发布时间:2023-12-13 15:15:42
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智能交通升级突破口
毛光烈称,智慧交通包括智慧城市交通、智慧城际交通、智能装备交通、综合型智能交通等多种语义,对这些不同语义内涵的“智慧交通”加以细心区别、正确理解,可以便于找到痛点,并完善、升级智慧交通。他认为,当前完善、升级智慧交通的主攻方向有以下三个方面。
第一,打造智慧城市交通的完善与升级版。城镇化的人口已占全国总人口的一半,有的地区已达60%以上,城市内部的交通拥堵已成为突出矛盾。从“人、车、路、场、客”这五要素的信息化来看,目前城市里大多数智慧交通建设提供的服务还都很“初级”,系统间的整合并未完成,碎片化严重;城市交通资源的调度使用与监管的信息化有进展,但基本上停留在IT时代,尚未进入DT时代;城市交通的大数据库建设尚未起步。所以,打造能为交通提供大数据服务平台、实用模式、创新的监管体制等都迫在眉睫。民众出行的难点、痛点,就是智慧城市交通完善与升级版应解决的难点、痛点与重点。推动智慧城市交通的完善与升级,既有扩大现实供给的重大价值,又有长远发展的巨大空间。
第二,打造智慧城际交通的完善与升级版。随着中等收入阶层的迅速扩大,带给交通领域最大的变化,是“有车族”的扩张。据浙江省公安部门统计,全省汽车拥有量已从2010年的543.57万辆,增加到2015年的1121.63万辆。一方面是车辆的快速增长,另一方面是公路通行供给做不到同步增长。因此,就出现了城际之间交通拥堵的加剧。
据统计,2010年全省高速拥堵路段为6处。尽管在2010年至2015年期间,全省高速公路建设投入了1277.8亿元,仍然跟不上车辆通行的增速。尤其是周末、清明、国庆、元旦、春节等节假日的拥堵路段更是在持续的跃升。毛光烈举例说:“过去经济发达程度相对低、人口密集程度低、一直不拥堵的衢州段,自龙泉至龙游高速开通后,从2013年春节起开始了拥堵,最长的拥堵时间达24小时。全省最拥堵点是G60沪昆高速新岭隧道,2015年拥堵300余次,最长拥堵时间长达20小时。”
那么,解决全省城际交通的出路是什么呢?毛光烈说,既要抓建设,又要抓挖潜,要在挖掘交通道路的效率上下功夫。重点是要改变“城际出行只靠高速公路”的状况,通过“智慧(城际)交通”的升级,把“高速公路、国道、省道、县道”作为“城际交通的大路网”来整体开发。
开发“城际交通大路网”,可以在高速拥堵路段,先把国道、省道、县道相关路段组合利用起来,对于破解“周末、小长假出行难”,有很大潜力。目前,浙江省已建高速公路3917公里,有国道4356公里、省道6382公里、县道29413公里,三者总里程达40151公里,相当于高速公路总里程的10.25倍。同时,由于国道、省道、县道有专门的养护资金,养护队伍、养护体制比较健全,近几年的道路改造及路面硬化成绩斐然,道路的通行质量亦比过去大为改观。因此,建立以高速公路为主干、域内国道、省道、县道为一体的智慧(城际)交通,打造智慧交通升级版,大有可为。
毛光烈分析说,开发“城际交通大路网”可以分两步进行。首先,以县(市、区)为单位,从化解周末与小长假拥堵路段入手。其次,在利用国道、省道及县道化解高速时段性拥堵的基础上,进一步编制设区市、省级优化利用高速公路、国道、省道、县道的整齐方案,并以4G或5G宽带为主要通信网,完善道路数据采集与数据服务、数据监管设施,建设大路网的大数据智慧交通服务与监管体系和平台,使高速路网与国道、省道、县道路网集成为一体,得到更高水平的开发利用。
