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研究性学习代表成果
研究课题：“物联网时代”的特点及其在日常生活中的体现
成果简介：
本文首先介绍了“物联网”的概念及其在国内外的发展，并指出“物联网”概念已经是一个“中国制造”的概念，已被贴上“中国式”标签。伴随云计算日益普及以及人工智能（AI）技术日益成熟，物联网时代已经从 1.0 时代悄然迈入 2.0 时代。
物联网时代具有显著的特点，一是“物联网即服务”走向落地，二是物联网呈现局域化、功能化、行业化互联化，三是物联网技术设备升级，四是物联网的安全性引起重视。
随着物联网技术的不断发展，它已悄无声息地融入到人们的日常生活，并简单介绍了物联网 2.0 在物流、交通、家居、安防、医疗、建筑、零售等日常生活中的应用场景，展望了物联网的发展趋势。
“ 物联网时代 ” 的特点及其在日常生活中的体现
摘要 通过对“物联网”的概念介绍，引出物联网时代 2.0 的基本内涵，总结出物联网 2.0 时代的基本特点，并简单介绍了物联网 2.0 在物流、交通、家居、安防、医疗、建筑、零售等日常生活中的应用场景，并展望了物联网的发展趋势。
关键词 物联网 人工智能 云计算
物联网是继计算机、互联网与移动通信网之后的又一次信息产业浪潮，能够使我们的社会更加自动化，能够让我们的生活更加便利，能够整体提高社会的信息化程度，将在提升信息传送效率、改善民生、提高生产率、降低管理成本等社会各方面发挥重要作用。
本文系统介绍了物联网的起源、概念及其发展，阐述物联网时代 2.0 的一些特点，并简要叙述了物联网在交通、医疗、建筑等日常生活中的应用情况。
一、 “ 物联网时代 ” 基本内涵
1 1.1 物联网
1999 年，美国麻省理工大学教授凯文·阿什顿(Kevin Ashton)最早提出了物联网（IoT）的概念。阿什顿认为，计算机最终能够自主产生及收集数据而无需人工干预，因此将推动物联网的诞生。简单来说，物联网的理念在于物体之间的通信，以及相互之间的在线互动。
2005 年，在突尼斯举行的信息社会世界峰会上，国际电信联盟发布了《ITU 互联网报告 2005：物联网》，正式提出了“物联网”的概念，将物联网定义为通过各种信息传感设备。
如传感器、射频识别（RFID）技术、全球定位系统、红外线感应器、激光扫描器、气体感应器等各种装置与技术，实时采集任何需要监控、连接、互动的物体或过程，采集其声、光、热、电、力学、化学、生物、位置等各种需要的信息。
与互联网结合形成的一个巨大网络，其目的是实现物与物、物与人、所有的物品与网络的连接，方便识别、管理和控制。
中国物联网校企联盟将物联网定义为当下几乎所有技术与计算机、互联网技术的结合，实现物体与物体之间：环境以及状态信息实时的共享以及智能化的收集、传递、处理、执行。广义上说，当下涉及到信息技术的应用，都可以纳入物联网的范畴。
物联网的概念已经是一个“中国制造”的概念，它的覆盖范围与时俱进，已经超越了 1999 年 Ashton教授和 2005 年 ITU 报告所指的范围，物联网已被贴上“中国式”标签。
2 1.2 物联网时代
伴随云计算日益普及，以及人工智能（AI）技术日益成熟，推动信息科技向物联网时代转变，特别在IoT＋AI 融合下，使得万物具有感知能力，物理设备不再冷冰冰，而是具有生命力，让物理世界和数字世界深度融合，继此行业边界越来越模糊，人类进入全新的智能社会。
物联网时代是通过射频识别、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器、气体感应器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网连接起来，进行信息交换和通讯，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络时代。
物联网是互联网的应用拓展，与其说物联网是网络，不如说物联网是业务和应用。因此，应用创新是物联网发展的核心，以用户体验为核心的创新是物联网发展的灵魂。
随着“物联网”的概念从提出到发展，从实践到创新，物联网时代已经从 1.0 时代悄然迈入 2.0 时代。物联网 2.0 可以理解为 IoE（Internet of Everything），而物联网 1.0 是 IoT（Internet of Things），前者范围比后者更大，囊括的范围也更加广泛。
IoE 强调的万物互联概念是任何设备、事物都能通过网络连接起来，并在网络中彼此之间进行通讯。“万物互联”(IoE)的时代，所有的物（Everything）将会获得语境感知、增强的处理能力和更好的感应能力。
二、 “ 物联网时代 ” 的特点
与互联网时代相比，物联网时代具有显著的特点：
1、“物联网即服务”走向落地
既然叫做物联网 2.0 时代，当然是和物联网 1.0 时代有较明显的进步的。所以，物联网 2.0 时代的一个明显特征就是邬贺铨院士曾提到的“物联网即服务”走向落地。
2、物联网呈现局域化、功能化、行业化互联化
物联网既然要通过服务的方式落地，那么如何落地？此时承担落地职责的便是真正的物联网企业——物联网平台企业。物联网的人连物、物连物具有局域化、功能化、行业化互联化，各个行业应用在应用中形成对网络层的具体需求，并逐渐行业标准化。
3、物联网技术设备升级
上层应用逐渐与物联网网络层剥离开来，物联网网络支撑技术（NB-IoT、Lora 等）充分发展、百花齐放。在感知层将传感器升级为“传感器+执行器”，使“眼手”能够协调一致，发挥其更大的功能和作用。
4、物联网的安全性引起重视
物联网的安全性自这个概念提出以来，一直备受人们关注，今后，物联网的安全性将做为一个相对独立的研究领域，得到足够的重视与发展。
