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關鍵詞:大數據;6V;智能交通;交通大數據
中圖分類號:TN3-05 文獻標識碼:A 文章編號:1007-9416(2017)04-0113-02
1 引言
新世紀以來,信息呈現高速發展的趨勢,繼“物聯網”、“云計算”之后,“大數據”的出現,吸引了人們的眼球。
大數據的應用范圍涉及通信、金融、交通、醫療、氣象等。特別是當前的交通堵塞、交通環境污染等問題讓人們十分困擾,而大數據的適時出現讓人們在治理交通問題上看到了曙光。
2 大數據基本情況
2.1 大數據的背景
當今社會是一個信息化的社會,隨著各種信息不斷積累,呈現出爆炸式的數據增長模式。據數據統計,目前使用谷歌搜索的人每秒大概達到200萬。在Facebook 上,人們每天共享的信息達到40億,而在Twitter上,每天要處理的推特數量有3.4億。[3]
2.2 大數據的基本概念
大數據是由大量的數據集合而成,它的容量特別大,以至于我們當前的軟件工具很難能夠進行捕捉、管理和分析。大數據一般以太字節為單位,我們可以通過對其進行交換、整合和分析等操作,創造出新的r值。
2.3 大數據的來源
(1)來源于人們的活動:人們進行網絡活動,對互聯網的使用以及在日常生活中的活動產生的數據;
(2)來自于設備:在科學實驗以及對數字設備等的使用過程中所收集到的數據;
(3)來自于電腦:人們對計算機的使用,在其系統工作過程中會產生相關數據。
2.4 大數據的特征
大數據之所以能夠吸引人的眼球,主要是體現在它的特征。在實際應用中,當我們將大數據與智能交通系統進行相互結合的時候,它呈現出體積大(Volume)、高速度(Velcocity)、多樣性(Variety)、共存性(Veracity)、可視化(Visualization)、高價值(Value)的6 V特征[5]。
3 大數據在智能交通中的應用
3.1 智能交通的概念
傳統的交通系統注重基礎設施的建設,如道路拓寬等,它以消耗大量的能源為代價來實現緩解交通的目的。智能交通系統是在當前已經較為完善的交通設施的基礎上,對傳統的交通系統進行軟硬件升級。通過引進人工智能、云計算、物聯網、電子傳感器等先進技術,對原先的交通系統進行技術層面的配置,使新的系統能夠在大范圍區域內,實時、高效、精確的對交通發揮管理作用。
3.2 智能交通的具體應用
3.2.1 交通誘導
(1)交通堵塞的成因:1)交通基礎設施建設不夠完善,面對大流量車流時,道路承載無法滿足需求;2)靜態交通規劃有待提高,人們出行常常面臨停車難、亂停車的現象,從而加劇交通堵塞;3)城市建設在施工過程中常出現占道施工的現象,加大了交通擁擠。
(2)交通疏導方案。在智能交通系統中,我們采用交通誘導的方式來疏散擁擠的車流量,主要有以下幾個操作:1)通過各個交通路段的電子攝像機及音頻采集器收集實時數據,并通過車載全球定位系統和GIS系統定位汽車所處位置及其分布,及時的反饋回系統;2)系統對所接收到的數據進行分析處理,根據汽車行駛的軌跡作出行駛預判、初步設計誘導方案;3)通過電臺、交通廣播、車載終端將誘導方案傳遞給車主,從而達到誘導的目的。交通誘導技術流程如圖1所示。
(3)智能交通的優勢。1)大數據技術在交通誘導中的應用是對全體的交通數據進行檢測,而不是隨機的;2)在數據采集上能夠落實到個人,比如對IC卡及人們的手機GPS監測;3)對數據的處理從原先的靜態轉變成動態數據,并作出實時更新,彌補了傳統交通的缺陷;4)能夠對網絡信息、文檔、視頻等非結構化數據進行采集,并判斷人們的位置。5)對道路交通監測是實時動態的。
3.2.2 促進交通管理模式升級[7]
