一、 智能交通系统

      1.1 智能交通系统概述

智能交通系统（ITS）是一个基于现代电子信息技术面向交通运 输的服务系统，通过对信息技术、传感技术、通信技术、控制技术、 计算机技术的有效集成和应用，实现人员、车辆、道路、货物和系统 之间的智能识别、智能控制，从而到达提高交通运输效率、保障交通 安全、减少交通负荷、降低能源消耗和环境污染的目的。

如今，物联网与云计算技术已成为智能交通发展的核心技术，交 通信息的采集、传输、处理、发布和综合应用等各个环节都大量采用 物联网技术。从这个角度来看，可以说智能交通是物联网技术在交通 领域的大规模应用。智能交通的内容包含车辆监控、自动驾驶、交通 信息采集、交通信号控制、交通信息服务、定位与地理信息系统、交 通指挥管理、电子警察、电子收费、智能公交等。

受益于国家政策的扶持、信息技术的智能化发展和汽车消费的普 及，近年来，我国智能交通行业的市场规模保持了连续的高速增长， 年均复合增长率超过 25%。预计到 2020 年国内智能交通领域投资将 达到千亿元水平。2015 年 9 月，高速公路 ETC 电子收费系统实现了 全国联网；阿里巴巴、腾讯、百度等互联网巨头纷纷加速布局智能交 通市场；行业涌现出一大批规模过亿的实力型企业；国内汽车电子标 识推广应用也在加速进行。行业的迅猛发展带来了巨大的人才需求。 由于智能交通是一个跨学科、综合性的行业，要求从业人员对信息技术、物联网技术和交通技术的了解和掌握都达到一个较高的水平。从 目前的就业形势和从业人员素质来看，还难以满足行业发展的需求， 存在较大的人才缺口。

1.2 系统架构及总体功能

由于智能交通系统具有体系庞大、结构复杂、应用众多、各部分 联系紧密等特点，因此采用实训沙盘的形式是院校物联网相关专业和 交通相关专业学习物联网技术的主要方式。采用实训沙盘可以使学生 站在系统的高度，对物联网技术在智能交通行业中的应用获得比较全 面的了解，整体的认知，直观的感受和生动的体验。同时，通过对各 应用系统中具体物联网技术的学习与训练，加深对物联网基本技术的 理解，了解行业应用模式和技术标准，掌握行业基本应用技能，为将 来更深入的学习打下良好的基础。

智能交通沙盘系统围绕保障交通安全，提高运输效率的智能交通 基本目标，广泛利用多种物联网技术，包括传感器技术、RFID 技术、 视频图像采集技术对车辆信息及道路交通状况信息进行全面采集。利 用多种无线及有线网络，包括 Wi-Fi、ZigBee、蓝牙、NFC、以太网、 CAN、RS485 等通信方式（可扩展至 Internet 与移动互联网）对数据 进行传输。通过多种典型应用，包括定位与 GIS、交通信号控制、路 网监控及交通诱导、智能公交站台、违章抓拍与识别、ETC、停车场 管理对数据进行综合处理与运用，实现对车辆及交通安全的全面监控 和对交通设施的充分利用。

智能交通沙盘系统支持传感器检测与应用、RFID 应用、RFID 数 据安全、嵌入式系统应用开发、ZigBee 组网与数据通信、计算机网 络通信、串行通信、自动控制、大数据应用等技术和课程的学习与实 训。

智能交通沙盘包括城市道路、路口、交通标志、停车场、公交车 站、高速公路、收费站等交通设施，和建筑、植被、灯光等环境元素。 采用全钢支架作为主体结构，选用环保、阻燃材料制作。

二、 详细技术方案

智能交通系统包括车辆定位及 GIS 系统、交通信号控制系统、路 网监控与交通诱导系统、智能公交站台系统、闯红灯抓拍与车牌识别 系统、智能停车场管理系统、ETC 不停车收费系统、智能车及控制系 统等子系统。

2.1 车辆定位及 GIS 系统

采用先进的智能图像识别与测量定位技术对车辆在沙盘上的坐 标进行**定位。安装在沙盘上方的高清摄像机对整个沙盘及车辆进 行监视，图像数据经由网络通信传送给识别与测量软件，软件从中识 别出沙盘及各个车辆，经过分析计算测量出车辆当前在沙盘上所处的 位置。根据沙盘平面图绘制出 GIS 电子地图，经过坐标变换，将车辆 的位置和运动状态在电子地图上实时显示出来。

