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篇1

主辦單位：武漢理工大學;交通計算機應用信息網

出版周期：雙月刊

出版地址：湖北省武漢市

語

種：中文

開

本：大16開

國際刊號：1674-4861

國內刊號：42-1781/U

郵發代號：38-94

發行范圍：國內外統一發行

創刊時間：1983

期刊收錄：

核心期刊：

期刊榮譽：

篇2

1 引言

GPS系統自從建立以來，在測量、海空導航、車輛引行、導彈制導、精密定位、動態觀測、時間傳遞、速度測量等方面，顯示出強大功能及無比的優越性。它具有使用方便，觀測簡單，定位精度高，經濟效益好等優點。隨著城市建設在我國規模的擴大，車輛越來越多，交通管理和合理的調度、指揮和警察車輛安全管理已經成為在公安和交通系統中一個重要的問題。交通發展如GPS定位技術的出現為車輛導航和定位提供了特定的實時定位功能。通過GPS接收器允許司機知道他在任何時間的位置。通過車載電臺將GPS定位信息傳到指揮調度中心，調度指揮中心可以及時掌握每輛車的位置，并在大屏幕顯示電子地圖。

2 GPS基本概念

全球定位系統（GPS）是美國自1970年代以來，持續了20年耗資200億美元，在1994年完成的，利用導航衛星測量和測距，在海、陸、空進行全方位實時三維導航與定位的新一代衛星導航與定位系統。這是阿波羅航天飛機登月計劃后美國第三大太空工程。今天，全球定位系統已經成為一個最實際的，也是應用最廣泛應用的全球精密導航、指揮和調度系統。

3 GPS技術特點

（1）定位精度高；（2）觀測時間短；（3）測站間無須通視；（4）可提供三維坐標；（5）操作簡便；（6）全天候作業；（7）功能多、應用廣。

4 系統功能

系統主要功能有：（1）監控功能；（2）管理功能；（3）報警功能；（4）電子地圖顯示功能；（5）終端顯示系統顯示功能。

5 GPS車輛監控系統原理

安裝在車輛上的GPS接收機根據接收到的衛星信息計算出車輛的當前位置，通信控制器從GPS接收機來提取所需的位置、速度和時間信息，結合車輛識別信息形成數據包，然后通過無線信道發送到控制中心。控制中心的主要接收站發送數據，并提取定位信息，主要根據汽車數量和組數的車輛，并在監控中心的電子地圖顯示。同時，在控制中心的系統管理員可以查詢車輛的運行狀態，根據汽車的數量合理調度車輛。

6 電子地圖操作GIS

（1）根據監測目標、內容、性質、范圍和其他需求分層，根據工廠，如公路、加油站、政府信息顯示。

（2）縮放地圖，使用矢量數字地圖可以任意放大、縮小、移動，并能根據用戶需要形成地圖。

（3）屬性查詢，系統支持公路、地理、標記等多種查詢方法，包括任何區域指定查詢，指定的實體圖形查詢、數據庫邏輯查詢相關的數據項。提供用戶指定的區域查詢，例如查詢根據地名、行政部門、用戶查詢等在指定區域屏幕上顯示。

（4）層編輯器，系統提供了強大的圖形編輯功能。可能有錯誤的輸入或混亂的原始數據編輯，也可以修改圖形、設計線條、色彩、符號、筆記等，還可以結合復雜地形建立拓撲關系，用戶可以添加新的道路。

（5）自動漫游，在一個移動的車輛可以更新屏幕窗口，可以將監控目標在某一窗口顯示，實現自動跟蹤和實時監控。

（6）測量：可以測量地圖上任意兩點間的距離和任意多邊形區域的面積。

7 車載GPS智能終端系統

交通信息采集部分，包括車輛調度控制、電子收費系統和交通信息服務。這要求參與車載終端每個部分參與交通信息采集，需要車載終端提供精確定位車輛信息和車輛運行狀態信息。在車輛調度控制部分，車載終端作為接收機控制，負責接收其指揮調度信息中心的信息；電子收費系統需要車載終端和收費站完成支付交易；車載終端或交通信息服務平臺給服務端接收司機和乘客請求。因此，車載終端是系統的重要組成部分。

8 結語

本文基于GPS車輛監控和調度系統研究，有效地解決了道路和車輛發生的問題數量，在GPS衛星定位技術、無線數據通信平臺的幫助下，巴士公司、出租車公司、長途客運公司得到了全面的信息，系統運營商實現了更加健壯的管理模式。同時提供了高效的操作效率，減少空載運行和交通擁堵現象，同時可以提高汽車防盜，提升了綜合安全性能。

參考文獻

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（二）圍繞創新工作任務，指導市局、廳相關處室、廳直單位及各有關單位做好創新規劃和實施方案的編制工作，明確分工，落實責任。

（三）建立考核指標體系，明確獎懲措施，加大考核力度。

二、突出抓好交通節能工作，提高能源、資源的利用效率，促進交通事業持續健康發展。

（四）根據部、省關于加強節能工作的指導意見和要求，編制*省交通節能工作實施方案。

（五）加強節能新技術、新設備、新工藝的研發、推廣和培訓。

（六）按照交通部統一部署，組織開展典型道路運輸企業能耗統計試點研究工作。

（七）推進交通節能組織機構建設，完善適用的技術標準體系和節能監管體系，形成節能工作長效機制。

三、圍繞管理創新、服務創新的發展要求，加快推進交通信息化建設。

（八）深化交通信息資源整合。加強交通信息資源的采集、交換和共享機制研究及相關標準制訂，先期重點開展交通GIS統一平臺建設和GPS數據共享標準研究；在認真總結交通部信息化示范工程（省級公路交通信息資源整合工程和區域性道路客運綜合信息服務系統）建設的基礎上，大力整合提升公眾出行服務系統，努力打造“方便到家”的服務；組織省港口局，廳航道局、運管局、省地方海事局等單位，協力加強水運交通信息資源整合工程建設，包括港口數據庫建設、航道數據庫的完善等。

（九）加強交通電子政務建設。組織宣貫“*”交通信息化規劃和電子政務實施方案；完成交通電子政務市級橫向網建設，組織現有業務應用系統向交通電子政務網絡平臺移植，配合做好電子化辦公系統與公文交換系統的應用部署和試運行工作，實現省廳與省政府、各市局、廳直屬單位辦公業務系統的聯網；以門戶網站群為基礎平臺，重點加強網上咨詢、網上受理、網上公示等網上業務開展。

（十）加快交通統計分析系統建設。進一步優化完善交通綜合統計系統與交通決策支持原型系統，加強數據采集工作，深入開展各類交通主題研究，并進行交通主題數據庫的開發展現。

（十一）研究構建交通綜合信息服務平臺。整合交通綜合信息服務資源，構建貨運交易信息服務平臺、客運信息服務平臺、市場監測信息服務平臺、綜合執法信息服務平臺，綜合利用網站、服務熱線等多種手段各類交通信息，推動服務創新。

（十二）抓好信息系統的研究應用。加強危險品運輸管理系統、機動車維修管理系統、駕培行業管理系統等公路行業管理信息化重點工程的研發與應用，加快推進海事執法輔助系統、港口危險源監控管理系統等水運行業管理信息化工程的研發建設。

（十三）加快推進公路智能交通技術研究與系統建設。重點加強公路路網調度指揮系統（二期）、高速公路緊急救援支持系統、不停車收費系統（ETC）等的研究與試點建設，推進長三角高速公路管理信息互通。

（十四）推進智能型綜合運輸系統的研究建設。重點推進和加強多式聯運信息系統建設與水路智能運輸系統建設，以有效支撐交通集約發展。

（十五）強化交通信息化建設績效考評研究與運營管理等相關評價體系、管理制度研究。

四、以技術研發中心建設為重點，加快建設全省交通科技創新體系，為交通事業的持續發展提供技術支撐。

（十六）繼續加強對*省公路橋梁工程技術研究中心的建設管理，逐步完善其內部組織管理機構和運營管理制度，確保建設目標的完成；安排橋梁研究中心專項研究課題計劃，突出橋梁研究中心提供社會公益的宗旨。

（十七）開展*省船舶工程技術研究開發中心、水運工程檢測中心、汽車維修技術中心和交通工程專用儀器計量檢定技術中心等交通科技基礎條件平臺和公共技術服務平臺的調研論證、建設等工作。

（十八）以交通部*-*年交通行業重點實驗室認定工作為契機，抓好省交科院、省交通規劃設計院的交通行業重點實驗室、行業技術研發中心平臺建設。

五、加強交通軟科學研究，重點開展戰略研究和戰略基礎研究，推動行業決策和管理科學化。

（十九）圍繞綜合運輸體系的建立，積極引導和組織開展綜合交通管理體制、綜合運輸組織管理、交通綜合執法體系等戰略性課題研究，提高行業管理決策水平。

（二十）著眼交通運輸服務業的發展，加快推進交通服務需求、現代服務業發展戰略和監測體系等基礎研究，鼓勵和支持服務手段、模式和機制的創新研究與實踐。

（二十一）立足“三個服務”，強化交通發展戰略研究，重點針對交通發展遇到的熱點、難點問題，如交通安全設施、管理、運行評價研究，組織進行專題研究，為交通又好又快發展提供理論支撐。