(1)搭建跨行政區域限制的系統。我們國家的每個省級交通部門在遵循黨的領導下都具有行政區自治的權利。每個行政區的分界地區,對于交通的投入及建設力度明顯不足,存在很大的弊端。大數據技術的引入打破了每個行政區之間的地域限制并實現資源共享,實現每個行政區范圍內跨區域解決問題。
(2)充分發揮信息集合的優勢和效率。省級交通部門實行行政區自治,各類的交通運輸主體又分別在不同的部門掌管,凸顯出分散的特點,辦事效率無法做到高效。運用大數據技術,建立綜合通信息體系,可以使交通管理跨地區、跨部門,在各個領域中充分利用大數據資源,提高行政效率。
(3)提高交通資源配置的能力。資源配置的不足是傳統交通管理系統的短板,在人力和物力上造成很大的浪費,使資源無法得到充分利用。把大數據技術應用到交通中恰好能夠彌補資源分配不均的缺點,使資源得到合理的利用。
3.2.3 促進交通服務升級
(1)優化公共交通服務。當前常見的交通工具如公共汽車、地鐵等只在規定的時間里發車,而人流是動態的,不是呈平均分布。大數據技術可以對人流進行實時監測,在高峰期時候加大車輛的班次,加快客流量的疏散,避免出現交通堵塞。
(2)優化交通的安全。大數據技術能夠對事故作出預先判斷。例如,人們的車上都安裝有GPS導航系統,大數據交通管理系統可以依據車上的GPS對車輛軌跡作出風險判斷,若出現非正常駕駛,系統會對車輛作出提醒。同時,在遇到大霧、雨雪等惡劣天氣的時候,系統會對行駛的車輛進行提示,避免事故的發生。
4 大數據在應用中仍存在的問題
4.1 大數據的安全與隱私
近幾年大數據的發展既有取得成果,但也仍存在問題,特別是安全和隱私問題。主要呈現在以下幾個方面:
(1)隨著大數據時代的到來,信息的存在也將變的更加復雜;
(2)當團體或者企業對大數據提出更高要求的時候,對安全的要求也越高;
(3)對于位置而言的隱私數據更加容易暴露;
(4)大數據共享性和動態性及其數據融合帶來的挑戰。
4.2 大數據的能耗問題
目前,大數據系統的能耗模塊主要來自硬件和軟件兩個方面。為了提高能量利用率,我們可以采取相應措施:
(1)在硬件設備方面,采取更加低消耗的產品;
(2)使用可再生的新能源。
4.3 公開交通數據
雖然智能交通系統會產生大量的數據,但實際上我們對數據的利用率卻很低。在交通系統中,每個部門的交通數據主要是提供給系統內部使用,為了數據能夠得到利用,交通主管部門應在其官方網站上公開交通運輸數據[8]。
4.4 提高交通采集的多樣性
目前活躍在互聯網及移動互聯網上的用戶非常多,但是每年所增長的數據卻十分有限,說明數據的采集仍存在問題,方式比較單一。在交通數據采集過程中,我們應充分發揮優勢,調動群眾的積極性,增加數據采集的方式和途徑,同時實現資源的共享,以此增加交通數據。
4.5 提高交通數據的質量
為了增強數據的質量,我們可以從以下幾個方面采取措施:
(1)各部門之間的數據格式等應該要采用同一套標準來執行,而當遇到部門隱私問題的時候可以用自己的方式加以保留;
(2)安排專人對各個部門的數據進行審查,提高數據的準確性;
(3)設置相應的面向公眾的反饋機制,征求公眾的意見,對不規范的數據進行整改,使數據質量得以提升。
5 結語
在這個信息技術時代,大數據涉及到各個領域,目前,我們對大數據的探索只是在初始階段,但它所體現的價值已經逐漸顯現,所以我們更應該加大對大數據的挖掘,讓其為我們服務,為國家和社會增添新的經濟拉動點。
參考文獻
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[4]Mahmondreza Tahmassebpour. The rise of big data on cloud internet of things integration:A Case study in Telligent transportation system. Electrical Engineering and Computer. 2016,5(9):1-3.