第三,打造以智慧城市为龙头的交通与城际交通无缝链接形成的智慧综合交通升级版。毛光烈认为,要解决城市中各类交通方式互相干扰的问题,出路只有开发集各种交通方式为一体的统一管理平台,实行大数据的交通服务,形成智慧城区综合交通的完善与升级版。
开发智慧城市综合交通的升级版,重点是建设城市交通大数据库、综合交通云平台,把汽车、地铁、飞机、高铁、航运等各种交通方式的大数据采集贯通起来,把大数据的交通服务与监管综合集成起来。通过各种交通方式的大数据服务,进一步优化交通组织,减少相互不合理的影响与干扰,着力化解现有拥堵点与路段,疏导并防范新的拥堵点、段的形成,提高城市交通设施的运行效率,进一步提高城市交通的保障服务水平。
补基础“短板”
毛光烈指出,任何工作要做好,基础工作必须做扎实,智慧交通亦然。大数据的实时路况服务,尤其是车流量服务,是智慧高速的基础工作与基本建设,这一“短板”必须补上,可以从四方面入手。
第一,要集成开发道路断面的智能化车流量计量技术。毛光烈说:“高速公路收费站通过人工方式进行车辆流量计量,在非收费站的道路断面上,车流的大数据计量服务,尤其是城区道路断面的车流计量服务,基本仍处于空白状态。”所以,要开发智能化道路断面车辆自动计量技术,实现数据的远程自动传输、利用、质控与运维。要集成利用各种方式的现代检测计量技术,以保障计量方式的创新性、精准性、实时性与有效性;并保证道路断面车流计量检测活动不影响道路的通行。要充分集成并利用智能的检测仪器、文字与视频大数据的检测方式与计量技术、采取不停车的检测方法。
第二,要开发“精准的在线车流量可视化截图的服务模式”。做到“规范化、标准化、可视化”。在提供“全程车流量(可视化)截图”服务的同时,根据行车的速度与需要,智慧交通的云平台还可以不断推送“前方路段的分路段车流量(可视化)截图”。
要仔细体察现有“智慧交通”的语义内涵
“治堵”与“治污”、“治霾”已成为公众共同关心的焦点问题之一。全世界多个城市都希望通过网络新技术,推动交通运输体系的智慧运行,以解决面临的挑战。
随着网络新技术的新科技革命发展,智慧交通正处于由IT服务向DT服务转变的阶段。智慧交通的完善与升级版是对原有初级水平的继承、补充与提升,所以要对这些不同语义内涵的“智慧交通”加以细心区别、正确理解,以便找到痛点与完善和升级的主攻方向。
智慧(城市)交通:其语义内涵指的是对一个城市为边界,开展交通的网络与大数据服务。
智慧(城际)的交通:其语义内涵指的是以城市与城市之间为边界,开展交通的网络与大数据服务。
智能(装备)交通:其语义内涵有二个:一是指汽车的自动驾驶,主要是指智能车辆之间能够相互通讯与安全避让,若干台智能车辆在共同行驶环境下可以自动驾驶服务;二是指对智能车辆服务的城市交通网与云平台。
车联网:这亦是智慧(装备)交通的另一种类型的表达。其语义内涵是指对智能与可联网的汽车,通过先进的网络互联,使之在交通大数据云平台服务下开展高效的运作或有机运营。说到底车联网本质是“集智能汽车制造与智能汽车在线服务为一体”的“服务型制造”的体现。城市车联网与云平台是智慧交通的另一个契入口与重要平台。
制造+服务型的车联网最终必然会与城区或城际的智慧交通合二为一,这是不言而喻的。但在未合二为一前,还会有一个相向而行的过程。在这个相向而行的过程中,根据云、管、端三者升级的框架,要注意的工作有三点:一是城区或城际的智慧交通的大数据云平台,要努力担当起“车联网”云平台的功能。二是城区或城际的智能交通通信网要提质升级扩能,以满足智能汽车大数据通信的需求。三是要加快智能汽车的推广与覆盖工作,积极提高智能汽车在全部车辆中的占比。同时,还要加快提升智能汽车与非智能汽车在运营中的协同水平。