六、依托交通基礎設施重點工程建設，以提高工程質量和耐久性為核心，加大已有成果技術集成，開展應用技術攻關。

（二十二）依托蘇通大橋建設，協助“*”國家科技支撐計劃項目《蘇通大橋建設關鍵技術研究》項目組，開展千米級斜拉橋設計方法、集成施工技術、減災技術、施工與運營控制技術等核心技術研究，形成一批擁有自主知識產權的高水平成果，為大橋順利建設提供技術支持。

（二十三）開展高速公路建設技術總結與集成研究，組織對高速公路勘查與設計、不良地質條件下的路基處理、路基邊坡防護與美化、瀝青路面材料組成與結構等專題，進行技術總結與梳理，研究制訂相應的行業標準、技術要求和指導意見，推動成果轉化，提高利用水平。

（二十四）加強沿海港口筑港條件與技術、航道維護與整治、船閘建設與養護等水運交通建設發展關鍵技術、關鍵工藝的攻關研究。

（二十五）積極開展工程養護技術和環保技術研究，推動新材料、新技術、新工藝在工程中的應用。加大公路預防性養護綜合技術開發和推廣使用力度，不斷提升養護質量，努力使工程全壽命成本逐年降低；重視對節省土地、節約能源、降低消耗、防治污染和可再生利用的環保新材料、新技術的研究開發，為*交通的可持續發展創造良好的條件。

（二十六）以橋梁中心為平臺，整合我省橋梁科研力量，加大對橋梁結構設計、施工工藝、健康監測及病害處治與維修加固等技術的研究，進一步提高橋梁工程質量和耐久性，保障橋梁運營安全。

七、深化科研管理體制改革，為交通科技創新提供良好的政策環境。

（二十七）加強對交通科研項目的精細化管理，建立科研項目信用管理制度，嚴格科研項目過程管理和效用評價。選擇廳資助力度較大的科研項目，加強考核，建立績效優先、鼓勵創新的考評機制，對承擔單位和項目負責人進行信用評價，并作為今后承攬課題的先決條件，以促進執行合同履約和研究質量提高。

（二十八）引入競爭機制，選擇事關我省交通發展，具有戰略性、全局性、前瞻性的軟科學研究課題，如綜合交通管理體制研究、綜合運輸組織管理研究、交通服務需求研究、誠信交通發展路徑研究等，進行國內公開招標，充分利用社會資源為我省交通發展提供智力支撐。

（二十九）實現科研項目動態管理，改變以往集中受理、集中評審的工作方式，開展長年受理、分時段選題，即時下發研究計劃并組織實施，以滿足我省交通發展的需要。

（三十）加大科研經費使用情況跟蹤審計力度，加強廳補資金的使用監管，保證資金使用安全。

八、進一步強化和規范行業技術基礎管理工作，重點抓好科技成果推廣。

（三十一）加強標準的制訂和宣傳貫徹工作，及時總結和制定符合交通發展實際的標準體系，做好國家和地方有關技術標準、服務標準的宣傳及監督實施，做好交通部和省質量技術監督局下達的標準修訂和征求意見工作，加大地方標準的制訂工作力度，不斷提高工程建設、信息化建設、行業管理和為社會提供公共服務的規范化水平。

（三十二）有針對性地選擇一批社會經濟效益顯著、應用前景良好的科技成果，如瀝青路面技術、公路養護技術、橋梁健康監測與加固技術、試驗檢測管理信息系統及電子政務系統等，列入年度推廣專項計劃，從資金補助和技術服務上給予一定支持，調動技術輸出、輸入雙方的積極性，促進科技成果的轉化應用。

（三十三）積極貫徹《質量振興綱要》和省委、省政府關于加快發展現代服務業的戰略部署，組織和引導交通企業爭創*省服務質量獎和*省服務業名牌。

（三十四）做好交通行業計量管理、科普宣傳、知識產權保護等基礎管理工作。

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隨著道路擁擠的劇增，日益膨脹的道路交通越來越需要一種智能化的控制。智能交通技術是一項綜合運用檢測、通信、計算機、控制等現代高新技術，提高交通基礎設施和運輸裝備的利用效率、減少交通公害的新興技術。為了緩解經濟發展帶來的交通運輸方面的壓力，各國都加大了對智能交通系統的研究和建設的力度。

智能交通系統（Intelligent Transportation System）的概念是從70年代開始發展起來的，它是指將RFID技術、傳感器技術、通信與網絡等技術應用于交通運輸系統，對交通信息進行加工處理，運用運籌學、人工智能和自動控制技術對交通運輸進行控制和信息服務，促進車、路、人之間的互動和協同運作，最終使交通運輸服務和管理智能化、安全化和高效化。

智能交通系統的主要功能體現在以下：順暢功能：提高交通網絡的通行能力，增加交通的機動性，提高運營效率；調控交通需求；安全功能：提高交通的安全水平，降低事故的可能性，防止災后危險擴大化；環境功能：減輕堵塞，降低汽車運輸對環境的影響。

2 智能交通系統的發展現狀

目前，交通擁擠造成了巨大的時間浪費和經濟損失，為了緩解經濟發展帶來的交通運輸壓力，世界各國都加大了對智能交通系統的研究和建設的力度。

2.1 國外發展現狀

美國、日本等發達國家競相投入大量資金和人力，進行道路交通運輸智能化的研究試驗。目前，美、日等發達國家在推動智能交通系統研發和試點應用的同時，從拓展產業經濟視角，不斷促進智能交通系統產業形成，注重國際層面競爭，大規模應用研發成果。如美國，參與智能交通系統研發公司達600多家，其中半數以上為美國大型公司，包括航空和國防工業公司。日本在四省一廳聯合推動智能交通系統研發活動后，一直在加速智能交通系統實際應用進程，積極推動如車輛信息通信系統 （VICS）、電子收費系統（ETC）等應用。

2.2 國內發展現狀

我國交通運輸基礎設施短缺，各級交通部門充分發揮“后起國”優勢，通過技術引進和自主創新，一些先進技術逐漸在中國部分大城市交通部門得到應用。2000年，國家交通部、建設部、公安部聯合全國各大科研院所和多家高校制定了符合我國國情的《國家智能交通系統體系框架》規定我國智能交通系統發展主要集中在不停車收費、出行者信息服務、城市交通管理、公共交通系統、智能公路系統等9個方面。此外，國家“十五”科技攻關重大專項“智能交通系統關鍵技術開發和示范工程”確定了包括杭州、深圳、上海、北京、廣州等在內的國內10個示范城市。

3 城市市智能交通建設的方案設計

3.1 智能交通系統方案需求分析

根據城市社會經濟、交通運輸領域的發展現狀，其智能交通系統建設目標與經濟發展相適應，與環境發展相協調，以提高人流與物流的移動效率。從基礎信息采集、信息融合以及信息三個方面來說，具體包括：

⑴建成覆蓋全市的多方式交通信息采集系統。在全城范圍覆蓋內，采用地埋式線圈、紅外線探測、雷達探測等定點，微波、視頻檢測，浮動車采集技術以及今后基于移動終端的動態采集技術進行信息采集。只有強大的信息采集系統，才能進一步實現公用信息平臺的建立和完善，實現信息處理的功能，將大量的基礎數據提煉成有用的信息，并最終提升到知識層面和應用層面，滿足智能交通系統各個層面的需求。

⑵完善城市交通信息共享平臺，準確的融合所有信息。利用多媒體電子的空間基礎信息，逐步完善城市智能交通公用信息平臺，它是與外部環境之間進行信息交換的重要通道；是信息匯集的中心和信息交換的樞紐，對各子系統起到支撐作用。各個信息系統的完整性確保了信息傳播交換的順暢，對提升城市交通運行效率和服務水平具有舉足輕重的作用。

⑶建成多層次、多手段的交通信息體系，實現全市范圍內交通信息誘導服務，提高出行效率。

3.2 智能交通系統體系構架

智能交通系統體系框架吸收了國外發達國家和地區智能交通系統體系框架的經驗和成果，并結合中國交通特點，道路交通實際狀況，確定了適合中國發展的智能交通系統體系框架，如圖4.1所示，該框架中將整個智能交通系統按照信息的流動和存在形式分為三層：信息基礎設施、公用信息平臺和應用服務。體系框架中的主體是信息基礎設施、公用信息平臺、交通仿真和應用服務。其資金、體制、人力和技術等保障措施也是框架不可缺少的部分。

3.3 智能交通系統功能分解

智能交通系統所包含的的功能很多，主要的功能發揮先進的導航系統作用、自動收費、協助安全駕駛、交通管理優化、道路管理效率化、協助公交車輛運營、商用車效率化、協助行人、協助緊急運營等，如圖4.2所示。

不同國家和地區道路交通現狀不同，對于智能交通系統 功能的具體選擇和運用上也有所不同，2004年1月，我國智能交通系統體系框架的修訂工作在國家智能交通系統工程技術研究中心的組織下開始進行，主要涉及到用戶服務、邏輯框架、物理框架及應用系統。

3.4 智能交通系統實施設計

智能交通系統是一個復雜的巨系統，內容龐大、結構復雜、技術含量高，需要多個領域、多個部門的長期合作，其研發、建設、管理均需充足的資金支持。因此，在實施過程中，必須制定一個總體策略，分階段實施。具體表現為以下幾個方面：

⑴根據交通發展現狀，確定智能交通系統 的技術研究重點、應用建設重點、產品開發和產業化以及標準化方面。

⑵綜合運用現有數字化公用平臺，建立起能夠支持智能交通發展的技術支撐體系；確定各相關部門工作內容，并進行全市范圍內的普及應用；在已有的交通設施產品的基礎上，開發出具有完全自主知識產權的各類交通信息采集、檢測設備，車載裝置、手持移動終端等，并實現批量化生產，逐步形成交通信息服務產業。

⑶繼續加強對智能交通系統的建設與發展，使鄭州市智能交通進入大規模服務應用期，不斷擴展新的系統和功能來滿足公眾對智能交通系統的需求。

4 結束語

由于智能交通系統的發展日新月異，作用領域的范疇需要不斷的更新。對于針對推動城市智能交通系統建設的發展所提出的一系列的設計方案應進行長期堅持不懈的探索。隨著整個城市的建設，國家經濟的不斷發展，建設重點都會發生變化。因此，要想一次規劃，終身受用是不現實的，也是不可能實現的，要全面考慮各種影響因素的綜合模式還需進一步研究

另外，智能交通系統建設方案的規劃相對來說還比較片面，在具體實施的過程中有一定的難度，雖然已有相應的很多城市建設可以借鑒，具體應用時難以確定。因此，還需進一步展開理論和實驗研究。

[參考文獻]

[1]馮曉，陳思龍.改善城市道路機動車排放污染的智能交通手段[J].交通運輸工程學報，2002（2）.