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[6]楊玲玲,劉法勝,董霞,楊現青.大數據技術在智能交通中的應用[J].中國市場.2016,23(6):154~155.
關鍵詞:大數據;智能交通系統應用;ITS;平臺
DOI:10.16640/ki.37-1222/t.2016.03.104
1 理論基礎
十八屆五中全會以來,經濟社會改革不斷深入,國家在大數據領域不斷加大投入,為我國經濟社會在新常態下的健康發展創造良好條件,當前我國經濟已經發展到了一定的程度,社會很多領域面臨持續和深入的變革,但是傳統的交通運輸管理模式和應用系統已經越來越不適應物流行業的發展以及人們的正常交通運輸需求,特別是交通的擁堵問題已經成為大中城市的通病。大數據時代已經悄然到來,這是社會發展的必然結果,智能交通的發展使得各個地區的數據的采集量巨大,這些巨大的數據包含了不可估量的價值,需要我們不斷地進行挖掘和處理分析,這些都會給智能交通的發展產生重大的影響,將會為智能交通的發展提供新的發展機遇。
大數據可以這樣來給它下定義,采用先進的現代化的高速計算機的信息處理手段,對搜集的大量的信息進行有效的分析和處理,在短時間內找到有效的信息。大數據是在傳感器以及微處理器這兩件物品的廣泛應用下而產生的,再加上互聯網在中間起到了互聯互通的作用,因而構成了數量巨大的信息源。大數據的運用相比于傳統數據處理手段,數據量明顯增大,查詢分析方式明顯復雜化,一般來說,大數據有四個明顯的特點:“首先就是數據的數目是巨大的,其次是數據的類型十分多樣繁雜,第三就是對于數據的處理十分迅速,最后一個就是大數據它的時效性很強,專業的術語可以終結為四個V,――Volume(數據體量大)、Variety(數據類型繁多)、Velocity (處理速度快)、Value(實時性高)[1]?!?/p>
智能交通系統(Intelligent Traffic System,簡稱ITS)又稱智能運輸系統 (Intelligent Transportation System),是用先進的科學技術(電子控制技術、計算機信息技術、數據通信技術、自動控制理論、傳感器技術、運籌學、人工智能等)有效地運用于交通運輸控制和管理,加強人、車、路三者之間的協調,形成一種提高效率、改善環境、節約能源、保障安全的綜合運輸系統?!爸悄芙煌ㄏ到y是一個復雜的綜合性系統,主要由公共交通系統(APTS)、車輛控制系統(AVCS)、交通信息服務系統(ATIS)、交通管理系統(ATMS)、電子收費系統(ETC)、貨運管理系統以及緊急救援系統(EMS)等構成[2]?!?/p>
2 大數據在智能交通系統中的應用
智能交通系統應用一些先進的手段,比如說通信與檢測,計算機等方式對傳統的交通運輸系統進行改造升級,使得系統的運行的效率得以增強,也能夠提升地面交通網絡的安全性,在環境保護上以及能源的節約上等綜合性的運輸以及管理的系統。在智能交通系統里面采用了集成的技術,這使得用戶以及系統的運營商和維護人員具備了更高的操作和管理運輸系統的能力,智能交通運輸系統允許利用技術手段獲取交通運輸方式以及交通基礎設施的狀態與數據,通過整合這些數據來提升智能交通系統的操作性。
2.1 智能交通子系統間的數據相互融合
“ 智能交通系統各項功能的實現離不開各個子系統相互之間的信息的共享和整合,因而實現各個子系統之間信息的融合的主要方法就是建立信息共享平臺?!边@個平臺能夠為相關的子系統提供所需要數據資源以及信息上的共享服務,一個完整的智能交通運輸系統還應該有智能的交通信息中心和管理控制中心以及車上的一些智能設施和道路上的檢測設備等等一些交通基礎設施。它可以實現城市里面交通信息的規范化,包括各信息的性質、功能以及傳送的方式上,形成有效的信息流通機制,形成有效的數據庫系統,對共享的數據可實現存儲整合以及管理的功能。