未来的物联网 2.0 应该通过人工智能、大数据、云计算、5G 等技术的完善，不断提升人工智能的水平，完善语言助手技术，加强物联网的安全性与信任感，外在体现就是操控方式的迭代升级。
也就是说，未来的物联网设备不再单纯依靠语音控制来进行操作，而是整合并运用人工智能、大数据、云计算、5G 等技术，这样即便我们的一个动作、一个眼神、一个想法，甚至即使我们面无表情，物联网也可以了解我们的想法。
三、 “ 物联网时代 ” 在日常生活中的体现
近些年，随着物联网技术的不断发展，它已悄无声息地融入到我们的生活中，小至路由器、智能音箱、冰箱，大到汽车、工业设备，越来越多的物品都接入了物联网。
3.1 智慧物流
智慧物流指的是以物联网、大数据、人工智能等信息技术为支撑，在物流的运输、仓储、运输、配送等各个环节实现系统感知、全面分析及处理等功能。当前，应用于物联网领域主要体现在三个方面:仓储、运输监测以及快递终端。
通过物联网技术实现对货物的监测以及运输车辆的监测，包括货物车辆位置、状态以及货物温湿度、油耗、车速等。物联网技术的使用能提高运输效率，提升整个物流行业的智能化水平。
2 3.2 智能交通
智能交通是物联网的一种重要体现形式，利用信息技术将人、车和路紧密的结合起来，改善交通运输环境、保障交通安全以及提高资源利用率。运用物联网技术具体的应用领域，包括智能公交车、共享单车、车联网、充电桩监测、智能红绿灯以及智慧停车等领域。
3 3.3 智能安防
安防是物联网的一大应用市场，因为安全永远都是人们的一个基本需求。传统安防对人员的依赖性比较大，非常耗费人力，而智能安防能够通过设备实现智能判断。
目前，智能安防最核心的部分在于智能安防系统，该系统是对拍摄的图像进行传输与存储，并对其分析与处理。一个完整的智能安防系统主要包括
三大部分：门禁、报警和监控，行业中主要以视频监控为主。
4 3.4 智慧能源环保
智慧能源环保属于智慧城市的一个部分，其物联网应用主要集中在水能、电能、燃气、路灯等能源以及井盖、垃圾桶等环保装置。
如智慧井盖监测水位以及其状态、智能水电表实现远程抄表、智能垃圾桶自动感应等。将物联网技术应用于传统的水、电、光能设备进行联网，通过监测，提升利用效率，减少能源损耗。
5 3.5 智能医疗
在智能医疗领域，新技术的应用必须以人为中心。而物联网技术是数据获取的主要途径，能有效地帮助医院实现对人的智能化管理和对物的智能化管理。
对人的智能化管理指的是通过传感器对人的生理状态(如心跳频率、体力消耗、血压高低等)进行监测，主要指的是医疗可穿戴设备，将获取的数据记录到电子健康文件中，方便个人或医生查阅。
除此之外，通过 RFID 技术还能对医疗设备、物品进行监控与管理，实现医疗设备、用品可视化，主要表现为数字化医院。
6 3.6 智慧建筑
建筑是城市的基石，技术的进步促进了建筑的智能化发展，以物联网等新技术为主的智慧建筑越来越受到人们的关注。当前的智慧建筑主要体现在节能方面，将设备进行感知、传输并实现远程监控，不仅能够节约能源同时也能减少楼宇人员的运维。
目前，智慧建筑主要体现在用电照明、消防监测、智慧电梯、楼宇监测以及运用于古建筑领域的白蚁监测。
7 3.7 智能制造
智能制造细分概念范围很广，涉及很多行业。制造领域的市场体量巨大，是物联网的一个重要应用领域，主要体现在数字化以及智能化的工厂改造上，包括工厂机械设备监控和工厂的环境监控。
通过在设备上加装相应的传感器，使设备厂商可以远程随时随地对设备进行监控、升级和维护等操作，更好的了解产品的使用状况，完成产品全生命周期的信息收集，指导产品设计和售后服务。厂房的环境主要是采集温湿度、烟感等信息。
8 3.8 智能家居
智能家居指的是使用不同的方法和设备，来提高人们的生活能力，使家庭变得更舒适、安全和高效。物联网应用于智能家居领域，能够对家居类产品的位置、状态、变化进行监测，分析其变化特征，同时根据人的需要，在一定的程度上进行反馈。
9 3.9 智能零售
行业内将零售按照距离，分为了三种不同的形式：远场零售、中场零售、近场零售，三者分别以电商、商场/超市和便利店/自动售货机为代表。物联网技术可以用于近场和中场零售，且主要应用于近场零售，即无人便利店和自动(无人)售货机。
智能零售通过将传统的售货机和便利店进行数字化升级、改造，打造无人零售模式。通过数据分析，并充分运用门店内的客流和活动，为用户提供更好的服务，给商家提供更高的经营效率。
0 3.10 智慧农业
智慧农业指的是利用物联网、人工智能、大数据等现代信息技术与农业进行深度融合，实现农业生产全过程的信息感知、精准管理和智能控制的一种全新的农业生产方式，可实现农业可视化诊断、远程控制以及灾害预警等功能。
物联网应用于农业主要体现在两个方面，即农业种植和畜牧养殖。农业种植通过传感器、摄像头和卫星等收集数据，实现农作物数字化和机械装备数字化(主要指的是农机车联网)发展。
畜牧养殖指的是利用传统的耳标、可穿戴设备以及摄像头等收集畜禽产品的数据，通过对收集到的数据进行分析，运用算法判断畜禽产品健康状况、喂养情况、位置信息以及发情期预测等，对其进行精准管理。
四、物联网未来的发展趋势
物联网是继计算机、互联网和移动通信之后的又一次信息产业的革命性发展，已被正式列为国家重点发展的战略性新兴产业之一。
从智能安防到智能电网，从二维码普及到“智慧城市”落地，作为被寄予厚望的新兴产业，物联网正四处开花，在许多行业和领域得到应用，并悄然影响着人们的生活。
伴随着技术的进步和相关配套的完善，在未来几年，技术与标准国产化、运营与管理体系化、产业草根化将成为我国物联网发展的三大趋势。
以上内容参考 百度百科——探究性学习
物联网就是物物相连的网络，是我国的新兴战略产业，是未来发展的趋势。下面是我精心推荐的关于物联网技术的论文，希望你能有所感触!