综合型的智慧交通: 它有三种类型:其一是指覆盖各种交通工具的智慧交通服务体系;其二是指覆盖各种交通基础设施的信息化服务体系;其三是指覆盖城际+城区的全部交通的信息化服务体系。它有三个特点:一是以大数据为依托服务的智慧交通。它把各种交通的供给与需求都加以数字化,并予以高效的匹配。比如,它会根据积累交通大数据流动的特点与规律,通过计算与建模,再根据每天的高铁、飞机、船运航班的到站时间、下客量、客流方向等客运需求的大数据,可让所需的运力、规模、所经行城区道路、车场等大数据进行供需有效匹配。二是为城市提供精准的智慧交通协同服务。通过订票大数据的联网,全面智慧交通大数据云平台可以事先清楚地了解城市出行与到站的旅客数量、起讫地点、经由路线与时间等大数据,使不同类别的交通之间能事先进行精准对接与优化安排,从而提高不同交通之间的协同水平与出行客户的体验。三是为客户提升精准的出行推送服务。C合型的大数据智慧交通服务,可以凭借大数据,对明确目的地的出行客户提供“精准推送服务”,促进客户与约车等精准对接,并对其履约情况与守信水平进行监督。
对上述不同语义内涵的智慧交通进行区别与分析、定位,目的是在细分内涵的基础上,根据各自的内在关系与特色,厘清各自的完善与升级重点、目标、路径与举措,并使之相互促进。
找准智能交通完善升级的突破方向
智慧交通将会有1.0,2.0,3.0等多个完善版与升级版。那么,其突破方向在哪里呢?突破方向要根据痛点与问题导向来选择。当前主攻方向有以下三个方面:
智慧城市汽车交通的完善与升级版
城镇化的人口已占全国总人口的一半,有的地区已达60%以上,城市内部的交通拥堵已成为突出矛盾。目前城市的智慧交通建设有的是刚破题、有的还没破题,做得好的亦仅仅是“初级版”。
从人、车、路、场、客五要素的信息化逐个进行分析,大多数仅仅提供了车辆出行地图服务、一般信息服务,车辆的信息化服务还很“初级”;
道路的信息化服务亦才刚起步,除了多装了几个探头显示屏与优化改装了一些“红绿灯”之外,并没有实质性的改变;
停车场的信息化服务改进得快一些,但基本上是停留在少数规模与新建的停车场上,大多数停车场还停留在无信息化服务阶段;
对旅客个人的网约车服务有突破,但使城区居住与工作区域结构与规模性出行客流的匹配服务还未有突破;
人、车、路、场等综合的信息化有进步,但整体整合尚未完成,碎片化状况还较严重;
城市交通资源的调度使用与监管的信息化有进展,但基本上停留在IT时代,尚未进入大数据时代。城市交通的大数据还未完全打通,为交通提供大数据服务的平台、实用模式与监管体制的创新迫在眉睫。
因此,民众出行的难点痛点,就是智慧(城区)交通完善与升级版应解决的难点、痛点与重点。推动智慧(城区)交通的完善与升级,既有扩大现实供给的重大价值,又有长远发展的巨大空间。
智慧城际交通的完善与升级版
中等收入阶层的迅速扩大,正在改变着我们的经济环境、市场需求结构、公共服务的结构与民生的需求结构。据有关机构统计,中国的中等收入阶层,2015年已比2000年初增长近7倍。
中等收入阶层的增加,带来“有车族”的扩张。据浙江省公安部门统计,我省汽车拥有量已从2010年的543.57万辆,增加到2015年的1121.63万辆,增长了1.06倍;每百户家庭拥有汽车2012年为47.9辆,2014年为62辆。