通過利用大數據的相關功能,這些共享的數據能夠從不斷變化的智能交通的各個子系統里面的數據信息提取出來,實現不同地區、不同領域的數據庫進行綜合,把歷史數據遷移到大數據的平臺上,還應該保持數據的完整性以及數據之間相互關系的可理解性,同樣的,可以根據各個子系統的不同需求以及相互之間的相互關系為客戶提供相應的數據信息方面的服務,組織內部的存儲的相關數據實現直接輸出,其他的子系統的存儲的相關的數據要由信息的共享平臺來提供相關的查詢功能。
2.2 信息采集技術下的大數據的運用
智能交通的根本還是對于數據的處理和運用,智能交通系統里面的各個系統的功能都離不開對大量的數據的獲取,整理分析以及預測,離不開科學管理的手段來實現,在交通參數里面,平均的汽車速度,平均的車道的占有率以及道路上的車流量和車速等等都是很重要的參數。當前正處于大數據快速發展的時代,智慧交通實現不同實時數據系統的集成,常見的汽車車載導航系統的大量使用,路上的交通信號設施以及全球定位,通過實現停車引導以及信息系統和天氣信息系統的結合,實現了人車在任何時間和時間點上的連接,然后通過如基于 IPv6 的交通信息采集系統等系統來采集數據信息,可以實現有效的分析交通的狀態和交通行為,實現多個系統數據的融合,提升決策的水平和效率,對于突發事件的處理提供了良好的條件,交通管理和服務在運行的時候,就有了大量可靠的事實數據作為參考,對于交通行為預測的精度實現大幅度的提升,如利用信息采集系統采集路網交通狀態信息、車輛位置信息、突發事故信息等信息,為交通指揮中心和司機提供信息交流及數據分析,保證行車路線的合理分配和控制交通流。
3 大數據分析的智能交通系統平臺架構及存在的問題
大數據背景下的智能交通系統平臺有三個部分構成,分別是交通數據的信息采集與接入模塊、交通數據分析與處理模塊,交通數據的決策與應用模塊。
3.1 當前智能交通系統普遍存在的問題
智能交通系統的應用對于傳統交通系統的改善確實有了很大的提升,但是智能交通系統在運用的時候還普遍存在一些問題。
3.1.1 我國在推動產學研相關領域有所欠缺
歐美發達國家的智能交通系統的相關的項目已經實現高度的產業化了,而我們國家在大數據智能交通相關領域還遠遠沒有形成產業式的運作,那些在國家的扶持下的智能交通領域項目產業化后投入應用的很少,雖然我國當前涉及到智能交通系統領域的企業數目已經十分龐大了,也已經有幾千家的規模了,但是這些企業從事的都是系統的集成工作,沒有太高的技術水平,企業缺乏技術創新的能力,沒有形成有規模和品牌影響力的能主導未來方向的實力企業,這是當前我們急需解決的問題。
3.1.2 智能車載信息服務的欠缺
精度比較高的交通數據的獲取技術在國際上也是剛剛發展起來,同樣的城市道路行駛感知技術也才起步時間不是很長,我們國家和歐美發達國家在此領域的差距也是十分明顯的,我們的智能車載信息服務綜合水平更是處于起步階段,在應用技術上一般是依靠外國進口的技術,我國智能交通領域的基于多傳感器的復雜駕駛環境的感知技術;輔助安全技術(主要是給用戶提升安全和舒適度的,能增強感官的性能);“基于網絡的三維式的全景導航技術;以及具體的基于網絡大數據平臺的綜合性的車載信息服務等技術和國外有著明顯的差距”[4]。
3.1.3 智能車路協同技術上的不足
當前在國內,人車以及路的協同控制的機理,車載和路側信息資源的優化配置等基礎理論的研究尚未開展,在環境的有效的感知方面,特別是在車輛在高速的運行的時候,對那些距離比較遠的環境的感知,以及在傳感器網絡化的情況下的相關環境的感知還沒有很有效的手段,當前的車載信息還不能夠實現有效的交互管理以及優化,車與車之間以及車與路之間的協同交互通信的基礎技術十分的缺乏,當前我國的車路協同的標準規范體系還沒有能夠建立。