【摘 要】物联网就是物物相连的网络，人与人、人与物、物与物都互联成网。物联网技术是当今的前沿技术，是我国的新兴战略产业，是未来发展的趋势。物联网技术目前处于起步阶段，但各国都十分重视并作为战略产业来研究和发展。本文从物联网的由来、物联网的特征、物联网的类型、物联网的组成等四个方面来探讨物联网技术。
【关键词】物联网;特征;组成;关键技术
一、物联网的由来
物联网的概念最早于1995年出现在比尔盖茨的《未来之路》书中，在该书中比尔盖茨已经提及了Internet of Things的概念，只是当时并没有引起人们的重视。1998年，美国麻省理工学院创造性地提出了当时称为EPC系统的“物联网”的构想;1999年，美国麻省理工学院首先明确提出了“物联网”的概念，提出了物联网就是将所有物品通过射频识别(RFID)等信息传感设备与互联网相连，能实现智能化识别和管理的网络。2005年11月，国际电信联盟在突尼斯举行的信息社会峰会上发布了《ITU互联网报告2005：物联网》，正式提出了物联网的概念。
2009年11月，温家宝发表了《让科技引领中国可持续发展》的重要讲话，“我国要着力突破传感网、物联网关键技术，及早部署后IP时代相关技术研发，使信息网络产业成为推动产业升级、迈向信息社会的‘发动机’”，从而物联网作为我国的新兴战略产业。
物联网就是在计算机互联网的基础上，利用射频识别、传感设备和无线通信等技术，构造一个覆盖世界上万事万物的“Internet of Things”; 即英文名称为“Internet of Things”，简称IOT。在这个网络中，物品能够彼此进行“交流”，而无需人的干预。其实质是利用RFID等技术，通过计算机互联网实现物品的自动识别和信息的互联和共享。
二、物联网的特征
(1)网络化：网络化是物联网的基础。不论是有线、无线还是专网来传输信息，都必须依靠网络，而且必须与互联网相连，这样才能形成完全意义上的物联网。(2)互联化：物联网是一个包含多种网络、接入、应用技术的大集成，也是一个让人与人、人与物、物与物之间进行交流的平台;与互联网相比，物联网具备更强的开放性，应能够随时接纳新设备、提供新的服务与应用，即物联网具备自组织、自适应能力。(3)物联化：计算机和计算机连接成互联网，实现人与人之间交流。而物联网是实现人物相连、物物相连，通过在物体上安装传感器或微型感应芯片，借助计算机网络，让人和物体进行“对话”和“交流”。(4)感知化：物联网离不开传感设备。射频识别、红外感应器、激光扫描器等信息传感设备，正如视觉、听觉和嗅觉器官对于人的重要性一样，它们是物联网必不可少的关键设备。(5)自动化：物联网通过传感器设备自动采集数据;根据事先设定的处理规则，利用软件自动处理采集到的数据;自动地进行数据交换和通信;对物体实行自动监控和自动管理。一般无需人为的干预。(6)智能化：物联网融合了计算机网络技术、无线通信技术，微处理技术和传感器技术等，从它的“自动化”、“感知化”等特点，已能说明它能代表人、代替人“对客观事物进行合理分析、判断及有目的地行动和有效地处理周围环境事宜”，智能化是其综合能力的表现。
三、物联网的组成
物联网主要包括以下几个子系统，有些物联网可能只包括了这些子系统中的一部分。
(1)电信网络：物联网的信息传送与日常使用的文字、语音、图片、图像传输相比，有其独特的地方，物联网中的信息传输大多是小数据量和特大数据量的传输。小到每月只发送几bit，如电力抄表;大到持续发送大幅图像，如交通监控，而中等数据量的信息传送却不多见。这就对通信网络提出了新的要求，需要推出新的通信标准和新的接入技术，以适应物联网各种通信的需要，实现物联网的高效通信。现有的通信网络主要有电缆、光纤、无线电、微波、卫星、蓝牙、红外、WiFi、移动通信等。(2)传感器：传感器可以把一些物理量的变化变为电信号的变化，收集信息，做出响应。例如麦克风和喇叭就是一对语音传感器。传感器可以是声、光、电、重量、密度、硬度、湿度、温度、压力、震动、速度、图像、语音等。(3)电子标签：电子标签用来标识物联网中的各物体。现有的电子标签主要有RFID、条形码、二维码、IC卡、磁卡等。(4)数据处理：物联网通过传感设备所采集到的数据，必须经过计算机软件进行处理，才能满足用户不同的需求，实现各种目的。这些数据处理往往包括汇总求和、统计分析、阀值判断、数据挖掘和各种专业计算等。(5)报警系统：传感设备所采集到的数据信息可能需要直接报警或者经过计算机软件处理后报警，报警形式主要有声、光、电(电话、短信)等。(6)显示系统：传感设备所采集到的数据信息可能需要直接显示或是经过计算机软件处理后显示出来，常见的显示形式有文字、数字、图形、表格等。
