物联网技术在交通运输领域的应用79

物联网相关技术在交通运输领域应用思考李海峰博士中国科学院上海高等研究院2011年06月中国公路学会青年专家委员会2011年年会汇报内容•研究背景•交通运输行业发展面临的问题•物联网带给我们的机遇与挑战•问题与建议研究背景信息化社会工业化社会农业化社会人类社会的发展研究背景•有形资源：煤炭、石油…•无形资源：信息资源是现代社会的战略资源，是重要的生产要素、无形资产和社会财富，是国际竞争的焦点。提高信息资源开发利用水平是增强综合国力和国际竞争力的必然选择。对信息资源的管理、开发和利用水平，是衡量一个国家综合国力和国际竞争力的重要标志之一。世界各发达国家无不把占有、开发和利用信息资源作为一项基本国策。人类社会的发展研究背景•“征服自然”发展模式是不可持续的•信息革命对社会有着巨大的改造作用，它是人类迈向知识文明、理性社会的桥梁•对信息资源的开发与利用成为信息化社会重要的特征人类社会的发展研究背景2008年9月以來，以房利美和房地美及雷曼兄弟为代表的美国金融机构接连陷入困境，引發了自1929年以來全球最严重的金融危机，并导致全球范围内的经济增长减速。研究背景•计算机•互联网•物联网物联网(InternetofThings)“每一次大的危机，无论是经济危机、金融危机，它都会催生一些新的技术，而新技术的诞生也是使经济、特别是工业走出危机的一个巨大推动力”研究背景•2009年1月奥巴马就职后，美国政府提出了智慧地球的概念，物联网就是这些所谓智慧型基础设施中的一个概念。•奥巴马总统也将物联网与绿色能源并列，认为这两大战略能够带来长短兼顾的良好效益。政府投资于智能铁路、智能高速公路、智能电网等基础设施，短期能够刺激经济增长，创造大量的就业岗位；长远将有利于增强国家的长期竞争力，提高有限的资源与环境的利用率。美国政府应对危机研究背景2009年8月7日，温家宝在中科院无锡高新微纳传感网工程技术研发中心考察，深入阐述了“感知中国”和物联网传感技术新理念。中国政府高层高度重视“在传感网发展中，要早一点谋划未来，早一点攻破核心技术”；“在国家重大科技专项中，加快推进传感网发展”；“尽快建立中国的传感信息中心，或者叫‘感知中国’中心”。研究背景2010年政府工作报告（二）加快转变经济发展方式，调整优化经济结构转变经济发展方式刻不容缓。要大力推动经济进入创新驱动、内生增长的发展轨道。大力培育战略性新兴产业。国际金融危机正在催生新的科技革命和产业革命。发展战略性新兴产业，抢占经济科技制高点，决定国家的未来，必须抓住机遇，明确重点，有所作为。要大力发展新能源、新材料、节能环保、生物医药、信息网络和高端制造产业。积极推进新能源汽车、“三网”融合取得实质性进展，加快物联网的研发应用。加大对战略性新兴产业的投入和政策支持。研究背景科学技术迅猛发展正在引发社会生产方式的深刻变革。信息网络技术的广泛应用不断推动生产方式发生变化，柔性制造、网络制造、绿色制造、智能制造、全球制造日益成为生产方式变革的方向，互联网、云计算、物联网、知识服务、智能服务的快速发展为个性化制造和服务创新提供了有力工具和环境，人依靠机器生产产品变成机器围绕人生产产品成为可能，个性化制造和规模化协同创新有机结合将成为重要的生产方式。2010年6月7日，中国科学院第十五次院士大会、中国工程院第十次院士大会在北京人民大会堂隆重开幕。中共中央总书记、国家主席、中央军委主席胡锦涛出席会议并发表重要讲话。研究背景国家发改委按照国务院领导的要求，会同国务院相关部门研究战略性新兴产业发展思路，代国务院起草关于加快培育战略性新兴产业的决定，并研究制定战略性新兴产业“十二五”发展规划。2010年4月10日上午，国家发改委与两院召开启动会，正式委托两院组织院士专家开展“十二五”战略性新兴产业发展重点的咨询研究工作。