最终应用到交通管理、公众信息服务等领域。

1.3 物联网技术在智慧交通工程中的重要性

智慧交通工程项目的发展离不开物联网技术的支持。智慧交通在提高交通效率方面利用物联网实时候车流量、实时车速等信息，通过算法对交通信号进行时实时控制信号配时优化，缓解交通拥堵。在提高交通安全性方面通过车联网技术实现车辆与车辆之间、车辆与道路设施之间的信息交互，对车辆可能出现的安全隐患进行预警告诉；利用安装于桥梁、隧道等交通设施上的传感器信息，实时采集、报告桥梁、隧道等结构的健康状态，避免发生安全事故。

二、物联网技术在智慧交通工程中的具体应用

2.1 智能交通信号控制

交通信号灯的物联网控制主要完成“感知–判断–控制”的任务，利用地磁、雷达、视频等感知设备对路段的实际车流量、车速、排队长度进行实时采集，并通过 5G 等低时延高速网络将实际感知的结果传送到交通信号灯控制平台，利用AI 等人工智能对实时感知的交通状况进行处理，实现动态调整控制策略的功能，在上下班高峰出现较多主干道拥堵时，自动将红绿灯时长适当延长。

2.2 智能车辆管理

物联网技术为车辆提供从买车到用车整个周期的全生命周期数据进行信息化管控。安装于车上的 GPS、OBD、摄像头等装置把车辆的实时位置、速度、油量、故障码等数据传送到管理平台，管理平台可精确定位车辆的实时位置，并可以针对性地统筹安排，进行精确调度，合理设计路线，进一步降低车辆的空驶里程；系统还能依据数据自动预测车辆存在的安全隐患，如轮胎磨损、发动机故障、电器故障等故障信息，在有效程度内将维修成本及车辆安全系数最大化。

2.3 智能停车管理

物联网为解决“停车难”提供了智能停车管理模式。在车库停车位上加装超声波、地磁或者摄像头对停车位进行检测并将检测结果上传到物联网云中心，然后车主可利用APP 应用软件进行搜索，在地图上显示周围的停车场车位情况，从而一键到达车位停车。在停车时，物联网停车管理还应用车牌号识别和电子付费停车的方式，保证停车方便快捷，车辆不必停车、打开车窗付费。

2.4 智能公共交通服务

物联网实现出行服务智能化。通过在公交车上安装定位传感器、客流计数传感器，公交车将实时位置、实时载客人数等数据推送给调度中心，调度中心可根据公交车辆位置及车辆载客人数等信息灵活调节班次发车频率、制定列车运营计划，在车流量较大地铁时段增加班次发车频率，在车流量较少地铁时段减少空驶班次，提高车辆运转效率，并通过电子站牌、手机软件向乘坐公交出行的乘客推送公交车实时到站信息发布，便于出行信息服务，提高出行服务质量；在地铁车体上安装监控列车运行参数与监测轨道结构状态的传感器，通过对地铁车体数据、轨道结构状况的收集、整理和分析，从而有效预防列车故障的发生，保证地铁运营安全高效。

三、物联网技术在智慧交通工程应用中存在的问题

3.1 网络通信稳定性与可靠性

通信的可靠性和稳定性。在复杂道路条件下，车—路、车—云之间的通信质量要求十分严格，如车—路、车—云之间因信号覆盖存在盲区，如在隧道和高速路上无法与后台服务器交互，实现云平台控制的信息延迟和时效性要求。在交通流量大时，众多车-路、车-云之间的并发设备联网使网络负载过重，数据传输的速度变慢，严重的将导致系统瘫痪。

3.2 运营与维护成本高

运营维护投入大影响物联网设备大规模应用。硬件投入大，诸如高精度传感器、路侧智能单元等设备价格不菲，单套产品采购、安装均花费不低，且后续常需进行电池替换、升级更新硬件，后续维护投入成本也高居不下；软件系统维护也需要庞大的投入，交通大数据的服务器租赁、软件算法优化、数据安全管理每年的投入不菲。

3.3 管理与政策层面问题

管理及政策层面的问题导致物联网技术应用困局。不同部门间的协调程度有限，造成信息壁垒问题，交通、公安、通信管理部门在业务开展过程中工作职能界限不清，信息交换无法对接，统筹难以实现。政策及法律层面滞后于物联网技术的发展，尚未出台完善的法规条例对物联网设备的“数据安全、隐私保护、主体权责”等进行相关规定。

3.4 解决措施

下一步的应对措施应着眼于从技术、成本和管理等层面多措并举。在网络通信技术上，以 5G 加边缘计算技术相结合，把处理内容下沉到路侧单元，减轻上云的负担，提高响应时间；配置卫星通信、低功耗广域网，补充偏远地区信号覆盖率。从减少经营成本的角度讲，应该以优化装备选用为手段，促进低成本、长周期传感器的普及；以云计算为平台，降低硬件设施的购置成本。从管理政策角度出发，应该以跨部门联席会议为主要管理方式，推出统一的数据共享标准和接口规范；及时修订完善数据使用的法律法规及企业权责等相关配套制度。

结语

物联网技术为智慧交通工程带来了新的发展契机，在提升交通效率、保障安全、优化服务等方面成效显著。尽管当前面临网络通信、成本、管理政策等挑战，但通过技术创新、多方协同和政策完善，可逐步攻克难题。未来，随着物联网与 5G、人工智能等技术的深度融合，智慧交通将向更智能、高效、绿色的方向迈进，为构建现代化交通体系提供强大助力。

参考文献

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