[2]陳榮波.智能交通系統理論的研究與實現[D].長春市：吉林大學，2004.

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    全面知識培養包括人文學科、社會科學、數學與自然科學及專業知識的培養。人文學科的知識范疇包括哲學、政治經濟學、近代史和美學等;社會科學的知識范疇包括經濟學、社會學、管理學、心理學和法律基本知識等;數學與自然科學包括數學與邏輯思維、物理,化學、計算機科學和信息科學等。專業知識培養與相應的專業特色有關。交通工程專業(信息方向)的專業知識應包括交通基礎設施的規劃、設計、施工、管理、運行和維護等基本知識;交通信息的傳輸、交換、控制和管理等專業知識;交通運輸系統的仿真建模及交通軟件開發等專業知識;交通安全及應急處理等基礎知識;智能交通系統的現狀與發展方向。此外,還包括與交通工程專業領域相關的技術標準與規范,以及相關的政策、法律、法規等基本知識等。

    (二)綜合能力培養

    綜合能力培養包括表達與交流能力、分析和解決問題的能力、獨立思考和創新能力、個人管理與人際交往能力、組織管理能力和現場工作能力等。表達與交流能力的培養旨在培養學生的語言溝通與表達能力、獨立思考能力、表達觀點的能力、談判與妥協的技巧、按照技術標準或規范編制工程文檔的能力;培養學生分析和解決問題的能力主要培養學生收集、分析、判斷、選擇國內外相關技術信息的能力,結合專業工程問題的需要提出解決方案的能力。獨立思考和創新能力包括學生的創新思維能力、自學能力等。個人管理與人際交往能力包括時間管理能力、與不同國家、不同地域和不同文化背景的人合作共事的能力、團隊合作(領導與被領導)能力。組織管理能力指建立和使用合適的管理體系的能力、團隊領導能力、協調、管理、競爭與合作的能力。現場工作能力包括對不同工作環境、工作條件的適應能力、使用實驗設備、現場工具進行數據采集和數據分析的能力以及利用理論知識解決實際問題的能力。

    (三)高尚人格培養

    高尚人格培養即素質培養,包括良好的心理素質、健全健康的體魄、高漲的工作熱情、腳踏實地的工作精神、強烈的社會責任心、不斷適應環境變化的能力、對危機的應變處理能力、思維敏捷且富于創新意識。此外,對于高級工程專業人才的培養還必需具有高尚的職業道德、追求完美卓越的工作態度、愛國敬業的人文素養和對市場、質量、安全和服務的責任意識。

    二、交通工程專業(信息方向)的課程體系改革方案

    按照“知識、能力、人格”全面發展的創新型人才培養目標,通常可按照通識教育、專業教育和綜合教育這三大模塊來設置課程體系。通識教育模塊內容包括人文學科、社會科學、數學及自然科學等基礎知識,著重培養學生的思想道德素質、職業道德素質和工程文化素質,為專業教育打下扎實的基礎。專業教育模塊內容包括專業基礎、專業課程和專業實踐等,著重培養學生掌握工程專業方向的基本理論與基本技能,提高專業實踐能力,激發創新精神,培養學生成為應用技能型的高級專門人才。綜合教育模塊(包括課堂教學與課外活動)內容包括素質培養與創業教育兩部分,著重提高學生的自主學習與獨立思考能力,促進學生個性發展。課程教學是專業人才培養的基礎要素,是培養出符合培養目標的高級專業人才的關鍵。交通工程專業(信息方向)的課程體系、教學內容和教學環節等必須進行全面改革,通過設置均衡的課程教學體系,加強實踐教學環節,重視課外教育活動等改革來實現“卓越計劃”的培養目標。

    (一)設置均衡的課程體系

    面向“卓越計劃”的課程體系改革指導思想是:在交通工程專業(信息方向)總學分和公共基礎課程均保持不變的前提下設置均衡的課程體系,具體見圖3-1。由圖3-1可知,該課程體系結構的重點集中在以下三方面。一是加強專業基礎課在課程體系中承上啟下的位置,增加專業基礎課在課堂教學中所占比例。在交通工程專業(信息方向)中除了電子技術基礎和電路與信號系統課程外,最主要的專業基礎課是信息傳輸原理和軌道交通信號控制系統原理,這兩門課程是信息在交通運輸系統內進行傳輸與控制的基本原理課,它們奠定了信息技術在現代交通運輸系統中的應用地位,為智能交通系統及其產品的創新研發提供基礎。二是調整專業必修課的種類和數量,交通工程專業(信息方向)最主要的專業必修課程是《交通信息檢測與處理》《軌道交通運行控制與管理》這兩門課程,前者是通過各種不同方式獲取交通信息,并在信息傳輸系統內可靠有效地轉變為可控的交通信號;后者則是探討在軌道交通系統內各種交通信息與信號控制的有效性與可靠性。三是疏理專業選修課與交通信息工程專業的相關性,精選與交通信息密切相關的專業選修課,如《智能交通運輸系統》《交通控制系統安全與可靠性》《交通控制與管理信息系統》等課程。那些相關性不大的課程,雖然能擴充學生的知識面,但是在選修學分有限的情況下,會導致學生選修的課程缺乏針對性、相關性及連貫性,因此,一些相關性不大的選修課程可以撤銷。

    (二)加強實踐教學環節

    實踐教學體系包括課程實驗、課程設計和實踐環節(畢業設計和社會實習、企業實習、創新能力拓展)等。實踐課程教學的目的是培養和鍛煉學生的實際操作能力、獨立分析和解決問題的能力,以及培養學生的創新能力。交通工程專業(信息方向)為了加強實踐教學環節,除了安排兩門內容不同的案例教學(以講座為主)外,還與企業合作安排兩次目的不同的實習(認識實習與專業實習)。在培養方案中除了配合課堂教學內容安排實驗外,還開設多門學分單獨計算的課程設計(具體可見圖3-1中的實習實踐環節模塊),進一步鞏固和消化所學課程的教學內容,并盡量聯系實際。畢業設計是實踐教學中非常重要的一個環節,在選題上應突出針對性和實用性,盡量與畢業實習內容相吻合。

    (三)加強綜合能力與人格培養

    為了加強綜合能力培養,除了安排好課程教學和實踐教學體系之外,還可以開展多種多樣的課外活動,以便鼓勵與調動學生自主學習的主動性和積極性,培養獨立思考能力和解決問題的能力。例如,舉辦各類知識及科技創新競賽。在課程教學中要大力提倡自學與終身學習精神,提高學生的自學能力。與企業合作建立創新設計基地,激發學生的創新意識,提高其創新能力。另外,與地方政府合作推廣教育園區活動,形成園區文化氛圍,培養學生參與社會活動的能力,進一步提高人格素養。

    三、在實施課程體系改革中需要重點探討的四個問題

    由于“卓越計劃”的培養目標是培養知識、能力、人格全面發展的高級專門人才,起點高、要求嚴,目前還處于試行階段,因此,在實施“卓越計劃”的過程中必定會遇到各種不同性質的問題。從宏觀層面上來思考,建設一支具有改革創新教育理念的教師隊伍,建立長期合作的校企關系,發展友好的國際培養模式是實施“卓越計劃”最迫切需要解決的問題。另外,在試行“卓越計劃”過程中還需要不斷總結課程體系改革方案成功與失敗的經驗,逐步完善面向“卓越計劃”的課程體系建設。

    (一)教師隊伍建設

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>信息技術應用研究：教育信息化、企業信息化、檔案管理信息化、財會信息化、制造業信息化、電力信息化、交通信息化、藝術信息化 

>工程技術：網絡與通信技術、信息安全技術、開發研究與設計技術、人工智能及識別技術 

>多媒體技術及應用：遠程教育、多媒體教學、網絡教研 

>軟件設計開發：軟件工程，程序設計，基于計算機、電子、自動化某個領域的理論與應用研究 

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主要展開的研究工作如下：

（1）借鑒聚類感知的概念，提出基于信息融合技術的交通流聚類感知算法；

（2）通過列舉典型場景，闡述論文所提算法的實現流程。

經大量分析與實驗結果表明，此項研究工作能提供實時、快速、準確的交通流數據，大幅降低市政建設的運營和維護成本，取得的成果將豐富該領域已有理論，且有較好的應用前景。

1 現狀分析

智能交通系統（Intelligent Transportation System，ITS）作為現代交通的新概念，綜合運用各學科理論，將人―車―路―環境系統通過相關技術群（先進的信息技術、數據通信傳輸技術、電子控制技術、計算機處理技術、傳感器技術等）有機地結合為一個運行有序的系統，使其綜合運用于整個交通體系中，從而達到提高交通運輸效率、保障交通安全、改善環境質量、提高資源利用率的目的[1]。其中交通量調查是智能交通系統的基礎。

