[关键词]物联网；车联网；智能交通系统
中图分类号：TP 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）35-0200-01
1 引言
我国在2009年8月提出在无锡建立中国的传感信息中心，标志着中国物联网产业的正式启动。此后国家对物联网发展的重视程度逐年增长。
物联网的架构自底向上分为五层，分别是感知层、接入层、网络层、支撑层和应用层。其中感知层通过不同的终端上各种类型的传感器和传感器网络收集事物的相关信息及物体自身的属性。车联网是物联网的衍生品。在感知层上利用安装在车辆上的传感器，通过相关技术获取车辆的属性和静态及动态信息。在应用层上根据不同的功能需求对车辆进行运行状态监管并提供综合服务。车联网在未来的智能交通、智能车辆中有着极其重要的作用。
2 车联网的概念
车联网利用先进的信息技术包括传感器技术、计算技术、网络技术、控制技术、智能技术。将车辆、道路、行人和路边设备集成一个有机的整体，以提供车辆安全、交通控制、信息服务、互联网接入等应用。最终提高交通效率、降低交通事故、提升道路通行能力、提高社会服务。车联网的概念从不同的角度考虑理解有以下几种：一是从智能交通角度考虑，车联网是将数据通讯、感知技术、电子控制技术及数据处理技术集成运用于整个地面交通管理系统而建立的一种在大区域内，全方位的、立体的，及时、准确的综合交通运输管理信息系统；二是从车载自组网和信息通信的角度来考虑，车联网主要由安装了无线接口的移动车辆组成，可以说是一种通信技术和自动化控制产业高度融合的新兴产物。
3 关键技术
在物联网的发展过程所面临的关键技术问题同样也影响着车联网的发展历程。物联网关键技术中异构无线网络的融合、感知节点、数据的智能化处理等技术也应用于车联网。
异构无线网络融合。不同的无线网络通信方式和通信特点不同。现有的无线通信技术有WLAN、WIMAX、超宽带通信UWB、2G/3G/4G蜂窝通信、LTE以及卫星通信等网络。不同的车辆在不同的网络中传输信息需要实现信息共享，另外由于车辆是一个移动的单元，移动过程中发生网络切换，需要实现无缝切换。
感知节点。感知包括对车辆内、外的感知和整个道路的感知。感知节点的分布、功能选择、特征分析和有效利用已有的多元的感知节点是关键问题。不同的感知节点关注的问题是不同的，如道路感知更关心路面是否拥塞、结冰、湿滑，而车辆感知更关心车辆的行驶速度、所在位置、形势状态等等。
数据处理智能化。车联网拥有众多的感知节点，大部分感知节点不断运动，产生的数据量巨大。如果不对数据进行迅速的处理和有效的利用，那么这些信息就会被马上湮没。而且车联网系统中存在各种业务存在并发运行的情况，因此对系统的运算能力要求也很高。
4 应用现状
车辆安全。通过车联网感知节点信息的反馈，可以实时了解车辆的行驶状态、行驶位置、道路状况等等。当车辆出现问题需要救援时无须被救援者描述可以及时定位车辆位置；对长时间驾驶车辆产生问题或司机过度疲劳的情况车辆，以及将驶入路况较差或极端天气地区的车辆自动给出提示，提醒司机注意；对政府、学校、军用车辆以及重要物资运输车辆监控行驶路线和行驶状态，便于保障车辆安全并在发生情况时及时实施相应措施。
交通控制。利用车联网绘制实时交通状况。如某一时段某条道路是否拥堵，分析车辆的行驶路线和习惯是否是造成道路拥堵的原因。并根据分析调整道路信号，疏散车流缓解交通压力。甚至在刑事案件中通过车联网控制交通快速追捕逃犯。
信息服务。车联网信息的分享为企业和个人提供方便快捷的服务。如详尽丰富的电子地图、准确灵活的道路导航、快速便利的出租车电招服务。汽车制造企业可以通过收集、分析车辆行驶的各项信息了解用户对车辆的使用状况，及时发现问题，确保用户安全。而其他企业还可通过车联网提供的特定信息服务了解、监控、调整产品或原料的运输过程从而有效降低物流成本。
互联网接入。车联网与互联网的接入大大扩充了车联网的服务内容。在车辆内可以利用一些移动终端或车载系统通过车联网访问互联网。如及时浏览交通控制中心的交互及时播报路况信息，商务用车具备移动办公功能，还可以作为娱乐终端进行网上冲浪与车友共享网络游戏等等。
存在问题
车联网感知节点获取数据量大，信息处理系统的功能受限于系统存储空间和运算能力。因此要采取数据挖掘、人工智能等方式提取有效信息，同时过滤掉无效无用信息。由于车辆是移动的，所以确定信息的有效与否很大程度上取决于时间和空间以及当前的速度。除了硬件性能上的硬性需求，如何合理设定选取有效信息的参数及参数的比例也是需要解决的一个难题。
车联网拓扑测量和交通特征刻画困难。车联网中的车载自组网（Vehicular Ad-hoc Networks， VANET）是一种特殊的移动自组网。移动速度快，移动模式受道路制约。以往各类网络协议不适用。需要重新设计网络协议并进行可靠性测试。而这种测试的实地测量不易控制、危险性大、具有偶然性，容易受到外界条件的干扰。因此研究实际车辆宏观和微观运动模型难度很大。
信息安全问题。车联网感知点的安放、信息的收集、与互联网的接入、信息的共享，随之而来的必然是信息安全问题。行车记录，车辆的使用情况是否算为个人隐私还没有相关法律法规做出批示。由于感知点和一些应用终端分散在不同车辆不同环境中，需要制定的信息安全需求如何确定。如果黑客入侵车联网，通过交通控制系统扰通信号会产生严重的后果，类似的各种信息泄露、被破坏等问题使得相应的信息系统安全管理问题也值得深入探讨。
5 未来展望