四、物联网的关键技术
(1)感知与标识技术
感知和标识技术，负责采集现实中发生的事件和数据，实现外部信息的感知和识别，是物联网的基础，如传感器、无线定位、射频识别(高频、超高频)、二维码等。
(2)网络与通信技术
网络是物联网数据传递和服务支撑的最重要基础设施，通过人物互联、物物互联，实现感知信息高可靠性、高速度、高安全地传送。物联网的实现涉及到近通信技术和远程通信技术。近距离通信技术主要涉及RFID，蓝牙等，远程通信技术主要涉及互联网的组网、网关等技术。包括短距离无线通讯(zigbee、蓝牙、WiFi等)， 低功耗无线网络技术，远程网络、多网络融合等。
(3)计算与服务技术
海量感知信息的计算与处理是物联网的最重要支撑，服务和应用则是物联网的最终价值体现。
海量感知信息的计算与处理技术是物联网应用大规模发展后，面临的重大问题之一。需要攻克海量感知信息的数据挖掘、、数据融合、高效存储、并行处理、知识发现等关键技术，研究物联网“云计算”中的虚拟化、智能化、分布式计算和网格计算等技术。其核心是采用云计算技术实现信息存储和计算能力的分布式处理和共享，为海量信息的高效利用提供技术支撑和保障。
服务计算。物联网的发展必须以应用为导向，在“物联网”中，服务的内涵得到了革命性的扩展，不断涌现出大量的新型应用将导致物联网的服务模式与应用开发受到巨大挑战，面临着许多机遇，如果仍然沿用传统的技术路线势必制约物联网应用的创新。为了适应未来应用环境的变化和服务模式的变化，必须研究针对不同应用需求的标准化、开放式的应用支撑环境和服务体系结构以及面向服务的计算技术等。
(4)管理与支撑技术
随着物联网应用以及网络规模的扩大、支撑业务的多化化复杂化和服务质量的高要求，影响物联网正常稳定高效运行因素的越来越多，管理与支撑技术是保证物联网“安全高效可控”的关键，包括测量分析、网络管理、物联网标准和安全保障等方面。必须研究新的高效的物联网管理模型与关键技术，用来保证网络系统正常高效稳定的运行。
参考文献：
[1]物联网导论(第二版)，刘云浩主编，2013年8月，科学出版社
[2]物联网基础及应用，王汝林主编，2011年10月，清华大学出版社
[3]物联网技术导论，张飞舟主编，2010年6月，电子工业出版社
[4]物联网的由来与发展趋势， 吕廷杰， 2010年4月，信息通信技术
点击下页还有更多>>>关于物联网技术的论文二:物联网技术及其应用
党的十九大报告提出建设“ 交通强国 ”的目标，为我国未来交通运输发展描绘了宏伟蓝图。
要建设交通强国，就要在新时代中国特色社会主义思想的指导下，贯彻新发展理念，以供给侧结构性改革为主线，以创新为引领，全面推动交通运输发展质量变革、效率变革、动力变革。而物联网，就是这个时代带给交通运输发展的强心剂。
一，物联网该如何让交通改头换面呢？
1基于物联网的智能交通系统架构
基于物联网的智能交通系统一定要全面考虑到各个类型的基础设施、交通对象等。
通过构建基础交通的感知网络，才能开发出各种类型的智能管理的服务系统。这种全新的理念一定能从根本上，改变交通系统，只注重业务开发的模式，转而向信息资源共享需求的方向发展。把物联网真正的运用到智能化的交通领域中，首先就是构建在物联网环境下的，智能交通系统架构。
这项在物联网基础上的，智能交通的架构，主要由感知层、网络层和应用层这三个方面组成。
1.1感知层
物联网的智能交通系统的感知层，主要负责准确的采集各种交通信息。尤其是各类交通信息的感知要通过网络和传感器来得以实现。传感器的采集过程，一定要完全经过无线传感器网络的完全传输，才能实现好数据的汇聚。
1.2 应用层
应用层的主要功能，是对交通感知网络进行数据采集，并且要进一步对数据信息进行分析和应用，支持各种智能化的交通服务。应用层系统主要分为，政府应用系统、社会应用系统、各个企业之间的示范系统等等。
其中，最为典型的应用系统，主要包括交通控制系统与动态控制系统。要想实现好智能无线传感器与电信网络传感器之间的融合，一定要把无线传感器网络连接到电信网络上。利用电信网络来进一步实现对无线传感器的网络中各项业务的监控与管理。
1.3 业务平台
业务平台是促进电信网络的运行与管理，并且还要与无线网络传感器进行结合的业务实体，同时还要协调好电信网络中的其他实体，来完成好整个业务系统。