現行的交通流量檢測主要分出/入口檢測和橫截面檢測，較為先進的技術有以下兩種：

1.1 利用圖像處理與識別技術，通過視頻信號檢測道路交通流量[2]

該系統利用攝像頭作為視頻探頭，由圖像處理設備將模擬信號轉換成數字信號；通過計算機對轉換后的數字圖像進行分析處理，從而識別車輛；當車輛通過“虛擬線圈”時，檢測車流量及相關車輛信息，并將數據傳輸到交通控制中心。

1.2 電子感應器統計

目前主要應用于國外，每1～3公里設置一個橫截面電子感應器，用來統計路網通過數量，同時監控堵車情況。如果兩個感應器之間在短時間內數量出現異常（即堵車或事故），就會自動報警。

上述兩種技術勢必受到諸多客觀因素的影響，如天氣狀況、周邊高建筑群、車輛違規并道、人車混雜等。此外，以上兩種技術的架設及運營成本高，不能覆蓋城市交通的各個角落。針對上述問題，利用聚類感知技術統計交通流信息，大大減低了客觀因素的不良影響，提高了數據收集的實時性、準確性。且由于無線通信網絡的全方位覆蓋和移動通信運營商擴大市場業務的需求，因此所提技術不會對交通檢測系統的架設和運營維護增加成本。

2 基于信息融合技術的交通流聚類感知算法

隨著我國城市移動電話的普及，機動車內乘客基本可以實現“人手一機”。利用移動通信基站群的定位技術，論文提出了基于“手機定位”和“乘客簇聚模型”的交通信息估計算法，基本思想是利用移動通信基站群對轄區內的所有手機進行不間斷定位，通過模糊判斷的方法確定哪些手機位于運動車輛的內部，進而判斷不同手機所歸屬的不同車輛，最后獲得車流信息。無需借助任何傳感器網絡，移動通信基站群就可以像長了眼睛一般，“看到”車流，感知全局交通信息。

根據以上分析，本算法包括：獨立車輛的識別、在路車輛數估計。

2.1 車載手機識別

（1）信息收集。利用通信運營商的基站網絡定位功能采集道路沿線手機的位置、速度、加速度，進而得出隨時間變化的曲線。

（2）信息判斷。一般的車載手機具有如下特征：①速度應大于30 km/h；②位于城市公共交通路段上。

通過收集到的手機信息，將不滿足上述條件的手機排除，得到較為準確的車載手機，即可獲知城市道路交通流狀態，用于對實時路況進行智能分析。例如：通過衛星定位及相關檢測技術獲取的基本道路車輛分布情況與利用通信網絡定位手機信息的結論基本保持一致。

2.2 聚類分析[3]

將手機的位置分布、速度和加速度作為基礎信息，并認為在一定時間內，位置L、速度V、加速度A分別始終保持在一定區間內的手機屬于同一輛車（如圖1所示）。

①根據手機參數（位置L，速度V，加速度A）判斷是否歸屬同一輛車；

②依據聚類分析算法（如圖2所示）判斷監控路段內車輛的構成。

先將每個手機看成一個個獨立的聚類，稱為原子聚類，然后查找每個原子聚類最近的一個原子聚類，若該兩個間距小于最小類間距離，則合并為一個聚類。以此類推，直到所有對象均聚合為一個類為止。

2.3 聚類算法

根據以上參數，可以得到關于手機位置L、速度V、加速度A的矩陣X，如公式①所示。

手機距離矩陣D，其中的每個元素dij表示手機i與手機j在m維空間上的距離。手機i與手機j的距離彼此接近時，該數值接近0；該數值越大，表示手機i與手機j之間的距離越遠，如公式②所示。

根據同輛車上車載手機位置、速度、加速度較接近，將距離矩陣中距離最小的兩個類合并，求取新的距離矩陣；重復以上操作，直至滿足一定聚類閾值時，聚類結束，同時獲得類別數（即在路車輛數）。

聚類過程中記錄每次合并類的手機ID號，聚類結束的同時獲得手機ID所屬車輛及每輛車的車載手機數量。

3 仿真結果及分析

采用微軟公司第三代高性能計算平臺Windows HPC Server 2008 R2中的Job Manager監視數據[4]，對基于信息融合技術的交通流聚類感知算法仿真過程如下：

（1）創建Active Directory域，并在域內部署一萬個計算節點（node）；

（2）將節點放置在集群內；

（3）用XLL隨機為每一個節點賦值，包括位置L，速度V，加速度A；

（4）通過Excel宏計算和SOA功能，將速度差小于1 m/s，加速度差小于0.5 m/s2，位置差小于3 m的節點歸為一類，并將結果返回；

（5）將計算出的同類節點放在同一節點組內；

（6）根據實際需求（如不同用戶之間最短距離），對步驟（4）和（5）進行循環；

（7）利用Job Manager監視數據，根據節點的速度V，將其劃分為5個不同等級，按由深到淺的顏色生成熱圖（如圖3所示）。

4 算法應用

4.1 公交動態調度監控

對于某特定公交車而言，運行線路是固定的，它沒有路徑選擇問題。公交控制中心利用聚類感知技術提供的檢測數據（包括客流量統計和公交線路擁堵情況），預測發車頻率。一方面便于公交車避開擁塞路段，防止大型公交車加劇特定路段的阻塞，避免阻塞的惡性循環；另一方面，公交公司可以通過無線通信平臺向各個公交站點發送公交系統動態信息。該業務使乘客掌握及時的公交動態信息，在第一時間選擇最快捷、最舒適的公交線路出行，提高了公交系統的運力和效率，緩解了城市交通的壓力。

4.2 私家車最快路徑選擇

基于信息融合技術的聚類分析算法，力求通過一個無線感知處理系統生成一個實時交通路況圖，從而幫助車輛選擇合適路徑，充分利用當前道路，實現緩解阻塞、疏導交通的作用，提升城市整體應對突發交通事故的能力。

權威媒體調查表明，私家車出行要求集中在兩點：選擇最短路線或者最快路線。最短路線容易選擇，而最快路線可以由服務器利用基于手機聚類分析所得的動態電子地圖為司機提供行駛建議。在熱點路段嚴重堵塞時，這一點尤為重要。

4.3 智能交通信號燈配時的應用

由交通控制中心通過線路統一調整各大路口處交通信號燈的配時及優化[5]。關于各路段信號燈準確配時的方法（如圖4所示）：

（1）由手機聚類方法，計算出道路車流量L和車流速度V；

（2）要解決紅色路口處交通信號燈的配時問題，還要找到周邊路口的分流情況，從而確定主干道車流

量變化系數θ，以便較準確地確定出信號燈的配時比例，如公式③、公式④所示。

5 結束語

結合成熟的無線通信網絡和聚類感知技術，提出基于信息融合技術的交通流聚類感知算法，對交通檢測系統提供了實時可靠的數據支持，對構建龐大的智能交通系統提供了技術保障。實驗結果表明，算法有效解決了城市交通擁堵問題，包括車輛調度、路徑選擇和自動化交通指揮等。

基于移動通信運營商的網絡平臺整合了用戶信息，替代了傳統的密集傳感器網絡，節省了架設成本，給系統帶來了超越以往的性能。現有的城市交通多采用人力的、經驗性的疏導和模型計算相結合，無法準確系統地反映實時交通流情況。聚類感知技術可以解決這一問題，實現基于信息融合的整體化智能交通系統。

參考文獻

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[2] 金會慶，徐雪，周荷琴，宋揚，郭華，劉禹國，羅文其.基于視頻的復雜路口車流量檢測方法[A].第三屆中國智能交通年會，2007.

篇8

文獻從鏈路連接特性、網絡連通性和網絡中心性等三個方面分析網絡連通特性。

上述研究中存在一些問題：在理論分析中，假設車流服從指數分布，然而，真實車輛的時空分布及其運動絕不可能是完全隨機的，而且都是建立在節點具有固定通信半徑的理想路徑損耗信道模型的基礎之上。在仿真研究中，采用的移動模型可能與真實車輛交通環境相差甚遠，比如隨機路點模型、曼哈頓模型等。這與現實車載自組織網絡中真實的環境存在較大差異，從而導致這些研究結論只能為實際的VANET部署提供有限的指導意義。另外，大部分研究中都沒有考慮移動網絡的動態時空特性，僅僅研究了網絡的部分靜態特征。事實上，VANET為含有時間的復雜網絡，也稱為動態網絡。

移動模型被廣泛應用于VANET相關協議和算法的性能評價中。智能駕駛模型（Intelligent Driver Model， IDM）由Treiber等，因此，本文采用IDMLC研究車載自組織網絡的動態連通特征。

1 IDMLC

其中：al-a為當前車輛移動變道后的加速度增量，acur-alcur為當前車道尾隨車輛加速度的損失，anew-alnew為候選車道車輛加速度的損失。當車輛向右變換車道時將加上abias，而向左變換車道時則減去abias，p為禮貌參數。athr表示變道最小加速度增益閾值，車輛變道后要保證車道上后面的車輛不需要明顯的剎車行為，即減速度必須大于安全值asafe。