一方面是车辆的快速增长,另一方面是公路通行供给做不到同步增长。因此,就出现了城际之间交通拥堵的加剧。据浙江省公安部门统计,2010年全省高速拥堵路段为6处。尽管是2010年至2015年高速公路建设投入了1277.8亿元,但仍然跟不上车辆通行的增速。尤其是周末、清明、国庆、元旦、春节的拥堵路段更是在持续的跃升。
解决我省城际交通的出路,既要抓建设,又要抓挖潜,要在挖掘非高速交通道路的潜力上下功夫。重点是要改变“城际出行只靠高速公路”的状况,通过“智慧(城际)交通”的升级,把“高速公路、国道、省道、县道”作为“城际交通的大路网”来整体开发。
要以“开发城际高速公路与非高速道路相结合的大路网”作为“智慧(城际)交通”的扩展版与升级版。在高速拥堵路段,智慧(城际)交通要把高速公路与国道、省道、县道等一体化组合开发利用起来,用以破解“周末、小长假出行难”。至2016年4月,浙江省已建高速公路3917公里,有国道4356公里,省道6382公里,县道29413公里。国道、省道、县道的通勤总里程达40151公里,相当于高速公路总里程的10.25倍。同时,由于国道、省道、县道有专门的养护资金,养护队伍、养护体制比较健全,这些年道路的改造及路面硬化成绩斐然,道路的通行质量亦比^去大为改观,通勤潜力巨大。因此,建立以高速公路为主干、域内国道、省道、县道为一体的智慧(城际)交通发展扩展版,打造升级版,大有可为。
以智慧城市为龙头的交通与城际交通无缝链接形成的智慧综合交通升级版
要解决城区各类方式交通的互相干扰、效率低下问题,出路只有开发集各种交通方式为一体的大数据统一管理平台,实行大数据的精准交通服务。这就是智慧城区综合交通的完善与升级版。
开发智慧城区综合交通的升级版,重点是开发人(驾驶人)、车、路、场、客、货的大数据服务。通过大数据对各类交通方式的有效服务,使客运零换乘、使货运无缝链接,使城区的综合交通与城际的交通能有效对接。重点是建设城市交通大数据库、为综合交通服务的云平台,把汽车、地铁、飞机、高铁、航运等各种交通方式的大数据采集贯通起来,把大数据的交通服务与监管综合集成起来。通过对各种交通方式的大数据服务,强化供需的精准对接,进一步优化交通组织,减少相互不合理的影响与干扰,着力疏解拥堵路段,疏导并防范新的拥堵路段的形成,提高城市交通设施的运行效率,进一步提高城市交通的保障服务水平。
要补上基础性的“短板”
任何工作要做好,基础工作必须做扎实。我国的工业化因为忽视了基础,包括质量标准等基础性的管理工作与关键和核心部件的开发,现在还得回过头来补上“工业强基工程”这一课,这是值得我们深省的。智慧交通同样不能忽视基础性的工作与基础性建设。
大数据的实时路况服务,尤其是车流量服务,是智慧高速的基础工作与基本建设,这一“短板”必须补上。
道路路况服务主要内容有“路段车流量服务”、“事故状况服务”与“恶劣天气路况服务”三项。通常状况下,客户最需要的是“路段实时车流量”的最基础最基本的服务;因为恶劣天气与事故路况服务属于特殊状况,可通过另行开发“特殊路况推送服务”来解决。
路段实时车流量路况服务,是智慧交通的基础。对出行路段拥堵程度的路况大数据服务,是关系智慧交通关键环节与基础性的“短板”。
要集成开发道路断面的智能化车流量计量技术
在交通路段中,在高速公路收费站这个道路断面是通过人工的方式进行车辆流量计量的,在非收费站的断面上的车辆流量的大数据计量服务,尤其是城区道路的断面车辆流量的计量服务,基本仍处于空白状态。要开发智能化道路断面车辆自动计量技术,以保证在非收费站点的路段上亦能有效使用,并实现数据的远程自动传输。要集成利用各种方式的现代检测计量技术,以保障计量方式的创新性、精准性、实时性与有效性;并保证道路断面车流计量检测活动不影响道路的通行。要充分集成并利用智能的检测仪器以及文字与视频大数据的检测方式等高效的计量技术、采取不停车的检测方法。