以上谈到了许多关于车联网在应用过程中存在的问题。可以预见随着网络技术、感知技术、信号处理技术、汽车技术等技术的发展，车联网的框架体系将更加完善，应用服务也更加广泛。如车联网未来的发展方向要考虑云计算或并行处理来提高存储能力和运算能力。还要考虑与电力汽车的整合，在未来的交通基础设施中设置合理的充电网点；另外科学、完善的信息系统安全措施也是车联网今后发展不可忽视的保障体系。
参考文献：
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【关键词】GIS GPS 车辆监控管理 电力系统
电力企业从发电、输电、配电到用电等任何一个环节，都表现为空间性、复杂性等特点[1]。为了使电力系统经济、可靠、安全地运行，对电力抢险车辆的在线调度监控成为一个研究热点。如何有效管理、利用电力企业复杂的空间资源，实现监测数据的实时收集，是电力企业生产管理和运营管理人员面临的挑战。我国车载GPS调度监控系统方面的研究始于20世纪90年代初，并取得了一定的研究成果，但也存在着不足，主要体现在系统容量小，覆盖率低，兼容性、可扩展性差，没有形成监控管理系统的网络化，系统安全性差等[2-4]。本文探讨了一种适合我国电力企业的基于电网GIS平台的车载GPS监控管理系统，以完善现有的电力生产服务车辆信息化管理手段，从而提升电力企业生产服务车辆的综合管理水平。
1 电网GIS空间信息服务平台
电网GIS空间信息服务平台（简称电网GIS平台）是构建在国家电网“SG186”一体化平台之内，实现电网资源的结构化管理和图形化展现，为其他业务应用提供图形服务支撑的企业级电网空间信息服务平台。
2车载GPS监控管理系统研究与实现
2.1车载GPS监控管理系统简介
车载GPS监控管理系统，它基于GIS和GPS技术，同时利用移动车载GPS设备将电力客户的报修信息、车辆调度信息、卫星定位信息等通过移动通信网络平台在电力生产服务车辆和电力系统控制总台之间双向传递，它能够集地理信息系统和被管理目标主体信息为一体，充分发挥其强大的地图管理及显示功能，实现对电力抢修车辆的实时监控、调度、信息等功能。
2.2 系统总体设计
2.2.1 总体概述
车载GPS监控管理系统是集GPS车辆实时数据采集、调度管理及通信于一体的集成应用系统，它的优势之一在于基础地理信息数据、电网资源数据、GPS抢修车辆实时定位数据的有效集成。系统总体结构包括GPS车载终端、中心服务器和监控管理中心三部分，车载终端和监控管理中心通过移动通信网络进行双向的数据传输。
GPS移动终端通过GPS卫星获得车辆当前位置信息，并通过移动通信模块回传到监控管理中心服务器。中心服务器由通信服务器和数据库服务器组成，负责GPS位置数据和车辆状态数据的接收和分发、驾驶员及车辆等资源信息管理、GIS地理信息管理、车辆历史运行数据存储、数据分析和存档等任务。监控管理中心负责以图形化的形式显示GIS地理信息数据、电网设备资源数据、车辆实时运行数据，同时提供用户车辆监控、调度、工单派发以及查询统计、权限管理等功能。
2.2.2 系统技术架构
系统技术架构主要分为数据层、应用层和界面表现层。数据层包括空间属性数据库、车辆轨迹数据库以及其辅助数据库等，该层提供统一的访问接口，支持、实现系统各种功能对数据的需求；应用层是在对数据访问的基础上建立的功能及功能组件，功能组件将不同的功能进行封装形成组件库，方便系统功能的扩展和修改，有利于开发和维护；表现层是展现给用户的，采用B/S模式。
2.3系统使用的关键技术
为了使电力信息网络中的计算机监控系统及重要数据的安全性免受互联网病毒攻击侵害，必须对电力信息内网进行安全防护。从数据安全性方面考虑，车载GPS监控管理系统部署采用网络安全隔离装置连接电力信息外网和电力信息内网，有效的保护了系统中数据的安全性。其优点主要体现在以下两点：
（1）网络安全隔离装置可以极大地提高GPS系统数据的安全性。只有符合隔离装置协议的信息才能通过网络安全隔离装置。 （2）网络安全隔离装置实现安全策略的集中配置，与将网络安全问题分散到各个客户终端的策略相比，此方案配置更方便可靠。
3 系统在电力生产故障报修业务中的应用展望
以国家电网公司95598服务热线的事故报修业务为例展望基于电网GIS平台车载GPS监控管理系统在电力抢修车辆调度与管理中的应用。用电客户发现电力故障通过电话告知95598服务中心，95598服务中心记录故障描述及故障地点等重要信息并将该故障信息派发给电力故障处理中心。电力故障处理中心值班人员登陆车载GPS监控管理系统进行抢修工单的派发，首先根据故障描述信息在系统GIS地图上定位故障点，然后查询就近生产抢修车辆并派发工单任务，并将故障点附近的电网资源数据传输给故障抢修人员，辅助其分析故障原因。生产抢修车辆及时抵达故障现场后，抢修人员开展事故处理工作，并将现场故障处理信息告知电力故障处理中心值班人员，值班人员将该信息录入系统供95598服务中心调取查看。95598服务中心将最新的故障抢修信息通过短信的方式告知故障报修的用电客户。车载GPS监控管理系统与其他电力生产调度系统（如95598系统）等无缝集成，打造了集约高效、智能融合的电力抢修车辆管理平台，使得电力故障抢修业务流程更加智能化，有效的缩短了抢修车辆的调度时间，实现了对抢修车辆的全程监控调度管理，提高了故障处理能力和供电服务水平。
参考文献：
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[2]Rappaport T S， Reed J H， Woerner B D. Position Location Using Wireless Communications on Highways of the Future[J]，IEEE Communication Magazine， 1996：396-417.