3.2 VANET連通特征分析

仿真實驗中車輛數的初始值為200，仿真時間為500s，考慮到系統初始時存在的不穩定性，對100s以后的數據進行分析研究。圖1（a）～（d）分別為t=100s、200s、300s和400s，通信半徑為220m時網絡拓撲的瞬時結構，圖1中可連通節點用線段連接。

連通分支的數目是刻畫網絡連通性能的主要參數，圖2為不同通信半徑下的連通分支數隨時間的變化。由圖2可知當通信半徑比較小時，網絡連通分支數較多，網絡分割現象較為嚴重，無法形成較大規模的連通分支；  本文由WwW. dyLw.neT提供，第一 論 文 網專業寫作教育教學論文和畢業論文以及服務，歡迎光臨dyLw.nET隨著網絡半徑的增大，連通分支數減少，且當通信半徑比較大時，連通分支數變化率會急劇下降。利用QQ圖鑒別樣本數據是否近似于正態分布，檢驗結果如圖3（a）～（d）所示，QQ圖上的點近似地在一條直線附近，同時用T檢驗進一步驗證得出連通分支數服從正態分布。

圖4（a）～（d）分別為不同半徑時連通分支數的累積分布函數F（x），當通信半徑為60m時，網絡的連通分支數大于75的占80%，這時網絡分割嚴重，存在大量孤立節點，很多節點之間無法通信；當半徑增大為300m時，連通分支數大于13的占10%，這充分說明了通信半徑對網絡連通性的影響。圖5為平均連通分支數與通信半徑之間的關系，用指數函數擬合得到曲線為（r）=-97.84r0.1821+285.7，各參數95%的置信區間、和方差（Sum of Squares for Error， SSE）、確定系數Rsquare、均方根誤差（Root Mean Square Error， RMSE）的值如表2所示，Rsquare=0.9995，說明擬合效果很好。

在網絡受到持續的攻擊時，最大連通子圖（分支）規模大小是測量網絡連通功能一個重要的量。在這個子圖內所包含的節點比其他子圖的都多，并且任意兩個節點之間都存在連接通路，通常用節點數來表示這種最大連通分支規模，它與網絡連通性長度，共同作為復雜網絡連通性和穩定性的一種度量。圖6為不同通信半徑時最大連通分支的規模的變化，當半徑為60m、140m、220 m和300m時，其均值分別為12.0375，23.9600，61.9700和128.2800，標準差分別為4.9042，6.8341，21.1698和21.2213，變異系數為0.4074，0.2852，0.3416和0.1654，可見當半徑較小時，變異系數越大，其相對變化率越大；反之則最大連通分支規模的變化率越小。由圖7知，連通率隨傳輸半徑增加而增大，特別是半徑較大時，曲線變化很快，可以達到較高的連通率。通信半徑和連通率之間的關系可用高斯函數表示（r）=2.186e-（r-551.4255.1）2，其余擬合參數如表2所示。

當網絡頻繁分割時，可用網絡連通性長度來描述其連通特征，圖8給出了不同通信半徑時連通性長度隨時間的變化曲線；圖9為平均連通性長度圖9為平均連通性長度隨通信半徑的變化曲線此處語句不太通順，請作相應調整。  本文由WwW. dyLw.neT提供，第一 論 文 網專業寫作教育教學論文和畢業論文以及服務，歡迎光臨dyLw.nET。通信半徑較小時，網絡連通性長度很大，這是由于網絡嚴重分割，故拓撲結構很不穩定，網絡的連通性得不到保證；隨著通信半徑的增加，連通性長度迅速減小，當半徑大于200m時，趨于平穩。通信半徑和連通性長度之間的關系可用函數（r）=3306r-0.8603-18.33近似表示，其余參數如表2所示，確定系數的值接近于1，表明該函數能較好地描述通信半徑與平均連通性長度直接之間的關系。

4 結語

在VANET中，連通性對于分析整個網絡性能來說十分重要，尤其是在增強安全性和舒適性方面的應用。本文基于IDMLC對車載自組織網絡動態連通特征作了研究，仿真結果分析表明當通信半徑比較小時，網絡分割研究嚴重此處語句不通順，請作相應調整。，連通性差，增加通信半徑可有效改善VANET的連通性；另外，研究了網絡連通分支數的統計特征。真實車載自組織網絡拓撲連通性呈現怎樣的特征？根據連通特征，建立合理的連通性數學模型，為VANET路由協議設計、數據分發機制、移動性管理等方面的研究提供理論支撐，這些將是下一步工作。　參考文獻：

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篇9

一．前言

根據有關部門的調查和統計結果，我們可以知道，目前世界上大約有六百個城市已經開始或者計劃建設無線城市網絡，從而滿足人們的寬帶公共接入、公共安全和公共服務的需要。現在無線城市網絡建設開始在中國內地興起，并已經成為了一種趨勢，而且中國的無線城市網絡建設方案中提到了北京、上海等大城市，同時青島等一些城市已經開始了無線城市網絡建設的試點工作。現在在全國范圍內已經掀起了無線城市網絡建設的運動，各個大小城市都在進行這方面的建設或者是論證工作。我們可以發現，中國的無線城市網絡建設并不是由電信部門主導的，而是由政府發起的。原因是目前的無線城市網絡建設并沒有一個比較清晰的盈利模式，很多的電信運營商就望而卻步了。因此，本文主要是從無線城市網絡的特點出發，提出建設無線城市網絡的策略。

二．無線網絡城市的特點分析

無線城市網絡具有其自己的特點，這個特點主要是在與有線寬帶對比的得出的，大體可以將其特點概括為：各個城市的無線網絡建設，從其城市的基本經濟結構、區域布局，以及各個城市的無線網絡建設的策略出發，將城市的無線網絡建設成為一個，任何人、任何的事物、在任何的時間和地點都可以毫無阻礙的連接通信，實現較高水平的信息化社會。當然我們可以將其具體分為以下幾點：

1.網絡隨處都有

包括高速的寬帶網絡、高覆蓋的移動網絡、傳感器網絡以及3I／3C融合網絡等，這些網絡必須要在城市的每一個角落都可以連接到。

2.無線網絡的服務無處不在

也就是說無線網絡的必須是全方位的，具體的服務包括人性化電子政務、智能化增值服務、多類型信息內容服務等。

三．無線網絡城市的應用

網絡主要是用來應用的，無線網絡也是如此這樣。許多的電信運營商都將應用擺在一個非常重要的位置，無線網絡的應用也是無線城市網絡建設的重點。當今的無線城市網絡的應用范圍很廣，但是主要總結起來，包括以下三個方面的應用。

1.政府方面的應用

無線城市網絡在政府方面的應用主要包括以下三個方面：

（一）應用于公共服務，即應用于公共圖書館無線網絡接入以及資料搜索、還有實時的道路交通的影像信息，也就是我們說的電子眼。

（二）應用于公共安全，即無線網絡應用于公共場所的監控。對于緊急事件的無線通信以及對于警務的實時查詢等。

（三）應用于教育服務領域，通過無線城市網絡就可以容易的進行遠程教育、遠程視頻講座及進行遠程的學習交流直播。

（四）應用于電子政務領域，無線城市網絡可以有效的幫助政府進行現場辦公，進行有關資料表格的實時無線下載。

2.企業方面的應用

（一）應用于企業的零售、物流領域，無線城市網絡可以幫助企業現場為客戶服務，現場查詢貨單，現場進行庫存管理。

（二）應用于制造業領域，無線城市網絡可以對制造企業的廠房進行實時監控，對設備進行實時的維護，以及對工廠進行有效的實時在線管理。

（三）應用于金融保險業領域，無線城市網絡可以實時進行報單的提交，實時進行金融查詢和交易。

3.個人方面的應用

（一）可以即時通信，無線城市網絡可以方便人們進行上網，進行QQ、MSN等通信軟件的即時接入，方便人們的通信。

（二）方便人們商務辦公，無線城市網絡可以幫助人們進行無線的網絡辦公，這樣就可以隨時隨地洽談生意，隨時進行股票交易等。

（三）方便人們獲取資訊，無線城市網絡可以使人們隨時了解新聞，隨時關注時事，進行資料搜索，隨時隨地掌握最新資訊。

（四）方便人們休閑娛樂，人們可以利用無線城市網絡看視頻，打游戲，網絡聊天等。

四．無線城市網絡的建設策略分析

一直以來，無線城市都被定義為是利用WiFi、WiMAX等寬帶無線接入技術，建設覆蓋整個城市或城市主要地區的寬帶接入網。眾所周知，自2004年以來，就一直延續這個模式在進行無線城市的建設，結果可想而知，一敗涂地。

WiFi，本來就是局部熱點覆蓋的技術。WiMAX也只是廣域覆蓋的技術，都不是全程全網的技術。WiFi相對而言．發展較好，現在基本每臺筆記本都內置WiFi。大部分智能手機也有WiFi的功能。WiFi上網非常方便，但是WiFi的維護困難，沒有集中的網管，而且由于覆蓋范圍的問題，經常放在一些公共的設施，如道路電線桿、書包亭上。壞了，不知道；搬動了，也不知道，沒法管理。而且供電也是問題。WiMAX雖是廣域覆蓋的技術，但是產業發展成為瓶頸，曾經刮起一片熱潮。

此外，澳大利亞也放棄全國原有的WiMAX建設導致整個WiMAX陣營基本全軍覆沒。沒有訂單，就意味著沒有前景。所以單一采用WiFi、WiMAX技術建設出的“無線城市”經無數實例證明是錯誤的，這個模式下建設的無線城市無成功案例可尋。綜合考察無線城市的需求、特點，無線城市的建網方案如下：