管理平台作为实现电信网络对无线传感器网络的管理实体平台，主要目的是为了实现对业务平台的设备与网络进行管理。同时，为了保证电信网络更加可靠的运行，一定要在电信网络和无线交通传感器之间引入有效的控制机制。
这项接入控制机制，指的是电信网络利用网关系统，对控制点进行有效的控制，为无线传感器网络提供全程的服务。
2 物联网技术对智能交通系统的影响
由于物联网在电子通信与计算机技术方面具有成熟的技术优势，因此，物联网技术与智能交通系统的有效结合，才能为我国的交通运输行业提供出全新的发展思路。
物联网是在计算机与互联网技术之后的，信息产业的第三次浪潮，从而孕育出了改变产品生产与销售的网络系统。与此同时，物联网提出的全新的理念，对人类的生活方式产生了比较深远的影响。到目前为止，在交通运输与物流行业，逐步推广了物联网技术。
2.1 感知信息
物联网的核心内容是传输过程中的信息数据，首先就是要对物体的属性进行标识，属性主要包括静态与动态两种，还要通过一定的设备读取物体的属性，并且要把信息转化成一种网络传输的重要的数据。
2.2 采集信息
在物联网环境下构建智能化交通系统，一方面要采集大量的交通信息，并且对实时性信息进行采集和处理。另一方面，更要侧重于对信息资源的有效整合与传输功能。
由于智能化交通系统，是以高速公路作为一个技术性的交流平台，一定要以交通信息为基础，促进人们的交通出行与交通工具之间的联系，提高了交通系统的安全性与效率。
因此，只要交通系统把先进的交通信息当成基础，从而为其他的交通出行者，提供各个方面的交通信息服务体系，用来促进交通运输的合理分布。
2.3 信息的应用
物体要想实现有效信息的传递，主要有两个应用的方向：一是经过物体的集中有效处理传递给“人”，经过“人”的高级处理，才能进一步控制住物体。
另外一个方面，是直接对“物”进行合理的智能控制，并不需要经过“人”，就能授予权力。通过深入分析互联网的整体的运行情况，一定要在物质和人之间实现好信息的合理交互。
因此，这种“物”很有可能涉及到在物质世界中的具体的实体的存在，还包括人的具体的实体属性。
尤其是物联网中的各项活动都是以人的意愿为基础，进行的活动。同时，网络的规范标准，是实现物联网的运行环境的一个最终的因素，为智能交通信息提供了有效合理的环境支持。
二，应用实例
1，物联网技术实现对司机不良驾驶行为的智能分析与判断
G7公司已经采用了成熟的技术手段，实现物联网技术对位置、声音、图像等的数据采集和人工智能识别。
“目前我公司已经可以做到对驾驶员危险行为的实时监控和管理。当驾驶员出现打瞌睡、玩手机等危险行为时，车机端就会给司机报警，云端监控的管理员也可以得到通知，车队管理员还可以下发语音信息提醒驾驶员。”公司总裁介绍，“同时，实时采集的图像还可以作为事后证据，对司机进行安全教育管理，有效降低事故率。有一个客户使用了3个月，每百万公里的事故率就降到了之前的三分之一。”
2，中兴通讯智慧交通系统
采用感知层、网络层、综合管控平台和各种交通行业应用的四层架构，以统一的智能交通管控平台为依托，以现有交通信息网络、城市道路交通信息系统和各地市交通监控中心的信息资源为基础，加强对全市主干路网交通信息和营运车辆的动态信息采集、汇总、融合。并通过对应用的互联、数据中心建设和应用整合三步走平台建设方式，实现交通业务的延续、优化和创新。满足智慧交通系统建设需求，实现与现有交通系统便捷融合，并全面降低交通运营者的运维成本。
“云计算”+“视频监控”+“车联网”，实现精确感知、畅通信息、智慧调度；
TD-LTE无线承载和GoTa专用调度系统，安全承载、高效服务；
智能、开放、高效、安全的智能交通管控平台，实现全方位交通信息应用共享挖掘；
通过云平台海量信息收集存储能力，建立数据仓库，根据数据挖掘模型对海量信息进行分析处理和业务仿真，提供决策参考
随着互联网、移动通信网络和传感器网络等技术的应用，物联网应用于智能交通已经初见雏形，在未来几年将具有极强的发展潜力。
智能公共交通系统在中国城市的
应用及发展趋势
摘要: 智能交通系统是目前国内外公认的解决城市交通拥堵问题的重要途径之一,也
是费效比最显著的途径.作为国内城市交通系统最重要组成部分之一的公共交通系
统,近年来开始出现了大量智能公共交通系统方面的应用尝试.对我国目前城市投入
应用的智能公共交通系统(APTS)的应用状况进行了分析,并根据我国当前国情,分析
了我国智能公交系统未来可能的应用方向,提出了对智能公共交通系统改进的技术趋
势分析.