政府各部门高度重视研究背景交通运输部高度重视2010年4月23日至24日，交通运输部科技司和综合规划司联合组织部规划研究院、科学研究院、公路科学研究院、水运科学研究院、中国交通通信信息中心、中交水运规划设计院、大连海事大学、北京市交委，浙江、湖北、广东省交通主管部门，在江苏开展了物联网在交通运输行业发展调研及座谈。研究背景交通运输部高度重视2010年7月19日，交通运输部部长李盛霖、副部长高宏峰前往中国工程院就物联网发展战略进行调研，与院长周济、常务副院长潘云鹤、副院长旭日干、秘书长邬贺铨等就物联网在交通运输领域的推广应用进行座谈。双方一致同意建立更加紧密的联系机制，全面加强战略合作，共同努力推动交通运输物联网发展。研究背景•2010年10月10日发布《国务院关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定（国发〔2010〕32号）》战略性新兴产业研究背景•比尔·盖茨在1995年出版的《未来之路》中首次提到“物联网”，称它是联结“物”的网络。•EPCGlobal组织在2005年说“物联网”是以“物”为中心，实现物与物、物与人对话的网络。•国际电信联盟在2005年的年度报告《ITU互联网报告2005：物联网》（ITUInternetReport2005:TheInternetOfThings）中说“物联网”是人和物之间、物和物之间的新通讯形式；是信息技术和通信技术的新的维度。权威机构和权威人士对物联网的诠释研究背景•美国总统奥巴马极力主张通过“物联网”构建“智慧地球”。•我国总理温家宝提出通过“物联网”来“感知中国”。权威机构和权威人士对物联网的诠释研究背景物联网是以“物”为中心的遍布地球表面的多层神经系统，以对物的信息生命的感知为基本功能，建立起依托物的信息生命形态的动态虚拟世界，并将其与实景现场的物理实体动态、完整的对应关联起来，通过对虚拟世界中的物的信息生命形态的管理、协调，支持或实现对实景现场的物的物理生命形态的管理、协调。物联网(InternetofThings)研究背景•物联网的核心是为需要被感知的物品建立起“电子镜像”，形成动态的虚拟世界；•物联网的基础是传感网、通讯网、互联网，是在互联网基础上的延伸和扩展；•其用户端延伸和扩展到任何物品与物品之间，人和物品之间进行交互式信息交换和通讯；•采用智能计算技术对信息进行分析处理，从而提升对物质世界的感知能力，实现智能化的决策和控制。物联网(InternetofThings)物联网就是“物物相连的互联网”。人机接口智能卡条形码RFID传感器物理世界信息虚拟世界研究背景研究背景物联网(InternetofThings)•所有联入网络的物体都是具有独立身份（广义）和一定独立思考能力的智能体（狭义）•所有联入网络的物体都可以实时感知自身、以及与其相关的物体的身份和状态•所有联入网络的物体所在的系统呈现出物体协同运作、系统状态最优的运行模式物联网的几大特性研究背景研究背景•1、以RFID为代表的物品识别技术；•2、传感技术；•3、网络通信技术；•4、海量数据存储和处理技术（云计算）；•5、以行业应用为基础的智能管理控制技术（数学分析控制模型）；•6、物联网标准和信息安全。物联网涉及的技术汇报内容•研究背景•交通运输行业发展面临的问题•物联网带给我们的机遇与挑战•问题与建议交通发展历史阶段行业面临的问题•2008年第六次国务院机构改革，成立交通运输部；•2009年3月，三定方案公布新成立道路运输司、安监司；•国务院赋予新职能：指导城市客运职责；参与制订物流业发展战略和规划，拟订有关政策和标准并监督实施。大部制改革行业面临的问题理念的变化注重基础设施建设注重基础设施建设、管理与运输服务并重过去当前和未来如何为社会提供安全、舒适、便捷、高效、节能、廉价的优质运输服务？行业面临的问题•加快实现由传统产业向现代交通运输业转型•转变发展方式、加快发展现代交通运输业新的历史时期提出新的发展思路行业面临的问题理念的变化交通大国交通强国当前未来行业面临的问题•新的发展理念指导下，如何实现交通行业发展结构转型，转变增长方式，实现跨越式发展•资源节约、环境友好型社会提出的新要求•规模巨大的基础设施维护与管理•国民经济继续快速增长以及城市化进程加快带来的道路运输压力（包括客运和货运）•大部制改革强化道路运输管理职能并增加指导城市客运职责、参与制订物流业发展战略和规划。