浅论高速公路ETC领域中的智能交通系统和交通物联网系统技术特点及发展趋势和应对策略
【摘要】高速公路ETC领域中的智能交通系统经过多年发展和建设，取得了很大的成就。但是如何把握国家积极推动物联网系统在交通领域中的应用时机，更好地利用智能交通系统获得的经验和成就，来进行交通物联网系统的建设，并根据技术发展趋势，采取相应的应对策略。
【关键词】智能交通；智能交通系统；物联网系统；RFID
1.引言
智能交通是交通运输的智能化，是指将先进的信息技术、电子通讯技术、自动控制技术、计算机技术以及网络技术等有机地运用于整个今天运输管理体系而建立的一种实时、准确、高效的交通运输综合管理和控制系统。到目前为止，它的发展经历了智能交通系统和交通物联网系统两个阶段。本文基于国家相继制定相关政策法规和促进物联网系统的研究和应用时机，结合目前公路道路交通领域中的应用现状，指出智能交通系统和交通物联网系统之间的技术区别，以及在实际推广应用中对行业主管部门和用户带来的冲击和影响，并根据物联网系统的下一步发展趋势，进行积极地应对。
2.智能交通、智能交通系统和交通物联网系统的关系
智能交通是交通运输的智能化，是指将先进的信息技术、电子通讯技术、自动控制技术、计算机技术以及网络技术等有机地运用于整个交通运输管理体系而建立的一种实时、准确、高效的交通运输综合管理和控制系统。它的突出特点是以信息的采集、处理、发布、交换、分析、利用为主线，为交通运输参与者提供多样化的服务，本质上是利用高科技使传统的交通模式变得更加智能化，更加安全、节能、高效率。
智能交通系统的前身是智能车辆道路系统，它的主要特点是从功能到信息的应用模式，即形成由上而下的信息采集应用模式，由基本独立的交通运输业务功能域需求推动应用，基于应用需求构建各自的信息采集渠道。
智能交通系统“功能->信息”采集及应用模式会导致四大弊端：(1)功能系统推广成本较大，难以形成规模效益和可持续发展；(2)信息编码、通信接口标准不一，不能实现全国形成信息联网；(3)信息只是作为工具使用一次即作废，信息的潜在巨大资源价值没有挖掘利用；(4)交通运输要素信息的重复采集，导致社会资源浪费。
交通运输物联网是物联网技术在交通运输领域中的应用，目的是实现交通运输系统的智能化管理和最优化运行。具体来讲，交通运输物联网是基于RFID技术、传感网技术、泛在通信与网络等物联网技术，将交通要素唯一化接入互联网络，实现交通要素的互联互通，实时获取交通要素的运行状态和功能状况，通过实时仿真和决策，促使交通要素间的互动和协同运作，实现整个交通系统的智能化管理和最优化运行；同时利用对实时数据的运算处理，获取对社会大众有价值的交通运输信息，提升交通运输行业服务化水平，推进行业纵深化发展。
交通运输物联网能有效建立“信息->功能”应用模式，即基于云计算的由下而上的信息资源开发应用模式。交通运输物联网的各个组成系统和各种功能都是基于标准化的交通运输信息标识、采集及存储开发的。实时、全面、准确的交通信息是实现交通运输智能化的关键，也是交通运输物联网成功实施的重要前提和基本保障，是交通运输物联网的灵魂。实际上，在许多系统中采集的大量信息除了用于生产运营业务管理外，同时还可以服务于政府部门的宏观管理、数据统计和大众信息服务。
从智能交通、智能交通系统以及交通运输物联网三者的基本概念来看，智能交通系统和交通运输物联网都属于智能交通的范畴，它们都推动着交通运输的不断智能化，只是智能交通系统属于智能交通发展的第一个阶段，而交通运输物联网属于第二阶段。[1]
它们之间的主要区别简单归纳如表1。
3.智能交通系统和交通物联网系统目前在高速公路ETC领域上的技术应用特点
智能交通系统和交通物联网系统在高速公路ETC领域里都得到了很大的应用和发展。目前国内的不停车电子收费系统，从技术层面区分，主要分为两大派系，一类是基于DSRC技术为基础的5.8G有源电子终端现场业务交易系统，它属于智能交通系统的典型应用技术代表；另一类是以RFID技术为基础的无源电子标签后台业务交易系统，它属于交通物联网的典型应用技术代表。
3.1 基于DSRC技术的不停车电子收费系统