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关键词：传感器网路；车辆管理；系统
1 基于传感器网络的车辆识别技术简述
无线传感器网络系统一般包括传感器节点和汇聚节点。节点大量部署于被感知对象内部或附件中。这些节点通过自身组织的方式构成无线网络，以协作的方式实时感知、采集和处理网络覆盖区的信息，通过多跳的方式经由汇聚节点链路将整个区域的信息传送到远程控制管理中心。正是由于以上途径，使得无线传感器网络具有资源有限、网络规模大、覆盖面积广、拓扑结构相对稳定、感知数据冗余度强、干扰更强等特点。
由于每种车辆的物理参数（如长宽高、颜色等）皆不相同，则需做好有关车辆类型的分类。车辆识别将车辆划归为实现分好的类别，采集多个车辆参宿作为样本，根据事先划分好的车辆类别，将隶属于同一类别的车辆信息进行汇总。其中车辆的分类精度是评价一个车辆识别系统的重要评价指标。生活中，通常根据不同的交通应用采用不同的车辆分类方案，现较流行的分类方案是美国联邦公路局（FHWA）的车辆分类方式，其分类的侧重点是车辆的车轴数。
2 时下的车辆识别技术存在的问题
2.1 受到环境与光线的影响大
目前使用的车辆识别方法大多为应用图像技术、感应技术等方式进行车辆的分类，其中基于图像识别技术识别率可达90%以上，但是上述方法仍存在局限性，比如环境以及光线的影响，同时，车辆上喷涂的漆料也会对于车辆识别产生影响。
2.2 造价高、覆盖面积小
目前的车辆识别系统的安装成本以及维护费用很高，且耗能较大，会造成不必要的浪费，同时由于其不具有较高的灵活性，因此其覆盖面积小，不利于大范围使用以及大规模部署。
2.3 大型车辆对结果的影响
在交通管理以及研究中，譬如卡车、大型货车这种大型车辆也会对于结果产生影响。大型车辆体型大且速度低，对于公路的容量检测、环境评估会产生影响，同时会对车辆的分类统计精度也会产生或多或少的影响。
3 用于车辆识别的信号分析及车辆分类
3.1 用于车辆识别的磁信号分析
第一，磁场信号的方向性特征。由于地球的磁场在不同的地理位置具有不同的倾角和幅度，但是这仅限于大的范围而言，在很小的范围内，在同一行驶方向上的两个相邻的磁阻传感器节点测量的车辆信号特征基本上是相同的。根据计算，在磁力线与地面所成角度为65°左右时，车辆在同一地点的不同行驶方向所测量到的磁场特征差距较小，进一步从理论上说，利用无线节点测量的磁场信号进行车辆分类是可行的。
第二，磁场信号的偏移特征。将磁阻传感器节点安置车辆底部的不同部位，所测量的磁场强度不同。从理论上讲，解决该问题的方法是在测量车道上放置一排节点，将各个节点的测量数据进行结果对比分析，找到数据中相关性最大的数据，便可以作为最终测量数据进行识别。
第三，车辆的磁场特征。每种车辆都有其固定的相关特征，不同类型车辆的磁场信号特征也不尽相同。前文提及，车辆识别技术是通过磁阻传感器测量的车辆特征信号，与每个节点内存储的每种车辆特定的信号进行比对，其中关联性最大即实际测量数据。在此操作之前，应先制定车辆识别算法来获得每种车辆信息的模型。
3.2 车辆分类
利用相关算法，可将原始车辆的磁场信号转换为具有较小矢量大小的车辆特征信号，再根据前面提到的方法利用车辆的特定磁场信号进行车辆分类。每种类型的车辆对应的一系列车辆的特征信号集，计算所测得的车辆特征信号和节点内存储的车辆特定的特征信号进行比对，比较二者的相关性，相关性最大的车辆特征信号对应的车辆类型就是该车辆的类型。进行车辆识别的时候可使用最邻近法这一算法，它可以更好地提高车辆识别环节的效率与准确性。
4 基于传感器网络的路况信息监测
交通管理方面，实时监测恶劣天气与道路上的情况也是至关总要的。实时监测积水、积雪、结冰、能见度低等天气情况，以及道路损坏、桥梁损坏等突况，将路况信息快速传送给驾驶员，确保驾驶员的行车安全。由于监控道路的路况参数变化较为一致，可将用于道路情况的参数监测传感器安放在各个节点上，或使用专门具有能量供应的节点用于道路状况的参数监测。其中传感器可以选择温度传感器、湿度传感器、光强度传感器、加速度传感器相结合，全方位进行各项参数的监测。路况监测节点安放在路面上，用来监测道路积水、结冰情况。
同时，对于车辆的监测可使用声音传感器，搭配前文提到的磁阻传感器，二者合一，既可以监测当前路况的车流量，又可以进行车辆分类操作，更大程度提高效率。
5 传感器网络的优化
在计算机互联网、科学家合作网、产品生产关系网和电力网络等诸多领域，都会产生小世界现象，许多实际的复杂网络既不完全规则又不完全随机，而是介于这二者之间，既有类似规则网络的较大集聚系数，又具有类似随机网络的较小平均路径长度。无线网络传感器也是如此。网络编码可以实现数据发送对拓扑结构容错性，通信代价比传统的多路径容错低，但无线传感器网络本身由于体积、计算能力、存储空间的限制，无法使用高复杂度的编码算法策略，未来网络编码对于无线传感器网络的容错问题的研究工作则是尽量减小编码算法的计算复杂度，根据实际情况设计攻略，付诸实践。
6 结语
在实际设计相关无线传感器网络系统时首先应了解其他方法的优劣性，总结其实用性与局限性，其次进行新的系统设计。交通管理在一定程度上是国家发展的重中之重，有关基于无线传感器网络的车辆分类系统以及对于路况的实时监测，可提高交通运输部门的工作效率性以及精准性。此外，合理地使用优化算法，优化网络编码技术，使所接收到的车辆特征信号更精确、更及时。从而使得整个系统的效率逐渐提高。
参考文献：
[1] 崔逊学，赵湛，王成.无线传感器网络的领域应用与设计技术[M].北京：国防工业出版社，2009.