以此为依据，可进行车辆导航和路网监控，如测算车辆行驶速度、 路段交通流量等，可用于交通指挥调度，信号灯控制方案调整和交通 诱导。

2.2 交通信号控制系统

交通信号控制系统是智能交通系统的重要应用系统，主要功能是 协调和控制区域内交通信号灯的控制方案，均衡路网内交通流的分 布，使停车次数、延误时间及环境污染等减至*小，充分发挥道路系统的交通效益。交通信号控制系统包含交通信号灯、倒计时器、车辆 检测器、信号控制器及控制软件。信号灯和倒计时器由信号控制器控 制，支持多个时段配置，支持相位方案控制、感应控制、指挥中心远 程控制等多种控制模式，支持绿波控制。信号控制器可通过车辆检测 器检测路段的车流量，进行单点感应控制；同时还可将数据提供给路 网监控与交通诱导系统，用于区域车流引导。控制软件可实现对信号 控制器进行远程控制和参数设置。

2.3 路网监控与交通诱导系统

路网监控与交通诱导是提升道路交通效率的重要手段，系统由交 通信息中心、通信网络和诱导信息发布系统组成。信息中心负责对交 通信息进行采集和处理，信息内容包括路况信息、车位信息、气象信 息、管制信息等。信息发布形式包含图形诱导和文字诱导两种形式， 图形诱导屏可显示多个路段的实时交通状况，以不同灯色来区分状况 等级；可变交通信息板用于发布文字诱导信息，信息内容可根据需要 实时调整。信息中心收集定位系统、信号控制系统、停车场系统提供 的数据进行综合处理和判断，自动调整发布信息内容，同时也支持信 息的人工发布。

2.4 智能公交站台系统

智能公交站台系统是智能公交系统的重要组成部分，有利于提高公共交通管理水平和人们的出行效率。系统由智能站台终端、电子站 牌、智能语音播报器、通信网络和后台管理软件组成。后台管理软件 负责采集、处理沙盘上各线路公交车辆的实时位置信息，并传送给智 能站台终端。智能站台终端根据接收到的信息修改电子站牌显示内容 和语音播报内容。电子站牌可显示车次、运行时间、下一班次车辆当 前位置、预测到达时间等信息。车次当天运行结束后，电子站牌也会 给出提示。智能语音播报器用于播报车辆到站提示信息和其它相关交 通信息，采用中文语音处理与合成技术，自动将接收到的文本信息转 换为语音播出。

2.5 闯红灯抓拍与车牌识别系统

车牌识别系统以数字图像处理、模式识别、机器视觉等技术为基 础，将车辆牌照从复杂的图像背景中识别出来，从中提取牌号字符。 可应用于车辆违章抓拍与识别，智能停车场车辆识别、ETC 系统车辆 识别。

闯红灯抓拍与车牌识别系统具备车辆检测、信号灯检测、图片抓 拍、车牌识别、违法行为记录与查询功能。在沙盘十字路口设立违章 监控点，车辆在监控区域越过停止线时，若信号灯处于红灯状态，系 统控制器自动控制摄像机进行抓拍并将拍摄到的图片上传到后台管 理主机。管理主机通过车牌识别软件识别并提取车辆牌号，与抓拍图 片一起形成违法记录存储在数据库中。需要查询违法记录时，可通过 车辆牌号进行检索。

闯红灯抓拍与车牌识别系统由系统控制器、车辆检测器、摄像机、 补光灯、智能车牌识别软件等部分构成。

2.6 智能停车场管理系统

智能停车场管理系统是基于物联网技术的智能化无人值守管理 系统，包含标签管理、停车收费管理和车位管理等主要功能模块。停 车场拥有 3 个停车位，车辆可通过平板电脑控制选择进入任意停车位。

标签管理包括对标签的发行、回收和充值。

停车收费管理模块具备车辆检测、标签识别、车牌识别、余额判 断、计时扣费、自动道闸控制、车辆信息及收费信息显示等功能。

（标签管理和停车收费管理模块具备数据安全认证机制，防 止非法修改标签数据）

车位管理模块通过检测车位占用情况计算停车场空闲车位数量， 将空闲车位数量显示在本地车位显示屏上。当车位数量发生变化时上 传智能交通综合管理系统软件进行发布，可通过平板电脑进行查询。

智能停车场管理系统由出入口控制器、RFID 读写器、车载 RFID 标签、自动道闸、车辆检测器、信息显示屏、车位检测器、车位控制 器、车位指示灯、车位诱导屏和管理软件构成。