•提高运输效率降低物流成本的压力•运输安全监管与交通应急面临挑战面临的形势和任务行业面临的问题实现跨越式发展转变发展方式必须依托新一代信息技术，创新的管理模式交通运输行业发展汇报内容•研究背景•交通运输行业发展面临的问题•物联网带给我们的机遇与挑战•问题与建议物联网带来的机遇与挑战•物联网是一种应用；•在物联网发展过程中，应以应用为龙头；•交通运输行业涉及的点多、线长、面广，同人民群众的生活、生产密切相关，将成为物联网应用的主战场。发展思考物联网带来的机遇与挑战•一次中国交通运输领域领先世界的创新机遇•一个新兴产业的引领•全面、精准、详细的信息采集•社会管理与服务的全面提升•精准物流的全面实现•运输效率的大规模提升机遇物联网带来的机遇与挑战智能交通系统（ITS）智能交通交通运输物联网交通信息化物联网带来的机遇与挑战•产生的背景不同；•对信息资源的开发利用强度不同；•对信息的采集精度、覆盖度不同；•产生的社会效益不同；•对社会的影响程度不同；•所基于的技术略有不同；•对商业模式的重视程度不同；交通物联网与ITS的区别物联网带来的机遇与挑战•更透彻的感知；•更全面的互连互通；•更深入的智能化。物联网带来的机遇与挑战•人•车•物•基础设施交通运输系统信息采集静态动态交通系统物联网带来的机遇与挑战实现对规模居世界第二的国家高速公路、国省干线公路重要路段、大型桥梁、长大隧道、车辆运行、区域交通状态等的感知和监控基础设施的感知物联网带来的机遇与挑战•气象传感器•车辆GPS•营运车辆黑匣子•汽车电子标签•视频监控、检测•称重仪•车检器•…交通运输系统各类传感器物联网带来的机遇与挑战•中国交通部、中国气象局2005年7月27日在北京签署了共同开展公路交通气象预报备忘录，这标志着专业气象预报开始走进我国的公路交通•交通气象也已经纳入中国气象事业发展战略研究目标：即到2010年，针对重点地区重点路段的需求，逐步建立交通气象监测网和交通气象信息系统；到2020年，建立和完善现代化的交通气象检测、预警、预报综合系统，为交通运输的畅通和安全提供国际水平的气象保障服务我国交通气象监测网已经开始着手建立物联网带来的机遇与挑战汽车视频检测器物联网带来的机遇与挑战汽车视频检测器物联网带来的机遇与挑战汽车微波检测器物联网带来的机遇与挑战汽车检测器－感应线圈物联网带来的机遇与挑战汽车检测器－感应线圈物联网带来的机遇与挑战汽车动态秤重仪物联网带来的机遇与挑战高速公路计重联网收费我国高速公路实施计重收费的省、直辖市已扩大到19个，已实施计重收费的高速公路里程占全国高速公路里程的68%，预计年底将达88%。物联网带来的机遇与挑战高速公路监控系统物联网带来的机遇与挑战车辆GPS监控系统物联网带来的机遇与挑战车辆GPS监控系统物联网带来的机遇与挑战营运车辆黑匣子物联网带来的机遇与挑战集装箱RFID技术应用2008年3月10日，世界上首条投入商业运营的集装箱电子标签航线在上海港正式开航。一个月后，国产电子标签将抵达美国的第四大集装箱港———萨瓦纳港。物联网带来的机遇与挑战•现代信息与通讯技术的发展使得追踪个人以及其行为变得非常容易；•全球定位系统为移动物体的追踪提供低成本的解决方案。•手机很快成为一个重要的单个追踪数据的采集手段•RFID技术可以精准定位人员及物品并采集相关信息现代追踪技术物联网带来的机遇与挑战物联网带来的机遇与挑战物联网带来的机遇与挑战物联网带来的机遇与挑战物联网带来的机遇与挑战物联网带来的机遇与挑战物联网带来的机遇与挑战•这些无处不在的大量传感器为交通运输行业的信息采集提供了可能，同时也为交通运输行业率先建设“物联网”提供了坚实的基础。物联网－感知交通已经基本建立物联网带来的机遇与挑战•DSRC•GPRS•3G（WCDMA、TDCDMA、CDMA）