[2] 徐力.无线传感器网络的安全和优化[M].北京：电子工业出版社，2010.
作者简介：姬婷（1995―），女，河北泊头人，沈阳理工大学本科在读。
从企业层面讲，道路交通安全是企业安全环保工作的重要组成部分。据国家统计数据，交通事故中因驾驶员行为导致的交通事故占事故总数的80%以上，因此为交通安全受控提供科技支持，减少或避免交通事故，保护企业员工生命财产安全，依托先进的信息化手段，采取切实有效措施强化道路交通安全管理办法，在大型及中型客运、生产指挥用车应推广运用GPS定位控制预警系统以为企业客运部门当务之急。
1 系统建设主要技术
GPS（Global Positioning System）是全球卫星导航定位系统的简称，它由空间卫星、地面测控系统和用户终端设备组成。空间卫星系统是由24颗分布在6个等间隔轨道上的卫星组成，可保证全球任何地区，任何时刻都有不少于4颗卫星以供观测。地面测控系统主要功能是监测并控制卫星的运行轨道及卫星上下行广播数据。
GSM（Global System For Mobile Communications）系统是目前基于时分多址技术的移动通信体质中应用最广的一种系统。定位信息传输过程是：GPS接收器根据卫星广播数据，计算出位置、高度、速度和方向等，通过GSM车载模块，以短信息的方式发送至GSM基站，基站将短信息传到移动通讯公司的GSM交换机，再传至短信中心，短信中心先将收到的短信息存在数据库中，再根据短信息的目标号码，以反向线路，发给控制中心的GSM接收器（点对点通讯），或通过DDN专线传到控制中心进行数据处理。
GIS（Geographic Information System）：为获取、存储检索、分析和显示空间定位数据而建立的计算机数据库管理系统。
2 系统建设基本构架设计及运行流程
GPS车辆监控系统以局域网为骨架，将监控中心、分控中心、数据服务器、无线移动通信网、GPS车载终端有机地结合在一起，实现分布式多级监控，具有“经济、实用、性能价格比高、可伸缩性强”的优点。总体结构如图所示：
车辆上安装车载终端，车载终端上的GPS接收机接收卫星定位信息、获取车辆运行状态信息（如超速行驶、偏航等信息）、速度和位置信息。
信息通过GSM/GPRS网络发送至服务器端。
软件系统对传递过来的信息进行处理并把车辆的位置显示在调度中心的GIS平台上。
调度中心利用GIS平台对数据进行分析和管理，并根据车辆的运行状况实时对车辆进行调度、监控。
3 系统实现
基于GPS技术的车辆监控系统由GPS定位卫星、车载终端、GSM/GPRS网络、监控中心等部分组成。
3.1 GPS定位卫星
提供车辆的定位坐标、车辆速度等信息。
3.2 车载终端
车载设备利用GPS接收模块接收GPS卫星信号，经过计算后得到车辆动态位置，通过车载内置GSM模块经由GSM网络的短信息平台传输到主控中心的GPS服务器，利用TCP/IP网络协议转发至受理台，将车辆位置实时的显示在GIS地理信息系统上。同时各个受理台与车载台之间利用TCP/IP网络系统通过GPS服务器经由短信息中心进行信息传输，可以发送和接收各种调度指令、一般信息、状态信息等。车载设备主要包括GPS模块，接口及SIM卡。GPS模块负责接收GPS卫星信号；接口完成和其他辅助功能设备的对接，如调度显示屏，导航仪等；SIM卡负责将从GPS模块或者辅助设备采集的数据通过网络传输到服务器端。
3.3 GSM/GPRS网络
包括GSM/GPRS基站、短信息服务中心、GPRS服务中心三个部分。GSM/GPRS网络接入Internet，通过Internet与信息服务中心进行交互，通讯方式采用GPRS方式。目前系统采用中国移动公司的GSM/GPRS网络。
3.4 监控中心
监控中心是整个系统的控制中心，可以监控系统中任何一辆车，控制各分控中心的权限等。监控中心对所有数据具有收集、存储、分析、处理和智能检索的功能。系统通过车载GPS接收机、驾驶员按键操作、调度员操作等形式，收集各种数据，提高数据的实时性、准确性。存放所有车辆的运行轨迹，包括车辆运行位置、速度、方向、当时驾驶员等信息，调度人员可以利用该数据库进行历史任务执行情况的回放。监控中心主机通过GPRS网络或企业局域络发送控制命令和接收来自车辆的各种数据。监控中心由监控终端，调度终端，监控主屏等构成。
3.5 平台建设
根据企业车辆数量情况，搭建适合自身车辆数量的GPS系
统管理平台，需考虑后续车辆增多后扩容的需求。管理平台通常搭建在企业内部信息网络管理部门，可利用企业现有相关网络资源，和移动运营商取得对接。管理平台包括网络接入和服务器搭建两部分。
网络接入的方式：租用移动移动链路，经过路由器、防火墙进入企业局域网。
服务器搭建：服务器由GIS服务器，应用服务器，数据库服务器组成。GIS服务器为客户端提供地图和数据服务；应用服务器提供用户与服务器之间的访问，以及与数据库服务器之间的数据访问。
4 系统功能介绍
车辆实时定位与跟踪：通过双向数据传输实现对车辆和业务的动态管理。控制中心可以设置车载终端在指定时间间隔内如30S，主动上报位置数据到控制中心，车载终端上报的数据保存在数据库，可以用监控终端查询。
集群定位：实时更新车辆数据、显示数据变化、能够实时查询运输车辆的当前位置，同时显示该车辆速度、运行方向、所在地市、车辆基本信息、车辆工作状态、车辆所在地等信息，并能在中心的电子地图上形象地显示车辆当前的运营状态。