1. WiFi熱點接入

無線城市發展的第一步是要滿足熱點區域的覆蓋，如街道辦事處、醫院、學校、政府辦事處、機場、會展、酒店、連鎖餐飲、寫字樓、學校、商場、圖書館，樓宇等，這與WiFi技術的特點相契合。即固定區域高速覆蓋。

2．移動網廣覆蓋

在無線城市發展的中后期。從挖掘市場潛力以及保證用戶使用粘性的角度來看，無線城市必須提供全程全網的覆蓋及業務，來滿足用戶的需求。就中國電信而言，CDMA本身就是為個人客戶而設計的，可無縫切換漫游。同時技術成熟、產業完善、聚合各大運營商強大的技術支撐團隊，可有力地挖掘和提升移動網絡的使用發展空間，如終端的定制、設備的規格制定及組織研發等。

下面以中國電信的移動網絡為例，從網絡覆蓋的角度說明WiFi與移動網如何共同覆蓋的組網，以及他們之間的關系。WiFi區域熱點覆蓋。CDMA2000 1X全網無縫覆蓋。CDMA2000 1X EV―DO Rev.A部分熱點區域廣覆蓋。當然目前來看。在大城市所建設的無線城市中，CDMA2000 1XEV―DO Rev.A也是全覆蓋的網絡。具體如下圖所示。

圖一 WiFi與移動網共同組網示意圖

3．移動網+WiFi的融合

中國電信在獲取C網業務經營牌照后，成為全業務運營商，將綜合WLAN的局部熱點優勢和C網掌上寬帶的覆蓋優勢。做好兩者的融合，拓展多元化接入手段，實現無線信號城市全方位立體覆蓋，為客戶提供隨時隨地的無線互聯網接入服務。對于中國移動和中國聯通，也推薦采用移動網絡加WiFi的方式，充分發揮各自的優勢。以避免出現單一WiFi或WiMAX建設無線城市的誤區。

五．結束語

無線城市網絡建設是現代城市發展的新要求，對于城市的發展具有重要的作用。無線網絡城市在中國的建設，必將對中國的城市發展產生巨大的影響。

參考文獻：

[1]周國豪 無線城市建設策略與WLAN網絡規劃部署方法研究 [學位論文]2010 - 北京郵電大學：電子與通信工程

[2]潘毅明 陳文 沈世錦 無線城市的覆蓋策略研究 (被引用 5 次) [期刊論文] 《電信科學》 ISTIC PKU -2008年5期

[3]高穎 面向共用信息平臺的交通信息系統關鍵技術及應用研究 [學位論文]2004 - 吉林大學：交通信息工程及控制

[4]黃沛江 王斌 溫慶華 TD-LTE無線規劃建設策略初探 [會議論文] 2011 - 2011 TD-LTE 網絡創新研討會

篇10

1. 引言

高速公路機電系統是發揮道路設施交通功能的主要輔助管理系統，是對高速公路實施現代化管理的主要工具。高速公路機電系統主要由高速公路監控、收費、通信、照明、供配電和隧道安全運行保障等子系統構成。各子系統之間與系統內部由通信網聯系。

2. 高速公路監控系統

2.1 高速公路監控系統，是采用現代化的手段對全線交通流量、交通狀況、環境氣象、設施運行狀態進行檢測，按照一系列智能控制規則和策略產生控制方案及控制手段，調整道路交通流的狀態，進而實現控制交通流量、改善交通環境、減少交通事故，達到安全、舒適、快捷的運輸目的。

為實現這一目的，監控系統必須具備最基本的三個功能：（1）采集交通流數據，判斷交通狀態：（2）根據交通狀態，實施控制策略，決定控制參數；（3）執行控制策略，將控制參數作用于交通流。

2.2 根據高速公路監控系統的功能要求和設備特點，監控系統可分為如下功能子系統：

2.2.1 信息采集子系統：該系統的功能是獲取交通信息原始數據，通過視頻車輛檢測器、超聲波檢測器、紅外檢測器、檢測線圈、通信設備等形成的交通量采集子系統，獲得各段道路的交通量數據。

2.2.2 交通控制子系統。

交通控制子系統包括：交通控制目標、交通控制方法、交通控制參數。控制參數以一定的控制形式作用于交通流。根據控制形式的不同，控制方法可以分為匝道控制和主線控制兩大類，而匝道控制又可以分為：入口匝道定時調節控制、入口匝道整體定時控制、入口匝道交通感應控制、入口匝道匯合控制。

2.2.3 交通誘導信息顯示子系統。

交通誘導子系統包括可變限速誘導系統，依靠埋設在道路兩側或中間的可變限速標志，進行整條道路的車速優化處理，使車輛以均勻的密度分布在高速公路上；可變情報板系統則提供更為具體的誘導信息，向車輛提供準確的交通狀態和警告、指揮信息。顯示子系統包括控制中心通過電視墻或者大屏幕投影再現重要地段的攝像機和視頻傳輸設備獲取的視頻實時數據，和能見度、溫度、濕度、風向、風速、雨雪等視頻數據，并根據需要可對視頻數據進行抓拍記錄；通過設在路邊的緊急電話獲取緊急救援信號。

2.2.4 中央控制設施子系統。

中央控制設施子系統的主要組成設備有：計算機及其外部設備、大屏幕圖形顯示板、控制臺、電話總機臺、不停電電源UPS設備等。

2.2.5 計算機網絡子系統。

計算機網絡子系統將其他子系統通過計算機網絡連接為一個整體，使之真正成為一個功能強大的有機系統。計算機網絡系統包括：計算機設備、網絡連接設備、計算機操作系統、數據庫系統、計算機網絡管理、監控系統應用程序。

3. 高速公路通信系統

高速公路通信系統主要由以下幾部分組成：主干線傳輸、業務電話、指令電話、緊急電話、數據傳輸、圖像傳輸、廣播、通信電源和通信管道。

高速公路通信系統作為高速公路機電系統的支撐系統，在整個高速公路管理中處于非常重要的位置，它主要承擔以下三方面的任務：

3.1 承擔監控系統和收費系統的數據、語音、圖像等各類信息的傳輸任務，使監控系統和收費系統真正成為系統而正常運轉。

3.2 承擔高速公路內部各業務部門和管理部門的業務聯系，如事故增援、道路設備設施的維修等。

3.3 承擔高速公路內部的監控中心、收費中心、業務部門和管理部門與外界的聯系。

4. 高速公路收費系統

收費系統的主要功能包括：收費****通量統計和車輛分型，按標準收取通行費并發放收據，匯總、整理與收費有關的數據和交通量數據，傳送到收費廣場、收費管理中心、監控中心等各級管理部門的上一級計算機進行處理，編制各類管理報表和進行數據分析，保存重要數據，并根據監控中心的命令，對出入高速公路的車輛進行控制和調節。

5. 高速公路配電照明系統

高速公路照明系統一般包括主車道照明、廣場照明和隧道照明三部分。在運輸繁忙、事故多發、重要路段以及隧道中設置主線照明，可以改善夜間與隧道中的行車環境，降低交通事故的發生率；在收費廣場采用高桿照明，可以保證收費車輛的安全交匯和排隊；并且照明系統的設置可以使道路監控攝像機充分發揮夜間監視的作用。

6. 結語

高速公路機電系統是以電子、電氣、控制、通信、機械和交通工程等技術為基礎的綜合性大系統，它主要由監控、通信、收費、配電照明等系統組成。本文重點研究了監控系統的原理、監控過程、各子系統功能與系統間的關系等，并分析了通信、收費、配電照明等系統的結構與功能要求。

參考文獻

［1］ 吳偉國，張平樂，王帆.淺談機電系統建設與高速公路智能化［J］.湖南交通科技，2007，33(4):142～144.

篇11

高速公路機電系統是發揮道路設施交通功能的主要輔助管理系統，是對高速公路實施現代化管理的主要工具。高速公路機電系統主要由高速公路監控、收費、通信、照明、供配電和隧道安全運行保障等子系統構成。各子系統之間與系統內部由通信網聯系。

2. 高速公路監控系統

2.1 高速公路監控系統，是采用現代化的手段對全線交通流量、交通狀況、環境氣象、設施運行狀態進行檢測，按照一系列智能控制規則和策略產生控制方案及控制手段，調整道路交通流的狀態，進而實現控制交通流量、改善交通環境、減少交通事故，達到安全、舒適、快捷的運輸目的。

為實現這一目的，監控系統必須具備最基本的三個功能：（1）采集交通流數據，判斷交通狀態：（2）根據交通狀態，實施控制策略，決定控制參數；（3）執行控制策略，將控制參數作用于交通流。

2.2 根據高速公路監控系統的功能要求和設備特點，監控系統可分為如下功能子系統：

2.2.1 信息采集子系統：該系統的功能是獲取交通信息原始數據，通過視頻車輛檢測器、超聲波檢測器、紅外檢測器、檢測線圈、通信設備等形成的交通量采集子系統，獲得各段道路的交通量數據。

2.2.2 交通控制子系統。

交通控制子系統包括：交通控制目標、交通控制方法、交通控制參數。控制參數以一定的控制形式作用于交通流。根據控制形式的不同，控制方法可以分為匝道控制和主線控制兩大類，而匝道控制又可以分為：入口匝道定時調節控制、入口匝道整體定時控制、入口匝道交通感應控制、入口匝道匯合控制。