要开发“精准的在线车流量可视化截图的服务模式”
开发既定客户出行路段的“在线车流量可视化截图的服务”,要做到“规范化、标准化、可视化”。
举个例子:按照上述要求,如我今天从杭州区宁波,上午8点10分出发前,我查看到的“杭州至宁波的交通全程车流量截图”为:
再举个分路段的车流量(可视化)截图的例子:这种在线实时车流量可视化截图服务可按车行速度滚动推送。如我在杭州至宁波的高速公路上行驶至萧山时,智慧高速服务就按半小时后到达的路段提供截图服务。
在提供“全程车流量(可视化)截图”服务的同时,根据行车的速度与需要,智慧交通的云平台还可以不断推送“前方路段的分路段车流量(可视化)截图”。“分路段车流量(可视化)截图”,一是路段的长度长短应以“稳定的车流量路段”作为单位;二是必须满足行车客户知晓路情与车流量的需求;三是可以根据客户查询需求提供,亦可以主动进行智能推送。
要开发“路段车流量实时计量检测模式”
路段车流量实时计量检测,宜以高速公路以两个相邻收费站之间路段,城区道路以两个相邻的红绿灯之间为路段“单元”。
路段车流量实时计量检测、应进行多断面检测、并以多断面检测数据来进行校核才能确定。其计量检测方式、校核方式应按规定的标准与程序进行。
路段车流量实时计量的结果,根据上述工作基础形成的“实时计量检测模式”,统一按前面介绍的“XX路段车流量可视化截图”的方式进行公布。
要参考城际高速公路的“车流量可视化截图服务”的模式,根据城市的出行要求,开发城市出行“精准推送的车流量可视化截图服务”。
近几年城市拥堵日益严重,智能交通越来越受各地政府的欢迎。它可以通过合理的通行方案设置,将原有道路的通行效率提高两至三成,且可提升公交出行分担率。
然而,道路通行信息不全面、不公开,使智能交通没能散发出更强的光彩。 智能系统
促使太仓市上马智能交通的重要原因是,当地客流量不足,所有公交线路的平均班车间隔要25分钟左右,民众多有抱怨。解决这个问题,只有两种方法,“一是增加班次,但是公交公司的财力承受不了;二是采用智能交通,让居民可及时了解公交出行的规律、到站时间。”太仓市交通运输局副局长陈艇分析。
在智能交通系统建设之前,太仓市的公交车已经全面安装车载GPS,在公交站上装有传感器,接收车载GPS发送的位置信息,就可以标识公交车的运行区间,并自动更新公交站显示屏的班车距离,完成报站功能。
除了报站功能外,当地的智能公交系统,还能通过车载3G设备对车行情况进行实时监控,“包括它有没有按照规定路线行驶,有没有发生故障,以及正点率,都可以监控”。供职于太仓市公共交通有限公司(下称太仓公交)运输科的陈伟栋认为,智能交通系统试用后,公司班车的准点率明显提高。
变得“机智”的不仅是车,还有交通信号系统。此前太仓城区的交通信号灯,与国内其他没有安装智能系统的城市一样,基本依靠交警“目测”之后人工到路口进行手动设置。现在则能通过与监控中心联网的智能信号机,在控制中心随时更改红绿灯配置方案,且可以在不同方案之间自动切换。
太仓交警大队还引入了同济大学智能运输中心设计的一套路网优化配置软件。软件可对实时采集的道路交通信息进行计算,给出每个区域路网在不同时段最适宜的信号灯配置方案,可以将区域道路通行效率提高30%。
不过,软件给出的方案难以做到“完美”。经过几年使用,太仓市交警大队秩序科副科长鲁亮贤总结出了规律,“软件的方案,可能因为考虑突发事件,设置的余量稍微长了点,所以我们设的信号灯时间会相对它给的数据短一些”。