历史轨迹查看及回放：保存车辆的所有监控和报警数据，可以选择在任意时间查询任意车辆的轨迹回放数据。轨迹回放时可以选择回放速度，回放时间，是否显示轨迹等，并且支持拖放、播放、单步播放等。
紧急报警：一旦遇有紧急险情（如遭劫等），可马上按动终端上的应急报警按钮，便自动向监管中心报警。
运营数据管理：可将数据实时或定时回传，便于对车辆营运数据的统计及分析；车辆上下线率是统计车载设备运行情况的重要依据,及时掌握车辆上下线情况,不仅能确保车辆的安全监控,而且可以确保运营数据统计的合理性及准确性.对下线车辆和运营数据不回传车辆及时维修；营运数据统计查询：根据车队对所有车辆的营运数据进行月、季度、年统计并生成报表。显示车辆出勤率、运输量、运输周转量等情况，并可根据时间段等条件进行查询。
5 结束语
通过GPS车辆监控系统在企业客运部门的应用，构建了一个智能化的客运车辆监控、调度管理平台，对车辆行驶中的超速行驶、不按线路行驶、超时运行、私自出车和出私车等易发事故的违章行为，及时发出预警提示和指令，使客运车辆的运行更进一步受控，有效避免道路交通事故的发生，也大大提升企业客运部门的管理水平，实现客运分公司车辆调度管理的现代化、实时化和信息化。
参考文献：
近年来，随着云计算技术的不断成熟和架构的不断完善，云计算技术的应用呈现爆炸式的增长，很多互联网应用都是基于云计算的。云计算与商业应用的融合，对企业的信息化建设、基于电子商务的企业运营模式都会产生巨大的变革作用。基于云计算的交通安全预警管理平台集成了丰富的传感器，能自动感知交通车辆内外部环境安全状况数据，不但能实时获得车辆监控视频、各类安全数据，并能利用3G和下一代计算机网络实时将监控视频和安全数据发送到控制中心的计算机进行处理、决策；终端能实时接收控制中心的命令，并通过实时响应控制命令，确保交通车辆和乘员的安全，并提供丰富多样的车辆和路面交通信息服务。
2 云计算技术
云计算是一种通过网络统一组织和灵活调用各种ICT信息资源，实现大规模计算的信息处理方式。云计算利用分布式计算和虚拟资源管理等技术，通过网络将分散的ICT资源（包括计算与存储、应用运行平台、软件等）集中起来形成共享的资源池，并以动态按需和可度量的方式向用户提供服务。根据服务类型的不同，云计算服务可以分为IaaS（基础设计即服务）、PaaS（平台即服务）和SaaS（软件即服务），如图1所示：
图1 云计算服务类型
3 基于云计算的交通安全预警管理平台
3.1 网络接入方式
（1）前端采集设备网络接入方式
采用VPDN专网接入。采用该组网方式，交通行业用户可以自己给车载无线终端设备分配IP地址，交通行业应用专网和互联网完全隔离，数据保密性好，交通用户专网不会受到来自互联网上的黑客及病毒的侵袭，能够有效保证稳定的传输速率和带宽。
（2）电子站牌网络接入方式
由于电子站牌分布分散，专线施工难度较大，成本较高，建议参照移动车辆网络接入方式。
（3）监控中心网络接入方式
监控中心一般设在交通公司大楼，可利用已有专线，采取VPDN接入。
3.2 逻辑架构模型
根据云计算交通安全预警管理平台的需求和功能应用，笔者提出逻辑架构如图2所示。移动通信网络层提供整个平台的底层数据传输和共享、终端设备的接入等支撑。数据采集与共享层提供各种应用业务所需的数据采集、数据融合和处理、数据共享的支撑。交通安全预警管理实现整个系统的各种应用业务，包括交通管理中心、可变信息、辅助交通规划、路径诱导、紧急车辆调度和停车信息等业务。系统管理实现整个系统运行状况的管理，包括设备运行状况和运营效益的管理。终端应用层则通过各种终端（固定终端和移动终端）来使用该信息平台所提供的各种信息服务。
4 平台应用分析
交通安全预警管理平台用于交通运输部门和企业对交通事故与交通灾害的诱因进行监测、诊断及预先控制，防止和矫正交通事故与交通灾害诱发因素的发生或发展，保证交通运输系统处于有秩序的安全状态。输入因素包括：交通运输过程中外部环境突变、运载工具失控和交通行为人操纵失误。交通灾害预警管理系统的构建，以预测、监控、矫正人的交通活动行为为核心。交通安全预警管理平台主要由预警分析和预控对策两部分构成：
预警分析是对诱发交通事故与灾害的各种因素和现象进行识别、分析、评价，并由此做出警示的管理活动，它包括3个分析过程：监测、识别和诊断。
预控对策是根据预警分析的输出结果，对重大事故和灾害诱因的早期征兆进行及时矫正、防避和控制的管理活动，它包括组织准备、日常监控和危机管理3个活动环节。
交通安全预警管理平台是现有智能交通管理系统应用和待开发智能交通系统应用的集合，提供了基于该系统的增值应用，包括以下一些内容：现有系统数据导出接口模块、平台数据接收接口、红绿灯智能控制系统、交通信息系统、交通数据挖掘系统、交通模型分析系统、交通流模拟系统和交通流展现系统等。
（1）安全指标的评价体系
城市道路交通安全预警的评价指标体系主要包括：人的安全性、车辆的安全性、道路的安全性和对于道路安全的管理。其具体指标如表1所示。
（2）车辆防控体系
车辆防控体系是国家公共安全防控体系的主要组成部分，智能车辆管理体系通过建立数字防控体系强化车辆在使用中各个环节的安全保障。本平台可实现如下功能：车辆防盗、黑名单告警、车辆稽查、移动网络电子栅栏、车辆防抢和紧急呼救、实时车内图像监控紧、急救援特、殊可疑车辆追踪、肇事逃逸协查和超速监控等。车辆防控系统可广泛应用于城市出租车、公交车、货运车以及其它特种车辆的定位、监控与运营调度，能极大提高车辆运输管理的效率和安全。