车辆进入RSU主机射频区以后，车载OBU设备被激活唤醒。接着车载OBU设备响应RSU主机的交易指令，经过多次的业务交易指令，先后完成了车载OBU设备的身份认证和扣款交易，如果交易成功，由现场控制单元进行相应的系列控制，从而完成抬杆放行[2]。
现场的交易信息经过几天或者若干时间后，通过网络将交易信息上传给后台的数据库，进行存储，如图1所示。
3.2 基于RFID技术的不停车电子收费系统
车辆进入RSU主机射频区以后，RFID电子标签被激活唤醒，接着RSU主机接收RFID电子标签发射的ID后，通过网络传输传递给智能处理层，后台系统进行业务交易，先后完成RFID电子标签的身份认证和扣款交易，如果交易成功，由现场控制单元进行相应的系列控制，从而完成抬杆放行如图2所示。
3.3 两种技术系统的应用比对
这两种不停车电子收费系统的技术路线在很多方面存在差异，如表2所示。
4.高速公路ETC领域上的技术发展趋势和应对策略
随着技术的迅猛发展，全球，包括中国，大力推动的物联网和云计算技术政策正在逐渐地深刻影响着高速公路ETC领域的技术应用，由此作为指导的行业管理部门和运营的高速公路运营单位需要进行相应地了解和采取相应的应对策略。
4.1 技术发展趋势
目前应用设备的技术发展趋势是应用终端简单化，无源化和免维护，业务交易通过网络传输和云计算技术，在后台完成处理。作为在高速公路ETC应用而言，仅仅需要获取车辆的ID即可，通过日益发达的网络传输，借助云计算技术等强大的功能，不仅可以完成最基本的电子收费，而且可以完成其它更多的功能，从而使得运营部门和主管部门把更多的精力放在行业的发展上。
作为目前炒来炒去的“车车间”和“车路间”通讯，都是以专用的车载OBU设备为载体，这种技术路线就是发展数据处理功能强大的设备终端，而这不是交通行业信息化部门制定标准并推动技术的优势。
随着技术的迅猛发展，以发展设备终端强大处理功能的技术路线，已经被“腾云（计算）驾物（联网）”的技术路线所取代。终端设备的发展趋势有以下特征：
A.显示屏折叠化，设备尺寸小型化
终端设备在不久的将来，显示屏会变得和计算机一样大，但是折叠的，这样设备将会小型化。
B.设备仅由RFID、显示屏和网络芯片三部分组成
设备具有一个代表自己身份的RFID，用手指在显示屏上完成所有的操作请求，通过网络芯片将请求通过网络传输以及云计算技术进行处理。
4.2 应对策略
目前越来越多的领域正在采用“物联网+云计算”的技术，因为这不仅是全球和国家推动的技术政策，确实也符合技术发展到一个新的阶段带来的相应变化。高速公路ETC的技术应用也不例外，物联网系统逐步会取代目前的智能交通系统。那么如何适应这个过渡阶段，采取什么样的策略哪？首先对于高速公路ETC的应用，可以考虑将以RFID为代表的物联网系统技术与以DSRC为代表的智能交通系统技术进行融合，及早进行准备，这样虽然每一个ETC收费口会增加3-5万元的RSU设备费用，但是却可以减少车载OBU的数目，让更多的车辆选用廉价的电子标签，从而让整个系统的费用迅速将下来。其次，对于“车车间”和“车路间”通讯，可以采用和工信部以及全国电子设备厂商合作的方式推动，将“车车间”和“车路间”的应用成为一个纯民间应用，激活民间的群智群力，这样才会像手机的发展一样，价格又低，功能又强，彻底摆脱由交通部门去发展信息产品的劣势。
5.结束语
交通运输物联网以面向交通要素的方式来实现整个交通运输领域物联，将整个交通系统看作交通工具（汽车、火车、飞机等）、交通对象（旅客、货物）以及交通基础设施（道路、铁路、港口、机场、航线等）所构成的整体，它们之间存在的功能交互构成了整个交通系统的功能域。高速公路ETC的技术发展趋势，也必然是按照这个思路和方向发展，从而提高高速公路安全监管及应急处置能力，提升社会经济效益。
参考文献
[1]中国工程院.“物联网及其在重要领域的应用”咨询研究项目课题之四——物联网在交通运输领域的应用[C].中国工程院重大咨询项目,2011,01.
[2]收费公路联网电子不停车收费技术要求,2011-02-23.
作者简介：张永军（1973—），男，北京人，硕士，助理研究员，现供职于交通运输部科学研究院，研究方向：RFID在交通运输领域内的应用。