对于太仓的做法,上海应用技术学院计算机科学与信息工程学院副教授王浩比较认可,“再智能化的东西,也要靠人的智慧去应用。”
有些城市因为缺乏管理人员等,更倾向完全自动化的交通信号“自适应”方案,即根据路口车辆通行情况,由信号机自动调整配置方案。王浩认为,完全的“自适应”,只是理论上可行。中国机动车、非机动车混行,不文明的交通行为较多,加上道路设计本身存在缺陷等原因,导致使用信号灯“自适应”方案后,反而造成交通混乱。 时间即收益
太仓公交总经理姚红兵曾希望智能公交系统,提升乘客满意度的同时,带来客流增长。今年上半年20多条线路陆续推出智能报站功能后,客流仅增长2%,这一数据多少令他有些失望。
上海交通大学智能交通与无人机应用研究中心主任彭仲仁说,公交是国家提供的基础设施,智能公交在其中的应用,确实很难看到经济上的直接回报。但,“每个人的时间是有价值的。一般交通行业认为,个人小时工资的二分之一,是等车时间的价值。把所有人的等车时间的价值换算起来的话,还是值得的。”
因此,专家更倾向于成功预测一辆公交班车的到站时间。在美国、新加坡等地,已经可以通过手机终端实时查看公交到站时间信息,从而大大缩短乘客在公交站的等候时间。
与太仓市采用的距离预报相比,到站时间预报要求更高。需在站台接收车辆通过信息的基础上,根据本车此前的运行速度、前车通过前方路段的耗时、沿途的信号灯设置信息,计算出车辆通过未来区段可能需要的时间,同时也会参考同一路段、同一公交路线的历史数据,对计算结果做出一定的修正。
尽管算法听起来很合理,正在对公交到站时间预测进行研究的王浩还是意识到,采用时间提示方案的国内城市,所能提供的预测准确率的稳定性非常低,这源于中国城市交通的特点。
“比如说模型能知道这个路口多长多宽,信号灯怎么设置,但它不知道这里有个卖茶叶蛋的摊,或者突然窜出来一个乱穿马路的人。”
另一个影响时间准确性的原因是,国内很多城市的智能交通系统都是孤立的。王浩抱怨,各部门之间条块分割,是影响交通信息准确率的主因。
在智能交通体系建设中,可以用于检测道路交通状况的方式有很多种。一般情况下,公安部门建设信号系统时,可以通过在路口埋设检测线圈,或是架设视频检测设备的方法,记录过车数量。
交通部门监管的校车、出租车、公交车、危险品车辆等,则已经安装了GPS设备,通过3G网络收集车载GPS的实时位置信息后进行计算,亦能得出车行轨迹的路况,即现在较多城市采用的“浮动车”技术。而最新的手机交通信息采集技术,则能通过基站对手机位置的测定,计算出人流、车流状况。
问题在于,这些分散在各部门、各企业的信息,都有一定缺陷。检测线圈虽然精度很高,但只能记录车辆通过情况,无法得知车行速、后续等待车辆等情况;且铺设于地面的检测线圈,很容易因辗压损坏。鲁亮贤称,在一些质量不太好、载重车较多的路段,有些线圈可能只有半年寿命。
而且,车辆也可能受司机偏好的影响,避开拥堵地区,从而导致基于车载GPS的检测数据,难以全面反映城市整体路况。“‘浮动车’在不同城市提供的道路拥堵信息准确率不同,一般可以有85%。另外,3G网络传输信号可能会有一点延迟。”王浩说。
手机交通信息采集技术的缺憾是,难以区别城市高架道路与地面道路,从而导致相关区域数据失准。
“每一种采集方式都有一种自身的优缺点,单靠一种方式来解决数据采集是不可行的。”一位提供交通数据采集整合服务的企业市场部负责人称,要获得相对真实的数据,一般在一个主要的采集手段之外,通过其他方式弥补缺失,可以将原先的精度提高5%-10%。 “智能”待延伸
除了为管理者提供参考外,彭仲仁认为,智能交通还有一项重要功能——为出行者提供实时的交通信息。这在国内还相对缺失。