（3）车辆身份管理平台（危险品）
针对危险品车辆的管理，存在着大量的运筹和决策问题，危险品车辆的调度和监控问题就是其中有待解决的一个重要问题。首先，要在考虑人民生命安全的前提下确定行车线路。其次，将行车路线进行可视化显示，使得在危险品监控中心可以实时监视危险品车辆的运行路线、运行速度、所在位置、是否求救等情况。而且，在危险品车辆线路优化的过程中，可视化显示可以为决策者在屏幕上清晰地显示较优路线，为他们做出正确的决策提供有力的帮助，为道路交通安全评价、管理以及事故应急体系的建立等方面提供定量的依据。
重点针对特种车辆进行管理，包括第三方的定位和监控、危险情况预测、道路指引等功能。通过安装了基于电子身份认证和GSM/GPS的定位导航移动终端，来确定特种车辆的位置，并进行监控和指挥。
车辆电子身份管理平台作为机动车辆电子身份的管理者和基础服务的提供者，提供移动台号码与车牌号码的互解析服务、车辆位置服务、车辆身份认证服务、敏感车辆检索服务等基础服务。该平台由车辆管理平台专用接口系统模块、增值服务平台专用接口系统模块、统一用户资料管理系统、移动台号码与车牌号码互解析系统模块、车辆信息管理系统、机动车辆定位系统模块、机动车辆身份认证系统模块、敏感车辆检索服务系统模块、车载终端信息系统模块、系统管理模块和GIS系统模块等几个系统模块组成。
（4）城市交通公共GPS信息系统
本系统的设计力求站在建设一个具有先进水平的智能交通物流云计算信息平台的高度来考虑系统的结构。因此，对于公共交通车辆（包括公交车和出租车）、物流车辆的GPS定位、实时监测、IC卡统计的数据和客流量统计仪的数据导入库也要预留接口功能，最终实现统一标准、统一平台、统一分发和信息共享的交通管理平台，公交公司、物流公司、客运公司、危险品车辆公司、公安交管局和交委直属单位等实现信息共享。
5 结束语
以云计算为基础的交通安全预警平台在交通、校车、出租车及长途货运车辆等领域有广泛的应用推广价值，将对提升交通管理和监控能力、减少交通事故、保证人民群众的生命财产安全、维护社会稳定等方面起到直接的推动作用。
参考文献：
[1] 刘鹏. 云计算[M]. 2版. 北京： 电子工业出版社， 2012.
[2] 李晓辉. 云计算技术研究与应用综述[J]. 电子测量技术， 2011（7）： 1-4.
[3] 程刚，郭达. 车联网现状与发展研究[J]. 移动通信， 2011（17）： 23-26.
[关键词]WCDMA 3G ITS 视频监控
1 应用背景
1.1 3G行业应用发展现状
随着移动互联网和物联网的迅猛发展，各地纷纷加快了信息化建设的步伐，积极推动产业优化升级。高速的3G无线数据宽带环境创造了前所未有的优良发展环境，越来越多的企事业单位开始关注如何将内部的信息化应用、物联网应用与3G及其他传送技术相结合，以更好地加快企业乃至社会的信息化进程。中国联通依托先进的WCDMA 3G技术和成熟的网络，开展了丰富的物联网相关应用和服务，涵盖电子政务、政府执法、交通运输、物流管理、智能电网(远程抄表)、环境监测、移动电子商务、工业自动化控制等领域。
特定行业用户的监控系统，如国内的平安工程、智能交通的车辆和道路监控等，体现出大型化的城域性甚至全国性的行业视频监控系统需求。对高端行业用户而言，其大型视频监控项目大多处于建设初期，其对监控系统的要求很高，不仅要求有线图像实时清晰、录像存储完好、云台控制等指令响应迅速，同时还增加了对无线视频采集(如交通巡逻、平安城市移动巡逻、城管移动巡逻与执法等)及移动视频观看和控制的应用要求。
1.2 交通行业的3G应用需求
(1)公交车辆和道路的3G视频监控需求
交通运输行业关系到社会民生和人民的生命财产安全。随着经济的高速发展，城市人口和车辆数量迅速增长，交通阻塞、交通事故、交通违章、公交车内偷盗和司乘纠纷等问题频繁出现。因此，建设一套3G视频监控系统，从源头解决这些问题就显得刻不容缓。通过对公交车辆内外及交通要道和繁忙路口实时视频监控，能防患于未然，而采用WCDMA 3G网络作为传输通道，其高带宽及无线网络条件，大大节省了传统有线传输的高额费用和建设成本。
(2)基于3G网络的智能化停车场系统需求
随着汽车消费的普及，一线城市的停车场车位日趋紧张，但通过信息化手段，使停车场及时空闲车位信息，将为车主带来极大的便利。另外，部分城市的套牌车等违章违法行为屡禁不止，执法部门面临着取证难的问题。基于3G网络的智能化停车场系统能成功解决上述两个难题。
2 系统原理及组网结构
智能交通系统(Intelligent Transportation System，ITS)是未来交通系统的发展方向，它是将先进的信息技术、数据通讯传输技术、电子传感技术、控制技术、计算机技术和交通诱导等技术有效地集成，运用于整个地面交通管理系统而建立的一种在大范围内、全方位发挥作用的，实时、准确、高效的综合交通运输管理系统。
第三代移动通信技术(3rd―generation，3G)，是指支持高速数据传输的蜂窝移动通讯技术。中国联通运营的WCDMA是全球产业链最成熟、网络速度最快的3G技术标准，HSPA版本支持的下行和上行理论速率分别为14.4Mbps／5.76Mbps，能够最大程度地满足行业客户对视频及大数据量传输项目的需求。