3.1.4 智能化交通控制技術主要是靠進口
我們在智能交通系統領域所使用的交通控制系統產品幾乎都是靠外國進口的典型產品包括SCOOT,SCATS以及RHODES系統。這些關鍵技術都是在遵照外國的交通模式下和外國的交通的特點來進行設計開發的,具備點控以及線控的功能,和中國的混合型的交通模式是不能實現良好的兼容的,特別是當前我國很多的大城市交通網絡異常的復雜,車流的密度很大,急需建立起來本地以及更大范圍的分級管理的控制體系,實現區域的交通智能化控制是我國在智能交通領域發展的新的方向,因此,面對此情況,我們要早日擺托對外國智能交通控制系統的依賴性,支持我們國家本土相關企業的成長和發展。
3.2 大數據背景下的智能交通系統應對之策
3.2.1 加強交通信息化水平與推進產學研的發展
積極推進交通信息化水平建設,打造車聯網和路聯網下的多維式的智能交通系統信息網絡技術,著重提升車輛電子標簽,高可信交通信息獲取設備以及基于新一代傳感器網絡的車聯網和路聯網技術等,同時政府加大推進產學研的發展,積極發展在國家智能交通產業技術創新戰略聯盟框架下的企業間的合作力度,提升我國智能交通系統的整體實力。
3.2.2 提升交通運輸系統的效能和交通服務的水平
通過網絡的資源配置以及結構的優化技術和一體化的無縫銜接運輸組織技術來協同提高交通運輸系統的綜合效能,實現構建布局合理化分工明確的交通運行以及服務系統,真正實現優勢互補和各系統的順暢銜接,進一步提升和開發高效便捷的公眾出行所需的智能化服務技術,比如多方式實時交通信息服務技術和公交運營智能化技術等[5]。
3.2.3 大力發展智能交通控制技術
智能車路協同技術在一段時間內會引領智能交通的發展方向,在此領域的發展程度將決定我國智能交通系統整體的實力,是我們應大力加強的技術高地。汽車安全多系統協同控制技術是能夠提升汽車的綜合安全性能的新技術,在汽車安全領域的差距也是我國目前和世界上領先的智能交通系統國家的主要差距所在,我國還沒能真正掌握有效支撐汽車安全多系統協調控制的先進安全汽車技術體系,對于這一前沿技術還需要進一步消化吸收和創新。
3.2.4 提升大城市區域交通控制水平
智能交通系統產業重要的技術支撐是大城市下的區域交通控制技術,外國在大范圍下的交通信號控制系統已經發展的比較成熟,形成了完整的測試標準和體系,相關的交通仿真軟件也已經實現商品化的階段,我們在此仍需不斷加強,在關鍵技術上仍需加大科研力度,逐漸擺脫依靠進口的局面,我們國家動態信息采集系統缺乏,大部分交通信號屬于單點控制,水平落后,交通運行不夠通暢區域交通效率優化,因此我們要提升區域交通效能評估和仿真等關鍵技術,這是我們提升大城市區域交通控制水平有待突破的重點。
4 結語
智能交通系統規模十分龐大,集合了多元化的技術手段,涵蓋的領域廣泛,涉及到了眾多的子系統,本文構建的智能交通系統能夠對城市的交通狀況進行有效的管理和控制,有利于城市基礎設施的完善,大數據技術實現在智能交通領域的運用,已經能夠充分表明數據挖掘以及大數據處理技術的優越性,利用這些先進的技術收單實現交通信息的數據融合和數據平臺的搭建,能夠有效應對當前交通信息膨脹繁冗的問題,也有助于解決信息使用者的信息的孤島問題,對于基礎設施的靈活建設以及交通資源的合理分配等問題都提供了很好的解決手段,可以有效提升智能交通的運作效率。
參考文獻:
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[3]于艷華.宋美娜.大數據[J].中興通訊技術,2013,19(01):96-97.