关键词: 智能公共交通系统;GPS;IC卡;应用
0 引 言
我国是发展中国家,虽然近20年来始终保持
了经济的高速增长,但是与西方发达国家相比,在
城市基础设施尤其是公共交通基础设施方面,依然
存在着很大的差距.同时近年来随着我国城镇化
水平的快速提高,城镇人口数量在急剧增加.此外,我国的城镇化时期恰好又伴随着机动化,这必
然造成有限的城市道路空间与巨大的机动车增长
之间的冲突,给本来就非常拥堵的城市交通增加了
更大的压力.
从世界范围来看城市交通的发展,几十年来世
界各工业化国家城市机动交通的发展历程,大都走
过了先发展小汽车,后控制小汽车,最终选择发展
大公交的曲折道路.我国土地资源稀缺,城市人口
密集,群众收入水平总体不高,优先发展城市公共
交通更是我们的现实选择.近年来,我国各个主要
城市在常规公交设施方面投资较大,城市公交运力
得以快速增加,万人公交车辆拥有量由2001年的
6.1辆增长到2004年的8.4辆.但是城市公共交
通客运量并没有相应大幅度提高,部分城市呈现下
降趋势.在出行方式结构方面,我国主要大城市公
共交通基本呈现下降趋势,公交客运量和运力的比
值均在下降,运力的增加不一定带来运量的增加.
如图1所示,我国主要大城市历年公交运量Π公交
运力比值都出现了大幅度下降[1].
当前,城市居民对公共交通系统最大的不满主
要就是公交服务水平低,例如公交出行速度慢、舒
适性差、换乘困难等方面.在传统公交系统建设模
式下,改善上述问题需要巨额建设经费的支持,其
建设成效还要受到城市交通整体环境的影响.与
之相对应,智能公共交通系统则是实现“公交优先”
的最有效的途径之一.
所谓智能公共交通系统,就是在公交网络分
配、公交调度等关键理论研究的前提下,利用系统
工程的理论和方法,将现代通信、信息、电子、控制、
计算机、网络、GPS、GIS等新技术集成应用于公共
交通系统,通过构建现代化的信息管理系统和控制
调度模式,实现公共交通调度、运营、管理的信息
化、现代化和智能化,为出行者提供更加安全、舒
适、便捷的公共交通服务,从而吸引公交出行,缓解
城市交通拥挤,有效解决城市交通问题,创造更大
的社会和经济效益[2].
1 国内智能公共交通管理系统的应用现状
智能公共交通系统作为智能交通系统重要的
子系统之一,在我国“十五”科技攻关的智能交通系
图1 我国主要城市历年常规公交运量Π公交运力
比值变化图
Fig.1 The ratio of Urban passenger carrying amount and
transit capacity in cites of China
统(ITS)城市示范中,北京市、上海市、青岛市、杭州
市、重庆市等多个城市的ITS建设示范中都包括了
智能公共交通系统的内容.将其作为缓解城市交
通拥堵、提高城市公共交通服务水平的重要途径.
当前我国城市智能公共交通系统方面的应用,主要
集中在如下几个领域中[3].
1.1 公交车辆智能调度系统
国内城市对智能公共交通系统的探索实践是
从公交车辆的定位监控开始的.到目前,多数进行
ITS建设的城市其公交监控系统都已经从早期纯
粹的公交车辆定位调度系统扩展升级为以公交车
辆定位为基础,结合公交地理信息平台(GIS-T)、
通信系统实施监控调度的智能调度系统.
在公交车辆定位及监控调度系统的建设中,北
京市作为我国的首都走在了建设实践的前面.北
京公交ITS示范工程于1999年投入运行,首次投
入运行的装有先进的车载卫星定位系统和无线通
讯装置的车辆约为300多辆.
除北京以外,国内上海、杭州、南京、深圳、成
都、中山、包头等众多城市也都先后建成了公交车
辆定位及监控调度系统.基本都实现了利用GPS
系统定位功能,与电子地图相结合,实现了公交车
辆的实时跟踪,并进一步确保了信息发布、车辆调
度、车辆紧急救援报警等功能的实现.
1.2 公交IC卡系统
公交IC卡系统,是近年来中国智能公共交通
系统方面一个成效显著、应用范围迅速扩展的系
统.目前,公交IC卡售票系统已经在国内大量城
市得到了应用,北京、上海、南京、杭州、重庆、青岛、
广州、宁波、常州等城市的公交企业都结合本城市
的公共交通特性,有针对性的建设了公交IC卡售
票系统.
近年来,中国城市公交IC卡系统的应用趋势
是走向通用化,实现公交、地铁、轨道、轮渡、出租车
都能够通用的公交IC“一卡通”.在利用公交IC卡
系统促进居民采用公交出行,实现“公交优先”方
面,北京市近期在城市公交IC卡应用方面取得了
较为理想的成绩.在北京市公交系统实行公交IC
卡4折优惠后,北京市公交IC卡用户实现了飞速
增长.自2007年年初,北京市的公交运送量比以
前增加10%,目前每天公交客流增加量约达112万
人次.
1.3 公共交通信息服务系统
近几年,随着智能公共交通系统和互联网的建
设,我国城市的公交信息服务已经得到了快速发
展.目前公交信息服务系统应用状况,基本呈现如
下特点:
(1)公交服务网站成为城市最重要的公交信
息服务模式.
在国内的大型城市及经济发达区域的中型城
市中,城市公交企业基本都建立了自己的公交服务
网站.其中,以北京市、杭州市、南京市等为代表的
城市公交服务网站采用了以GIS平台为基础的
WEB服务模式,能够进行换乘查询等服务.
(2)电子站牌应用规模开始扩大.