上海等地通过在道路上安装交通诱导屏,以及微博等,路况、突发交通事件、停车动态泊位等实时交通信息。与美国、新加坡等地直接通过手机客户端即可查询相比,仍有不小差距。
在欧美智能交通发展较为成熟的地区,“采集信息的硬件设施虽然也由政府建设,但它收集到的信息,可免费向企业和研究人员提供,他们再对数据进行整合分析,能够开发出很多创新性的应用”。彭仲仁举例称,目前国内的导航产品,都是提供固定的出行方案,而美国一家企业通过整合全国的实时交通信息,可以在行车过程中,随时根据道路气象条件、拥堵情况,改变路线方案。
国内已经有一些导航软件,提供针对个人的智能交通服务,而不再将目光局限于为政府部门提供决策参考。“有企业通过免费提供车载GPS换取位置信息,做成浮动车系统。”王浩介绍,受制于其数据来源,目前这些软件提供的道路信息,准确率较政府部门偏低。
作为当地手机交通信息采集系统的副产品,太仓可能将会推出一个面向个人的交通信息平台。这种根据人流推算交通信息的方法,必须以手机基站定位数据为基础。
“一开始和电信谈,希望用他们的数据,现在可能会用移动的。相应地我们提供综合数据分析结果,由运营商向用户提供个性化的交通信息服务。”一位知情者透露,太仓市城市管理局也计划在未来三年内,推出由其主导的智能停车诱导系统,“通过交通诱导屏、网站、手机终端,全方位地提供停车信息”。
但这遭到了该市经济和信息化委员会(下称经信委)副主任樊荣的质疑,“谁同意了?”根据当地的行政管理流程,安装摄像头、新建诱导屏等信息化工程,都必须报请经信委同意。
“公安已经建了摄像头的地方,城管、交通都不许建,我们有一个‘太仓市视频监控专网’,可以共享数据。包括诱导屏也一样,不能重复建设”。樊荣称,各个政府部门的信息交换,并不存在政策法规上的障碍,比如,“要进入公安的内网不行,但通过网闸申请得到不含任何附加信息的纯数据是允许的。其他部门需要查看哪些摄像头的画面,经过事先申请给予权限就能查看。但是各自不能动别人的摄像头,只能看,否则会影响治安。”
这样的资源共享,在其他地方并不多见。彭仲仁和王浩都表示,其接触的大部分城市,即便在政府系统内部,也并不能实现共享,遑论全面公开。
2智能交通系统分析
课堂以智能交通系统为主题,激发学生讨论,讨论结果形成一个简单、完整的交通系统由3个部分组成智能汽车、智能红绿灯、智能车库。具体功能如下描述。(1)智能汽车,用mBot机器人模拟汽车的行车过程,前进、左右转弯、倒车,同时用指示灯颜色和不同的声音区分不同状况,以给出警戒和提示;车上安装超声波传感器,便于安全倒车;汽车的行驶过程用遥控器控制。(2)智能红绿灯,根据路段车流量设置红绿灯间隔时间,绿灯结束后有3s的黄灯闪烁;指示灯亮,并用LED数码管显示剩余时间。在mBot机器人的主控板mCore上安装两个设备,一个是LED灯作为红绿灯使用;另一个是4位数码管用来显示红绿灯时间,用RJ25接口线将两设备与主控板连接。(3)智能车库,用超声波传感器来检测有无车辆入库,若有,则用舵机控制横杆抬起,若无,则横杆落下。若在超声波出现故障时,则用机械遥感手动控制横杆起落。mCore主控板接3个设备:一是超声波传感器,用来检测门前有无车辆;二是遥感,便于应急时手动控制;三是舵机,其上安装横杆,接收超声波传感器信号,控制横杆起落。
3课程设计