2.1 公交车辆和道路的3G视频监控系统
该系统在公交站台、公交车辆内外、交通要道安装基于WCDMA 3G技术的视频监控前端，通过联通3G网络实时传输现场视频到后台监控调度监控平台，实现对车辆和候车人群及实时路况的监控，及时发现异常情况，确保车辆和人员的安全，有利于合理调度资源。如图1所示：
2.2 基于3G网络的智能化停车场系统
该系统前端对停车场进行信息化改造，安装摄像头及车牌识别报送服务器，当车辆进出闸口，立即对车牌进行拍照。采用联通3G无线APN网络，实时将停车场抓拍信息传送到停车场数据管理平台。平台通过对海量数据的整理、分析、归类、挖掘，应用智能交通技术、计算手段，为交通管控部门、城市规划部门及其公众提供各类有效、丰富的信息服务，如图2所示：
3 总体方案设计及实现功能
3.1 公交车辆和道路的3G视频监控系统
该系统利用优势的WCDMA网络，同时融合了GPS定位系统，对公交行业的视音频数据及定位数据采集点进行联网传输，实现了跨区域的统一管理、资源共享，从而为城市管理者及公交行业提供了一种全新直观的扩大视觉、听觉范围的全方位综合信息服务，从而满足各公交企业运营管理系统的信息化和移动化需求。系统主要包括四部分：
(1)中心管理平台
由平台管理服务器、数据库服务器、AAA服务器、客户端接入服务器、前端接入服务器、存储服务器及分发服务器组成，实现公交业务统一管理、业务统计、业务分析、数据备份、视频分发、路由调度等功能。
(2)前端采集设备
包括公交车、公交场站、主干道路等范围内安装的联通定制3G摄像头、DVR、定制车载GPS终端和WCDMA无线路由器等设备。完成图像数据采集、本地存储及数据传输功能。
(3)传输网络
由无线VPDN及相应专线组成，完成3G智能公交业务数据的采集及监控中心与中心平台设备的互连。
(4)客户监控中心
客户监控中心是系统与使用者的互动界面，客户可以通过大屏幕、C／S或B／S客户端方式实现对视频流的监控管理。专业客户监控中心由电视墙、软／硬件解码器、主控台及监控管理软件组成，供专业用户使用。用户在得到授权的情况下，可以通过传统监控终端或C／S方式完成各种系统功能的访问。
3.2 基于WCDMA 3G网络的智能化停车场系统
该系统由停车场前端采集系统、后台中央处理系统组成，通过中国联通WCDMA 3G网络进行图像的快速实时传输。停车场前端采集系统负责通过地感线圈、道闸、IC卡、摄像机等一系列环节，实现车辆进出的验证、收费及采集车辆信息。后台中央处理系统完成套牌、假牌车的甄别，根据时空特性对车辆信息进行对比，当车辆信息存在时空不可达时，确定该组车辆为套牌嫌疑车。针对嫌疑车辆，可实现其监控、稽查、维护管理等业务。
4 项目意义
公交车辆和道路的3G视频监控系统，为公交企业提供科学的运营计划和管理手段，对运营组织、运力调配提供决策支持，有利于降低管理成本、运营成本、消耗成本，提高交通主管部门规范司机文明驾驶和车辆运营安全的监管水平。在社会效益方面，有助于大大降低车内偷盗事情的发生，维护社会安全秩序。
基于WCDMA 3G网络的智能化停车场系统，一方面为交通管控提供丰富的数据，能够促进城市交通管控系统的专业子系统的建设，比如停车规划、诱导系统、小区OD调查、检测器布点优化等：另一方面有利于治安管控，完善了交通违法监控，比如套牌车、假牌车的监控等，有利于公安对刑事涉案车辆的布控、监控和稽核等。
随着3G网络的出现，3G无线车载视频系统快速走进我们的视眼，为车辆打造一个安全科学的管理体系，车载3G网络监控将成为今后发展的主要趋势。
为加强企业安全生产监管，防止和减少交通事故，保障他人和自己的生命、财产安全，确保作业任务有效完成，科学、规范地管理车辆，公司结合2014年上海市交通安全二星级企业及垃圾清运行业文明创建要求，着重加强科技设备的投入与运用（车辆3G网络监控与管理）。依靠3G网络基础，更加规范车辆安全管理，彻底改变清运作业顽症及陋习，确保服务规范、优质，切实提升垃圾清运行业文明程度。
通过3G车载视频监控及GPS远端监控系统的合理运用，能实时记录和传输车辆所在位置、行驶路线、行驶速度等，具有定位、监控、记录、警示、指挥调度、运输管理、信息、网络、通讯等综合功能的汽车行驶记录监控管理系统，从而规范车辆运行，规避风险，实现生产运行过程的受控管理，有效制止违章行车和预防控制交通事故的发生。基于此，公司在今年3月以来，着重加强作业车辆的现代化信息设备的投入与管理。目前为止，已在33台环卫作业车辆上安装车载3G+GPS远端监控系统，车辆类型包括清运压缩车、道路机扫车及自卸式垃圾车。通过车载3G+GPS远端监控系统，实时监控并记录车辆运行轨迹，随时了解公司作业车辆运行状态,包括车辆位置、速度、方向等动态信息一目了然，实现实时可控管理。取得成效：
一、安全事故明显下降，预警防范能力增强。