2.7ETC 不停车收费系统

模拟高速公路不停车收费系统，包含一个高速公路入口和一个出口。车辆识别方式采用 RFID+车牌识别方式，车辆检测装置在车辆驶 近入口收费站时将信号发送给出入口控制器，后者启动读写器读取车 辆标签信息，同时控制摄像机进行拍照，当标签有效且与视频车牌识 别结果匹配时，打开放行信号灯并控制自动道闸抬杆，否则禁止车辆 通过。车辆检测装置在车辆通过收费口后给控制器发送信号，后者控 制自动道闸落杆。公路出口收费站的工作流程与入口相似，而且系统 还要根据预设的费率自动对车辆标签进行扣费，并显示费额信息。

标签发行软件通过 RFID 桌面发行器实现标签的一次发行和二次 发行，支持密码登录和管理卡登录。

收费系统和标签发行软件支持标签数据的加密和解密，保证交易 安全。

ETC 不停车收费系统包括车辆检测装置、RFID 读写器及天线、车 道摄像机、出入口控制器、自动道闸、信息显示屏、收费管理软件、 RFID 桌面发行器及标签发行软件。

2.8 智能车及控制系统

沙盘配套车辆支持自动运行和无线遥控两种运行方式，自动运行 包括按照预定线路自动寻线行驶、自动避障、自动按照交通信号灯指 示行驶。无线遥控方式下车辆依然具有自动寻线和避障功能，以保证 车辆运行平稳，遥控用于控制车辆的启动、停止和行车线路选择，使 车辆的运行方式非常灵活，不受固定线路的限制，无需复杂的参数设 定，适应各种实训项目和场景（如闯红灯抓拍、交通诱导分流等）的需要。车辆遥控通过平板电脑上的 APP 来实现。支持多辆车在沙盘上 同时运行，允许车辆运行线路重叠。

载智能终端对车况进行监测，当车辆发生火灾、进水、碰撞、 倾覆、非法移动等异常情况时，自动发出报警信息。

三、人才培养

智能交通是计算机科学与技术、网络工程、电子技术、信息工程、通信工程 及其它边缘科学交叉渗透、相互融合的基础上发展起来的一门新型应用型学科。 专业立足于计算机专业类知识培养体系，注重学生基础知识掌握、综合素质的提 高和应用创新能力培养。以智能交通技术为基础，研究从感知层（包括传感器、 射频识别、核心控制等）到网络层（包括传感网络、通信系统、计算机网络等） 再到以面向产业和行业应用的应用层相关的理论和工程应用问题，重点突出实践 能力和应用创新能力的培养。注重培养能适应物联网工程所涉及的多学科发展需 求的新型创新人才。

将培养具有良好的科学素养、良好的职业道德，并熟悉物联网产业链中标识、 感知、处理和信息传送四个环节，具备相当的计算机网络专业知识，掌握电子、 射频识别、无线传感器网络、无线通信、应用软件开发等相关技术。能从事智能 交通技术方面的应用、维护等工作，又可以从事智能交通技术方面的技术开发工 作，既具有较强的实践工作能力又具有一定的创新能力的智能交通技术人才。学 生毕业后能胜任智能交通技术在智能交通领域中的应用工作，也能够从事生产管 理、技术开发工作。

3.1 教学目标

职业教育的特点在于培养学生的专业技能，而传统教育模式下培养出来的学 生普遍缺乏动手实践能力，缺少创新意识和从业能力。为了使职业教育的重心真 正转移到“能力本位”上来，我校一直紧紧围绕专业实训室这一载体，紧密依托校 企联合的培养模式和产教结合的教学模式，注重突出培养学生的动手能力和创新 能力。

把专业课的教学与对应的实训有机结合起来，采取项目教学法，技能模块训 练教学法、问题教学法、案例教学法等先进的教学方法，把业务等模块化教学内 容融入一个个真实的工作环境，实现专业知识、专业技能和职业情感的“三位一体”，使学生在真实环境下形成和发展技术应用能力，培养职业情感和职业素养。

智能交通综合实训室的建成，旨在培养具有智能交通行业高级技能人才所必 须具备的科学文化基础知识;思想与素质过硬,敬业意识强,具有创新精神和良好 的职业道德;掌握本专业所应有的理论知识、实践技能,具备从事智能交通产业的 产品生产、技术服务、维护维修、产品推广及营销等工作岗位的相应能力的高级 技能人才。具体培养内容如下：