将智能交通系统课程设计分基础、应用、创新3个阶段来讲述。(1)智能汽车:对汽车的踩油门、松油门过程用键盘上的“按下、松开上移键”命令来控制;脱机时,将“按下上移键、松开上移键”命令用红外遥控器上的上下箭头代替,便于脱机控制。由于红外线遥控器控制命令以判断形式出现,须将其加入条件控制结构。其它转向功能与前进类似。基础功能完成汽车的机械行驶前进、后退、左转、又转,同时配备相应的指示灯;通过键盘上的4个方向箭头完成在线控制,使用图形化模块如表1的在线命令。通过学习让学生熟悉mBlock软件界面,学会图形化模块的拖拽方法和技巧。教学内容适合小学5、6年级学生。应用级在初级基础上将控制方式改为遥控器控制,实现脱机运行,模块指令如表1的脱机命令。由在线命令转为脱机命令模块结构简单,但加入了选择判断,使学生的思路更加条理,同时查看对应模块生成的arduino程序如表1的Arduino代码,熟悉arduino语法结构。教学内容适合中高年级学生。创新能以初级为基础,加上应用级训练具有的逻辑思维能力和读代码能力,可以创造性地实现不同功能,当软件给出的模块结构不能满足要求时,可以在arduino的编辑器IDE手写代码来完成。高级阶段,每个学生的作品不一样,教学呈现个性化,适合大学生和电子类爱好者。(2)智能红绿灯:定义一个变量time用来计时,将红绿灯持续的时间设置为循环次数,每次延时1秒,将变量time值减1,用LED数码管显示变量time值,达到计时效果。假设绿灯持续时间为30s。教学内容属于中级,增加了循环结构和变量设置,红绿灯持续功能用循环结构来实现,显示时间用变量赋值来完成。对中小学生,变量概念不易于理解,可用解应用题时的设未知数知识点来变通。对这部分内容的创新可以横向拓展,由红绿灯联想到路灯、声控灯、跑马灯、led显示屏等。(3)智能车库:设置3个变量s、x、y、s用于存储超声波传感器测得数据,x存储摇杆x轴移动的距离,y存储摇杆y轴移动的距离;s小于10时,表示有车通过,横杆抬起,否则,横杆落下;x大于y表示横向移动,横杆落下,y大于x表示纵向移动,横杆抬起。其执行arduino程序如下,等待两秒是保证车安全通过。相比上面教学内容增加两个难点:一是逻辑关系复杂包含顺序、选择、循环结构的嵌套,在理清逻辑关系的基础上才能驾驭;二是熟悉Arduino编程语言语法结构,并用其将逻辑关系表达出来。创新应用可在深度上挖掘,设计出更智能化的作品。
4结语
创新教育是一种培养学生创造与创新能力的新型教育方式,提倡在真实情境下学习、从生活中学习。该次创新教育课程设计内容选自与学生接触紧密的智能交通系统,以此为主题展开讨论,激发学生兴趣,引导学生关注生活,树立处处留心皆学问的学习理念。创新课程采用项目化的教学方式,由智能交通系统为中心,向外发散到智能汽车、智能红绿灯、智能车库,每个部分又引出更多的知识点(如,智能红路灯引出路灯、流水灯、led灯等),丰富创新课程教学内容,体现知识有用性;创新课程教学目标区别于传统课程的知识堆砌[5],强调知识的横向纵向联系。创新课程没有标准答案,每个学生的想法都是智慧的萌芽,都会得到老师同学的认可,找自己的存在感,参与意识更强烈;更容易保持学习的激情、增强学习信心,在学习的过程之中更容易生成新的创意。创新课程是课堂教学的有效补充,将基础教育获得的碎片化知识整合,结合实际加以应用,强调知识的有用性,从而调动学生的学习积极性,培养学生的创新、实践能力。
作者:苗永梅 单位:宝鸡职业技术学院
参考文献
[1]梁森山.中国创客教育蓝皮书[M].北京:人民邮电出版社,2016.
[2]万佑红,将国平.机器人教育与大学生创新能力培养的探索[J].电气电子教学学报,2005,27(4):6-8.
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