2.2.3 交通誘導信息顯示子系統。

交通誘導子系統包括可變限速誘導系統，依靠埋設在道路兩側或中間的可變限速標志，進行整條道路的車速優化處理，使車輛以均勻的密度分布在高速公路上；可變情報板系統則提供更為具體的誘導信息，向車輛提供準確的交通狀態和警告、指揮信息。顯示子系統包括控制中心通過電視墻或者大屏幕投影再現重要地段的攝像機和視頻傳輸設備獲取的視頻實時數據，和能見度、溫度、濕度、風向、風速、雨雪等視頻數據，并根據需要可對視頻數據進行抓拍記錄；通過設在路邊的緊急電話獲取緊急救援信號。

2.2.4 中央控制設施子系統。

中央控制設施子系統的主要組成設備有：計算機及其外部設備、大屏幕圖形顯示板、控制臺、電話總機臺、不停電電源UPS設備等。

2.2.5 計算機網絡子系統。

計算機網絡子系統將其他子系統通過計算機網絡連接為一個整體，使之真正成為一個功能強大的有機系統。計算機網絡系統包括：計算機設備、網絡連接設備、計算機操作系統、數據庫系統、計算機網絡管理、監控系統應用程序。

3. 高速公路通信系統

高速公路通信系統主要由以下幾部分組成：主干線傳輸、業務電話、指令電話、緊急電話、數據傳輸、圖像傳輸、廣播、通信電源和通信管道。

高速公路通信系統作為高速公路機電系統的支撐系統，在整個高速公路管理中處于非常重要的位置，它主要承擔以下三方面的任務：

3.1 承擔監控系統和收費系統的數據、語音、圖像等各類信息的傳輸任務，使監控系統和收費系統真正成為系統而正常運轉。

3.2 承擔高速公路內部各業務部門和管理部門的業務聯系，如事故增援、道路設備設施的維修等。

3.3 承擔高速公路內部的監控中心、收費中心、業務部門和管理部門與外界的聯系。

4. 高速公路收費系統

收費系統的主要功能包括：收費通量統計和車輛分型，按標準收取通行費并發放收據，匯總、整理與收費有關的數據和交通量數據，傳送到收費廣場、收費管理中心、監控中心等各級管理部門的上一級計算機進行處理，編制各類管理報表和進行數據分析，保存重要數據，并根據監控中心的命令，對出入高速公路的車輛進行控制和調節。 轉貼于

5. 高速公路配電照明系統

高速公路照明系統一般包括主車道照明、廣場照明和隧道照明三部分。在運輸繁忙、事故多發、重要路段以及隧道中設置主線照明，可以改善夜間與隧道中的行車環境，降低交通事故的發生率；在收費廣場采用高桿照明，可以保證收費車輛的安全交匯和排隊；并且照明系統的設置可以使道路監控攝像機充分發揮夜間監視的作用。

6. 結語

高速公路機電系統是以電子、電氣、控制、通信、機械和交通工程等技術為基礎的綜合性大系統，它主要由監控、通信、收費、配電照明等系統組成。本文重點研究了監控系統的原理、監控過程、各子系統功能與系統間的關系等，并分析了通信、收費、配電照明等系統的結構與功能要求。

參考文獻

［1］ 吳偉國，張平樂，王帆.淺談機電系統建設與高速公路智能化［J］.湖南交通科技，2007，33(4):142～144.

篇12

近年來，隨著國民經濟的迅速發展，我國的交通運輸事業得到了空前迅猛的發展。特別是我國的陸上交通，從國道、高速公路到地方公路等不同級別的公路組成了輻射全國的公路網。與此同時，城市道路建設也有了較大發展。城市干線的建設、交通管理設備的更新和增加，使得城市交通條件有所改善。然而隨著社會經濟高速發展和交通機動化水平的迅速提高，城市交通問題日益嚴峻，交通阻塞，交通事故頻繁發生，簡單地進行道路擴建已經無法完全解決現今的交通問題。如何在不同城市建立行之有效的智能運輸系統，如何快捷地進行交通監控、交通調度和交通控制已經成為當前亟待解決的問題[2]。

智能交通系統(Intelligent Transportation System，簡稱ITS)是將先進的計算機技術、信息技術、通信技術、控制技術和人工智能等有效地綜合運用于交通運輸、服務控制和車輛制造等，把車輛、道路、使用者緊密結合起來，形成一種實時、準確、高效的綜合運輸系統。在公路運輸領域，該系統將采集到的各種道路交通信息及服務信息經交通管理中心集中處理后，傳輸到公路運輸系統的各個用戶，出行者可以實時選擇交通方式和交通路線，交通管理部門可自動進行合理的交通疏導、控制和事故處理；運輸部門可隨時掌握車輛的運行情況，進行合理調度[3]。由此可見，道路交通信息如車流量、車型、車速、車輛運行軌跡等基本交 通參數的獲取是ITS發揮作用的前提和基礎。在實際的城市交通環境中，尤其是在我國這樣典型的混合交通系統中，非機動車和行人是城市交通的主要參與者之一，與機動車輛共同構成交通主體。在混合交通中，非機動車的數量達到了交通總量的

25％一55％，且非機動車以自行車為主。在未來相當長的一段時間內，機動車、非機動車與行人組成的混合交通流仍將是我國城市交通的顯著特征。而目前開展的城市交通系統研究中，把車輛作為重點，而很少考慮非機動車和行人交通，因此研究混合交通流的交通數據檢測對實現安全高效的城市交通具有重要意義。

由表1可以看出沒有一種信號檢測系統能完美的適用于所有的應用。它們都有自己的優勢、勢和特殊的應用范圍。基于視頻圖像的交通參數提取方法是近年來出現的一種新的交通參數獲取方法。基于視頻的交通參數提取系統是由攝像機、計算機處理技術、微處理器或工控機構成，設計圖像處理、計算機視覺、模式識別、信號處理及信息融合等多個知識領域，與其它交通參數提取方法相比，基于視頻圖像的交通參數提取方法具有眾多優點[4]：

表1：各種典型交通檢測技術優缺點比較[6]

1.無需破壞路面，安裝簡單，維護容易，可以有效利用公路網上已有的視頻設備，這將大大節省開支。

2.覆蓋面積大，一套視頻參數提取設備能夠同時檢測幾條車道。

3.獲取的交通信息量豐富，可以多車道檢測車流量、車型、占有率、車速、停車時間、停車排隊長度等交通信息，還可以獲取常規檢測器無法得到的車輛運行軌跡，以及大范圍的交通現場信息。

4.對視頻圖像場景內的交通狀況進行實時智能監控。

5.為交通管理部門提供可視圖像。

雖然視頻檢測有受外界環境影響大、檢測準確率較低等缺點，但相比與其它方法，視頻檢測具有更大的優越性、隨著計算機硬件和軟件技術的發展，視頻檢測已逐漸成為交通流參數檢測中的一種新興的主流技術。混合交通流視頻檢測系統主要由交通目標檢測、目標跟蹤、目標分類和交通參數提取四大模塊組成。在攝像機拍攝得到交通場景的視頻圖像序列的基礎上，首先是對圖像序列進行感興趣區域提取，得到圖像背景和運動交通目標，然后根據目標的形狀、位置、速度、運動方向等特性實現目標跟蹤，再對目標的形狀和運動特性進行分類，最后提取其交通參數并保存成文件[5].

二、技術路線

混合交通流視頻檢測系統主要由交通目標檢測、目標跟蹤、目標分類和交通參數提取四大模塊組成，流程下圖所示。在攝像機拍攝得到交通場景的視頻圖像序列的基礎上，首先是對圖像序列進行感興趣區域提取，得到圖像背景和運動交通目標，然后根據目標的形狀、位置、速度、運動方向等特性實現目標跟蹤，再對目標的形狀和運動特性進行分類，最后提取其交通參數并保存成文件[1]。

技術路線如圖所示：

三、實現方法

（一）交通目標提取方法

在交通背景中，運動目標顏色和亮度不同，隨著時間推移位置產生變化，并且一般都有清晰的邊緣。從顏色亮度入手，可以用背景差法，對視頻圖像序列進行時域分析，也就是分析視頻幀序列在同一位置的像素變化；從目標的運動性入手，可以用幀差法，提取運動目標；從邊緣、面積、紋理等目標特征入手，可以對視頻幀進行圖像分割，從而更好地提取交通目標[4]。

具體流程如下：

（二）背景重建方法

利用輸入的長度為N的圖像序列來進行背景重建。由于每一幅圖像都是由前景和背景組成,將各幅圖像的共同背景區域提取出來,就可以拼接成一幅完整的背景,拼接公式如下:

(1)

其中∪表示圖像拼接算子,b(k,k+1,x,y)表示第k幅和第k+1幅圖像的共同背景區域。至此,只需區分出每幅圖像的前景和背景即可實現真實背景的重建。對于2幅圖像差分后的結果,顯然屬于背景的區域能量值幾乎為0,屬于前景的區域能量則較大;同時,背景區域的灰度概率密度函數分布具有高斯特性,而滿足高斯分布的隨機變量四階統計量為0[7,8]。根據上述內容,使用下面的算法來確定背景區域:

首先對第k幅和第k+1幅圖像做差分運算

d(x,y)=fk(x,y)-fk+1(x,y)

將結果分成C個子塊,每塊大小為W×W,記為{Bk(i)}(i=0,1,…,C-1)。求出每個子塊的能量E和四

階統計量H4

如前所述只要考察E(Bk(i))和H4即可判斷出該子塊是否為背景。即如果同時滿足

E(Bk(i))