国内一批积极进行智能公交系统建设的城市,
在实现了公交车辆的实时监控后,开始将公交车辆
信息通过电子站牌提供给公交乘客.电子站牌除
了常规站牌的内容外,还可以显示下一班公交车辆
的预计到站时间、以及线路上公交车辆当前所在位
置等动态公交信息.
(3)公交车载信息服务系统投入实用化应用.
国内包括北京市、上海市、深圳市、青岛市等多
个城市的公交企业在车辆上安装了车载信息系统,
通过液晶显示器和音响系统可以进行播放多种信
息,播放的信息内容通常包括新闻、广告、娱乐节目
等.由于可以通过广告资源的置换获得系统设备
的建设投资,目前各城市车载信息服务系统已经走
上良性循环,进入实用化应用阶段.
1.4 城市交通综合信息平台
对于城市的ITS而言,涉及到公安交通管理、
交通、规划、公交、货运、市政管理等多个部门的职
能范围,每一个部门既是ITS的数据源,又是其它
部门数据以及在多部门数据之上进行综合性加工
处理所得到信息的需求者.只有各相关部门协调
配合、协同行动起来,在一定的机制和技术手段下
充分实现部门间的信息共享,城市ITS才可能顺利
建设和发展,ITS才能真正在提高城市交通管理与
服务水平,提高城市交通系统运行效率,缓解交通
拥堵,站在城市大交通的高度提供科学的决策支持
等方面发挥应有的作用.
基于上述考虑,提出了建设城市智能交通共用
信息平台的思想,并且随着我国ITS建设的深入进
行,这种思想已经逐步获得了我国ITS业界的广泛
认同.国家“十五”科技攻关期间,十个ITS示范城
市已经不约而同地明确提出要建设城市交通共用
信息平台.其中广州市、天津市、北京市、济南市等
城市的共用信息平台建设列为“十五”智能交通系
统应用试点示范工程.
2 中国城市智能公共交通系统发展的趋势
展望
随着城市交通管理、公共交通信息水平的快速
提高,我国的城市智能交通系统获得了难得的飞跃
发展良机.未来我国城市智能公交系统发展趋势,
将以信息化、实时化为核心,以“人性化”为宗旨,智
能公交系统的完善将从如下几个方面展开.
2.1 建设完善的智能公交调度系统
(1)建立基于城市公交系统通行能力约束的
智能公交调度模型.
城市公共交通通行能力是指在城市规定的交
通条件、道路条件及人为度量标准时间内能通过的
最大公交车辆数量或者乘客人数.公交通行能力
是在一定条件下,公交设施所能够通过公交车辆和
乘客的极限数值,它是动态的服务能力而不是静态
的数量[4,7,8].
当城市路网中运营的公交车辆超过公交设施
的通行能力时,由于公交车辆彼此的互相干扰、以
及公交车辆与社会车辆的行驶冲突,公交车辆行驶
的速度反而会降低.这样即使公交企业增加了公
交车辆的营运班次,但是公交服务水平反而将下
降,同时公交企业的经济效益也受到影响.因此,
必须建立基于城市公交系统通行能力约束的智能
公交调度模型.
公交通行能力各相关要素的关系如图2所示.
(2)结合道路交通状况,建立公交服务水平的
动态评价模型.
城市公共交通系统是在城市整体道路网络中
运营的系统,因此其运营必然受到城市路网状况的
影响.我国城市智能公交调度系统在进一步的建
设完善中,必须充分考虑城市交通系统对公交系统
的影响.利用智能公交调度系统的公交车辆定位、
行程时间预测、道路公交饱和度等数据,结合道路
交通状况,将可以建立针对公交服务水平的动态评
价模型.使得公交企业可以实时评估公交系统的
运营状态,根据企业的运营服务目标调整公交车辆
调度计划.此外,还能够通过对公交运营数据统计
和分析,实现城市规划层面、设计层面对公交系统
的调整和优化[10,11].
(3)根据公交客流量的需求状况,建立自动化
的公交调度模式.
车载客流量检测器技术的完善和公交IC卡数
据实时采集技术的实现,使得未来的城市智能公交
调度系统可以利用客流量检测器及数据融合技术,
实时监控城市居民公交的出行状况,并对城市居民
未来的公交出行需求进行动态预测.以此为基础,
建立自动化的公交调度机制,将实现智能公交调度
系统对公交车辆调度计划的自主调整和优化.
(4)将智能公交系统的建设、运营与城市规划
紧密结合起来实施.
目前国内城市投入使用的智能公交调度系统
往往都是在现有传统公交设施基础上改建实施的
系统,系统的使用、维护都存在着不尽如人意的不
足.只有从城市规划的环节就开始考虑智能公交
系统的建设,以及智能公交系统未来的运营,才能为智能公交系统的建设奠定良好的基础,才能真正
把智能公交系统的建设放于优先的位置,才能避免
智能公交各分系统之间重复建设或者相互干扰的
问题,才能使得智能公交系统能够真正有效的发挥
作用.
(5)将MIS系统与智能公交调度系统进行整合.
目前,国内公交企业由于其历史原因,开发的
公交信息系统分步建设、独立运行的现象尤为突
出.为了有效的整合公交企业的信息资源,使得其
充分发挥作用,迫切需要建立一个综合性管理信息
系统(MIS).并且将MIS系统与公交企业的智能公
交调度系统整合起来.