1) 知识结构

➢ 电路、通信、网络、单片机、计算机和数据库基础知识；

➢ 视频监控设备及系统基础知识；

➢ GPS 和 GIS 基础知识；

➢ 道路、车辆、交通设施常用传感器基本知识；

➢ RFID 及其在智能交通的应用；

➢ 移动互联应用技术基本知识；

➢ 交通智能化及智能交通系统（ITS）基础知识。ITS 主要包括：城市道路 智能交通系统、城市轨道交通智能化系统、高速公路智能交通系统；

➢ 智能交通子系统核心业务及关键技术的基础知识。子系统包括：交通信 息服务系统、交通管理系统、公共交通系统、车辆控制系统、货运管理 系统、不停车收费系统及紧急救援系统。

➢ 智能交通系统设备选型基本知识；

➢ 常用电子仪器、仪表的使用、测量方法；

➢ 用电标准及电力施工规范；

➢ 工程布线标准及规范；

➢ 软件测试工具使用；

➢ 系统运维基础知识。

2) 能力结构

➢ 具有智能交通设备选型与配置的基本能力；

➢ 具有 ITS 系统集成方案测试的执行能力；

➢ 具有 GPS、监控摄像机、RFID 读写器、交通传感器、通信终端、智能终 端、信号控制装置、电子显示屏及信息交换系统等设备的通用安装、调 测和使用的基本能力；

➢ 具有人工智能、影像处理软件，以及 GIS、中间件、应用系统软件的安装 与使用能力；

➢ 具有车联网产品的应用能力；

➢ 具有 ITS 中有线/无线通信的测试能力；

➢ 具备智能交通设备故障诊断、设备检验及系统维护的基本能力；

➢ 具有工程施工的基本能力；

➢ 具有对客户进行产品培训的基本能力。

3) 培养目标

➢ 让学生通过智能交通的学习与实训，熟练掌握智能交通系统中所需的网 络、电工电子、设备使用维护等方面的知识。

➢ 使学生熟练掌握智能交通系统硬件设备、网络设备、系统等的安装、测 试与维护技能。

➢ 让学生熟悉智能交通系统中有代表性设备及系统的构造和工作原理，并 对其它相同行业设备进行了解。

➢ 让学生对具有代表性的智能交通设备及系统进行物理连接训练，提高其 综合布线能力。

➢ 使学生熟悉智能交通系统的工作原理，联动方式，调试方式、维护方式。

3.2 实训方案

智能交通实训室配备了几十种行业设备，可实现的实训的方式多种多样，下列内容是智能交通实训室的一些实训项目设计方案示例：

任务一 ETC 系统应用实训

【实训 1】出入口控制器应用实训

【实训 2】自动闸门机应用实训

【实训 3】地感线圈触发的应用实训

【实训 4】远距离打卡系统应用实训

任务二 路网监控系统应用实训

【实训 1】远程广告发布应用实训

【实训 2】视频检测系统应用实训

【实训 3】电源防雷系统应用实训

【实训 4】智能分析系统应用实训

任务三 信号控制系统应用实训

【实训 1】信号机应用实训

【实训 2】信号灯系统应用实训

【实训 3】信号传输系统应用实训

任务四 车辆感知与控制设备应用实训

【实训 1】车辆探测器应用实训

【实训 2】地感线圈应用实训

【实训 3】RFID 读取器应用实训

【实训 4】ETC 终端应用实训

【实训 5】车辆控制模块应用实训

【实训 6】行车记录系统应用实训

【实训 7】GPS 应用系统实训

【实训 8】GPRS 应用系统实训

任务五 车载终端系统应用实训

【实训 1】车辆远程断电应用实训

【实训 2】车辆远程锁车应用实训

【实训 3】实施位置查询系统应用实训

【实训 4】车辆运行轨迹应用实训

【实训 5】车辆位置信息服务实训

【实训 6】SOS 求救系统应用实训

【实训 7】远程监听系统应用实训

任务五 车牌识别系统应用实训

【实训 1】车牌识别摄像机应用实训

【实训 2】车牌抓拍系统应用实训

任务五 智能交通管理实训系统应用实训

【实训 1】交通指挥调度系统应用实训

【实训 2】交通信号控制系统应用实训

【实训 3】交通综合检测系统应用实训

【实训 4】交通数据智能处理系统应用实训

【实训 5】交通信息服务系统应用实训

四参考案例

4.1 北京市丰台区职教中心

      4.2 上海电子职业技术学院