单一的GPS定位系统无法实现对作业车辆进行有效的动态监控与管理。在加载安装3G视频监控系统之后，完美解决了车辆从出车作业到安全行驶状况等全方位、全天候、全过程地监控与管理，尽可能的降低减少行驶作业中的安全隐患。监控后台工作人员通过动态视频监控发现、掌握车辆行驶状况，有效控制和减少违章行为和交通意外，提前消除隐患，也可及时通过有效途径发出警示或提醒。通过监控系统预先设定的行驶速度、线路、范围等，自动监控报警，在接收到系统报警后，及时通知或警告驾驶员及作业人员遵守交通法规，安全驾驶、安全作业，纠正其违规行为，对屡犯不改的及时给予相应处理。另可对发生责任事故的车辆调取行车记录视频作为事故责任认定的有效依据，以便调查分析事故原因，开展警示教育，措施防范，确保行车安全。通过3G视频监控系统的准确运用，车辆的安全事故、安全驾驶行为得到有效控制，同时预警和防范能力也大大增强。
二、作业服务更为规范，企业监管能力增强。
车辆加载的3G监控系统分五部分，车头、车尾和左右两侧分别安装可单独摄录的高清摄像头，驾驶室则安装视频监控记录的存储硬盘。在监控安全驾驶，安全作业的同时，亦可全程跟踪车组人员的垃圾清运作业质量及行业服务规范（“车走地净”，“一手清”及“容器复位”），有效监控作业车辆行驶过程中是否存在“二次污染”及“跑”、“冒”、“滴”、“漏”等违规现象，并有效纠正与整改，对作业部门（车队内部）掌握第一手资料有了“本质”区别，车辆性能状况及清运作业质量情况更为实时与准确，一举解决了“一手清”等作业规范问题，从而提高车队的清运作业工作效率。其次，利用3G监控系统，能有效控制和管理车辆用油,可实时监测车辆行驶里程数（或调取车辆行驶记录查看实际行驶里程数，车辆加油次数、时间,加油位置），对行驶里程进行统计、分析油耗以杜绝管理漏洞，有效解决车辆油耗与实际行驶里程数严重不符的情况，从而有效减少了车辆运输过程中所产生的成本,监控和杜绝各类违规行为，有效提高清运作业任务的工作效率，切实增强企业自身的监管能力。
三、环卫工作效率提高，企业形象全面提升。
随着3G网络的出现，3G无线车载视频系统快速走进我们的视眼，为车辆打造一个安全科学的管理体系，车载3G网络监控将成为今后发展的主要趋势。
为加强企业安全生产监管，防止和减少交通事故，保障他人和自己的生命、财产安全，确保作业任务有效完成，科学、规范地管理车辆，公司结合2014年上海市交通安全二星级企业及垃圾清运行业文明创建要求，着重加强科技设备的投入与运用（车辆3G网络监控与管理）。依靠3G网络基础，更加规范车辆安全管理，彻底改变清运作业顽症及陋习，确保服务规范、优质，切实提升垃圾清运行业文明程度。
通过3G车载视频监控及GPS远端监控系统的合理运用，能实时记录和传输车辆所在位置、行驶路线、行驶速度等，具有定位、监控、记录、警示、指挥调度、运输管理、信息、网络、通讯等综合功能的汽车行驶记录监控管理系统，从而规范车辆运行，规避风险，实现生产运行过程的受控管理，有效制止违章行车和预防控制交通事故的发生。基于此，公司在今年3月以来，着重加强作业车辆的现代化信息设备的投入与管理。目前为止，已在33台环卫作业车辆上安装车载3G+GPS远端监控系统，车辆类型包括清运压缩车、道路机扫车及自卸式垃圾车。通过车载3G+GPS远端监控系统，实时监控并记录车辆运行轨迹，随时了解公司作业车辆运行状态,包括车辆位置、速度、方向等动态信息一目了然，实现实时可控管理。取得成效：
一、安全事故明显下降，预警防范能力增强。
单一的GPS定位系统无法实现对作业车辆进行有效的动态监控与管理。在加载安装3G视频监控系统之后，完美解决了车辆从出车作业到安全行驶状况等全方位、全天候、全过程地监控与管理，尽可能的降低减少行驶作业中的安全隐患。监控后台工作人员通过动态视频监控发现、掌握车辆行驶状况，有效控制和减少违章行为和交通意外，提前消除隐患，也可及时通过有效途径发出警示或提醒。通过监控系统预先设定的行驶速度、线路、范围等，自动监控报警，在接收到系统报警后，及时通知或警告驾驶员及作业人员遵守交通法规，安全驾驶、安全作业，纠正其违规行为，对屡犯不改的及时给予相应处理。另可对发生责任事故的车辆调取行车记录视频作为事故责任认定的有效依据，以便调查分析事故原因，开展警示教育，措施防范，确保行车安全。通过3G视频监控系统的准确运用，车辆的安全事故、安全驾驶行为得到有效控制，同时预警和防范能力也大大增强。
二、作业服务更为规范，企业监管能力增强。
车辆加载的3G监控系统分五部分，车头、车尾和左右两侧分别安装可单独摄录的高清摄像头，驾驶室则安装视频监控记录的存储硬盘。在监控安全驾驶，安全作业的同时，亦可全程跟踪车组人员的垃圾清运作业质量及行业服务规范（“车走地净”，“一手清”及“容器复位”），有效监控作业车辆行驶过程中是否存在“二次污染”及“跑”、“冒”、“滴”、“漏”等违规现象，并有效纠正与整改，对作业部门（车队内部）掌握第一手资料有了“本质”区别，车辆性能状况及清运作业质量情况更为实时与准确，一举解决了“一手清”等作业规范问题，从而提高车队的清运作业工作效率。其次，利用3G监控系统，能有效控制和管理车辆用油,可实时监测车辆行驶里程数（或调取车辆行驶记录查看实际行驶里程数，车辆加油次数、时间,加油位置），对行驶里程进行统计、分析油耗以杜绝管理漏洞，有效解决车辆油耗与实际行驶里程数严重不符的情况，从而有效减少了车辆运输过程中所产生的成本,监控和杜绝各类违规行为，有效提高清运作业任务的工作效率，切实增强企业自身的监管能力。
三、环卫工作效率提高，企业形象全面提升。
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