則該子塊屬于背景。當有多個子塊滿足條件時,可以取其平均以得到更好的背景圖像。

（三）目標跟蹤方法

利用背景重建算法重建背景圖像后,用當前道路的視頻圖像與背景做差分,得到初步的二值圖像,再運用圖像處理的算法[9]即可提取出當前圖像中的目標區域。為了實現目標跟蹤,需要對2幀圖像分別與背景差分后提取目標的結果進行分析[11]。

(1)只出現在前一幀中或只出現在后一幀中。這2種情況分別是運動目標離開和進入檢測區域,無需進行跟蹤。

(2)在2幀中都存在且分割正確。對于這種情況,首先采用α-β-γ濾波器對目標的形心位置進行預測跟蹤,最大限度的壓縮搜索空間,提高運算速度,其參數選取文獻[10]提出的約束關系。其濾波方程、預測方程和矩陣表

達式分別為式(6)、式(7)、式(8):

計算l獲得顏色直方圖。至此就可以對2個目標的顏色相似度進行比較和匹配,此處采用歐式距離,距離越小表示相似度越高:

D(Hpre,Hcur)=[(Hpre-Hcur)(Hpre-Hcur)T]=[∑i(hpre[ci]-hcur[ci])2] (13)

H=(h[c1],h[c2],…,h[ck],…),

h[ci]―第i種顏色的像素出現的次數。

判斷出該目標的形心位置位于第k+1幀融合目標形心位置的右上方,則在第n+1幀融合目標的右上區域搜索進行顏色相似度匹配,將相似度最高的區域中心作為實際目標的形心,即與第k幀中的b框匹配,這樣就可以把融合的目標成功的分開,做出正確的跟蹤[11]。

四、總結

通過對混合交通流視頻圖像檢測的研究，結合智能交通研究對交通數據的實際需求，建立基于視頻的混合交通流檢測系統，實現對混合交通流下不同交通目標的分類。將交通目標根據研究重點分為六類：行人、人群、自行車、自行車群、電動自行車、汽車。完成對混合交通流下交通目標的分類。從而為交通設施的合理利用及交通事故的提前預警，交通堵塞的合理疏導提供必要的理論依據。

安徽三聯學院院級科研項目成果(2010005)

[參考文獻]

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篇13

1.高速公路運營管理的內容和特點

（1）交通管理。交通管理的任務就是利用先進的技術手段檢測、控制、誘導交通流量，維護交通秩序，保障交通安全和道路暢通，對違章行為進行糾正和處罰。

（2）養護管理。養護管理的任務是對高速公路道路、橋梁及交通工程設施進行定期和不定期的保養和修復，以保證其正常的使用功能。

（3）收費管理。收費管理的主要任務是按國家批準的收費政策和價格向通行車輛收取足夠的通行費，同時對營私舞弊、偷逃通行費的行為進行稽查。

（4）路政管理。路政管理的任務是貫徹實施國家和地方的有關法律、法規，保證高速公路路產完整，維護高速公路路權不受侵犯，保護高速公路設施不受破壞。

（5）服務區管理。服務區管理的目的是利用高速公路已有的餐飲、住宿、休息、娛樂、購物、加油、維修、停車、通信等設施，向用戶提供舒適、方便的全天候服務。

2.系統基本組成概述

高速公路機電設備信息管理系統是發揮道路設施控制與管理功能的主要輔助系統，是對高速公路機電設備實施現代化管埋(實時和數據管理)的主要工具。機電設備信息管理系統是包含多個子系統，以電子、電氣、控制、通信、機械和交通工程等技術為基礎的綜合性大系統，它由控制、收費、通信、照明、供配電和安全運行保障等子系統組成。子系統內部和各子系統間由通信網聯系，其中，機電設備信息管理系統為計算機控制系統，通過光纜數字通信連結成遠程計算機網絡，各網絡間信息共享。

二、機電設備管理內容

1.處理

設備的滑動、轉動部分要根據設備的工作需求上油，如：打印機打印頭的滑動軸，要上輕質油，用干凈的紗布涂擦，且油不可過多，以免造成污染。設備機械轉動軸有打油孔的要上油，室外手動欄桿和自動欄桿的轉軸要上脂。

2.防水處理

設備的電路部分，要經常檢查有無進水的可能性。收費亭是否進水，外場設備的防水橡皮墊是否完整，空調溫度是否設置適宜。如果濕度大，開啟頻繁的房間（如收費亭），溫度太低導致設備內部產生凝結水，水是導體，會導致設備工作不正常，甚至燒毀設備。如發現進水或線路板潮濕，立即停機斷電，并及時用熱吹風筒除去潮氣后，方可再次投入運行；溫度太高對設備也不利。防水重點是收費亭，收費亭內安裝的設備較多，一定要保證運行正常，運行的數據都保存在工控機內。造成收費亭漏水的原因主要有：收費亭設計不合理，亭上有積水，排水不暢通；安裝在亭頂的空調的冷凝水排路不暢通，造成亭頂積水；安裝在亭頂的空調固定設計不合理，直接打孔用膨脹螺栓固定，打孔造成防水層的破壞，造成漏水；在亭頂安裝報警器，鉆孔走線，防水處理不好，造成漏水，以上所涉及的幾個工藝環節，要經常檢查，以免因漏水造成設備的損壞。

3.經常檢查降溫風扇運轉是否正常

降溫風扇主要位置有：工控機、計算機、UPS、穩壓器、硬盤、錄像機等，如工控機經常死機，需檢查CPU的降溫風扇轉動是否正常，如果發現不正常，應立即停機修理。要經常檢查并保證設備的散熱風扇工作正常，如散熱風扇停轉，必須立即處理。

4.防銹處理

外場設備由于雨淋日曬易被氧化生銹，要定期進行防銹處理。如：手動欄桿的轉軸、設備的地腳固定螺栓、設備與固定裝置的連接螺栓等要涂抹防銹油。銹蝕不但會對設備造成損壞，而且會帶來安全隱患，特別是沿海地區的高速公路，鐵質金屬被腐蝕嚴重，采取必要措施防銹，常見的問題是：金屬件防銹鍍鋅層薄，造成銹蝕，更換符合防銹要求的金屬件；檢查收費雨棚車道照明燈及雨棚信號燈緊固件及安裝螺栓是否銹蝕嚴重，如已失去功能，需更換以免掉下來造成人身損傷。

5.電源系統供電

首先檢查電源供給是否正常，對于用集成電路組成的板路，檢查電壓是否正常，要從集成塊上測量，逐步向電源模塊，檢查電源模塊輸入/輸輸出狀態。對于由于電阻燒毀、電容擊穿再次更換時，電阻要提出電壓，而后檢查信號的輸入/輸出狀態，對于由于電阻燒毀、電容擊穿再次更換時，電阻要提高功率，電容要提高耐壓程度。

三、系統結構和模塊功能

高速公路機電設備信息管理系統需要對各機電設備的各種信息進行采集、處理，與控制指標比較后，做出控制決策，下達控制指令，由執行機構準確實施，以達到預期的控制目標。要深入了解控制的全過程，需要對組成控制過程的各個環節進行分析，并在此基礎上找出其特點和規律，采取相應的措施。

1.控制中心計算機系統

包括主計算機、交通信息計算機、彩色圖形顯示計算機等。整個系統通過快速以太網將各個計算機聯成網絡，各計算機與外場設備的連接方式為分布式控制系統，并利用光環路載波系統進行數據信息的通信傳輸。這種局域網及其通信方式的優點是：通信靈活方便，網絡結構簡單、傳輸速率高、可靠性強、實時性好，可消除通信中的"瓶頸"現象。計算機系統的使用主要是使用其安裝的應用軟件控制、瀏覽數據以及圖像等信息。

2.控制中心軟件系統

控制中心軟件系統為高速公路控制核心處理系統，其功能包括：系統配置模塊、信息查詢與報表打印模塊、信息等模塊。具體構成各模塊的功能為：

（1）系統配置模塊程序包括：用戶管理、系統管理、設備信息、數據管理。

（2）信息查詢與報表打印包括：系統結構與配置信息查詢處理；設備基本信息查詢處理；

（3）設備運行狀態查詢處理；設備報警信息查詢處理；各外場設備檢測信息查詢；用戶信息查詢；人工輸入事件查詢處理；操作員操作日志報表查詢。

（4）信息模塊包括：可變情報板信息的采集和信息編輯。

3.系統運行應用

（1）信息采集

需要采集的信息按性質可分為：數據、圖像、語音三種類型。從信息反應的功能歸屬為環境干擾、設備狀態金額故障部位三大類。信息采集方法由信息的特點決定。數據信息需要通過各種傳感器將電量轉換成電量再輸出。

（2）信息處理

要取得良好的信息系統管理效果，必須對機電設備狀態有一個比較全面的了解，但是機電設備的某些狀態無法直接測出，只能憑借已測出的參數去估計、判斷，狀況的出現與否、事件性質和嚴重程度都無法直接測出，只能根據已測出的各種變量，采取一定的數學分析方法去識別、判斷。

（3）控制策略

調整供求，爭取平衡是控制機電設備狀態的基本恩路。即抑制和轉移需求量，通過調整設備參數提高設備運行能力，實現供求動態平衡，使設備狀態到預期的控制目標。調整供求有多種控制方法可供選擇，根據實際情況選樣控制方法稱為控制策略。