管理信息系统MIS(management information sys2
tem)是企业的信息系统,它具备数据处理、计划、控
制、预测和辅助决策功能,是一个覆盖了整个公交
企业各相关部门的信息智能化管理系统.通过建
设公交企业MIS系统,建立高质量、高效率的企业
信息管理网络,为领导决策和内部管理、办公提供
服务,实现企业办公自动化、管理现代化、信息资源
化、传输网络化和决策科学化.
MIS系统将使得公交企业能够充分发掘、利用
自身的信息资源,同时可以将通过城市交通共用信
息平台获得的其他部门的信息,经过处理、分析后
获得更有价值的辅助决策信息.
2.2 公交IC卡系统的拓展
公交IC卡系统在公交票务服务方面目前已经
相对较为完善,未来其应用趋势将集中到如下的两
个方面:
(1)实现公交IC卡在经济带、都市圈的一体
化运营.
目前,我国经济建设的一个重要趋势就是经济
的区域化发展,各城市都高度重视与周边城市的区
域经济、交通联系,形成了长三角、珠三角、京津冀经
济圈、长江中游经济圈、环渤海湾经济圈等都市经济
圈.在经济圈、都市圈范围内实现公交IC卡的通用,
已经成为各地公共交通系统未来建设的目标.
(2)实现公交IC卡数据的有效应用.
公交IC卡的应用,将能够为公交客流调查提
供了一种新的手段.公交IC卡在方便地完成乘车
收费的同时,还可记录下乘客使用IC卡的时间、车
次、站点等信息.这些信息真实、准确地反映城市
居民的公交出行状况,是公交最重要的原始资料.
通过对IC卡数据的统计分析,能够得到公交出行
的统计和预测数据.
2.3 建设人性化、智能化的公共交通信息服务系统
未来的城市公共交通信息服务系统将向着“人
性化、智能化”的方向进行建设.新时代的公交信
息服务系统其核心将围绕着公交实时数据的处理
及多源数据的数据融合展开,主要将呈现如下的发
展趋势:
(1)将公交信息服务模式从以静态信息为主
的状态,转变为以实时信息为数据基础的动态信息
服务.
利用城市智能交通系统的多源动态信息,未来
的公交信息服务将实现以实时信息为数据基础的
动态信息服务.动态公交信息服务其本质是将实
时的公交信息经过处理,预测出公交系统未来的运
营趋势,将动态的公交运营信息提供给乘客.
(2)实现多种公交运输方式信息资源的融合,
使得城市居民可以通过公交信息服务制订有效的
出行计划.
目前城市的公交、地铁、机场、轮渡、铁路等相
关部门的信息服务处于各自独立运行的状态.通
过建设城市交通共用信息平台,将有望实现多种公
交运输方式信息资源的融合.以此为契机,智能公
交信息服务将能够为出行者制订完整的出行计划,
实现市域范围、甚至区域范围内乘客的高效、有计
划地出行.
(3)从被动式公交信息服务为主,转变为以主
动式公交信息服务为主.
除了传统的公交信息服务模式,例如公交信息
网站、公交电子站牌、公交热线服务电话、电台广播
等以外,未来智能公交信息服务系统将向乘客自主
式信息服务模式发展.通过乘客与公交信息服务
系统的人机对话,乘客能够及时、准确地获取个人
最需要获取的信息.服务模式将包括手机WAPΠ
GPRSΠCDMA网络公交信息服务、手机公交短信信
息服务、PDA信息终端公交信息服务等模式.
2.4 实现大范围、大规模运营的公交车辆区域调度
公交区域调度,国外又称网络调度或线间调
度,是指在一定地域的范围内、原来各自独立运营
线路上的车辆、人员,通过一定的技术手段和管理
组织协调起来共同运营,以达到资源的最有效配置
和充分利用的一种组织模式.区域调度模式是基
于运量平衡思想提出的,由于公交客流存在着方
向、时间上的不均衡性,因此,可通过不同线路间运
力的动态组合,实现车辆运量的均衡,从而最大限
度地节省运营车辆总数和司乘人员总数,提高公交
车辆的利用率和司乘人员的劳动效率[6].区域调
度是面向任务,而非面向线路的调度模式[9].
公交区域调度是国外大城市普遍采用的、高效
率的调度模式.随着我国智能公共交通管理系统
的建设和城市道路交通条件的进一步改善,国内城
市公交企业传统的线路调度模式必将为区域调度
模式所取代.图3即是多车场公交区域调度的模
式图.通常情况下,多车场调度优化模型采用系统
总“空驶”距离最短,即“空跑”成本最小的模型.在
智能公交调度系统中,还将增加可区域调度的公交
车辆行驶状况及车辆空驶时间等约束条件.
区域调度优化模型为
3 结束语
本文以我国当前城市交通“公交优先”的建设
目标为契机,首先对我国当前城市智能公交系统
———包括智能公交车辆调度系统、IC卡售票系统、
公共交通信息服务系统和城市共用信息平台系统
的技术发展状况及应用规模情况进行了简要的分
析.并针对当前国内智能公交系统存在的不足,提
出了未来在城市智能公交系统(APTS)快速建设的
发展环境下,智能公交系统发展的趋势.根据城市
公共交通系统信息化、自动化、智能化的发展方向,
提出了未来城市智能公共交通系统(APTS)的发展
趋势及各自的建设目标.
参考文献:
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