【關鍵詞】北斗衛星導航定位系統 系統發展前景 系統應用
中圖分類號:TP 文獻標識碼:A 文章編號:1009―914X(2013)35―498―01
一、北斗衛星導航定位系統應用
(一)車輛只能導航
車輛智能導航使用的是北斗系統,能夠對車輛行駛途中進行實時定位?;谑孪阮A存的電子地圖指導車輛行駛,能夠動態顯示車輛行駛情況。能夠根據輸入信息,給出準確的路徑指導。北斗車輛智能導航借助車速傳感器、羅盤以及陀螺傳感器將其集合鑲嵌在同一個平臺上,對車輛進行重組定位系統。車輛導航融入算法,能夠對車輛位置車輛行駛方向進行精準測量。能夠準確的掌握車輛行駛路徑,為科學管理提供依據。
(二)道路交通檢測
進行車輛系統監控和調度,最終目的是完成預定的計劃程序,避免因為事后調度出現的生產效率低下等問題。車輛調度使用的是北斗技術、GPS定位功能以及通信技術,使用編程語言間MAPX組建結合在一起,對車輛進行監控,提升系統客戶端質量,從而做好車輛監控工作。車輛行駛信息可以在地圖上得到展示,提供精準的地理位置信息。而且,還可以根據現場車輛運行情況,及時調整運行狀態。北斗定位系統結合其他地理定位系統,可以對構成雙向的控制系統。將一些已經配備上探測儀車輛作為信息采集點,將能夠高效的收集交通信息,進行動態分布信息,從而提供實時的車輛數據。而且,也可以為車輛規劃和管理進行基礎性數據探究。
(三)定位盲區
在現實道路運行中,道路兩旁的路面情況比較復雜,例如:一些高大建筑物、堅固立交橋、深孔隧道以及高大樹木等,這些地面實物阻擋衛星信號傳輸。如果這些實物阻擋了信號反射,將導致衛星信號無法傳輸,形成諸多盲區。這些盲區對交通暢通而言有重要影響,如何應對這些盲區點。通過實踐發現,北斗定位系統能夠應對該問題。北斗定位系統有諸多優勢,第一,能夠縮短各個車輛行駛時間,能夠給出初始的定位時間。第二,可以消除信號遮擋區對ITS影響。第三,一些移動基站信號比較強,將該系統放置室內或者地下車庫中,也可以發揮出實際作用。對于一些精度不高的情況,應該選擇出重點區域,再經過無縫技術進行定位??梢员U闲盘栐诟咛幍靡钥焖賯鬏?,在一些移動設備中修改一個簡單組件,調整相應的信息服務器,就可以共同組件成完整的室內定位系統。另外,也可以使用多星座衛星組合系統進行組建,使用衛星導航系統,可以將分散系統進行組合,從而得出精度高、系數穩定的系統,從而保障精準的定位,提升定位精度和可靠性。
(四)通信帶寬
北斗二代保留了一代短信息功能,該功能在最短時間內可以發送120個漢字,在每個小時內可以實現54萬次通訊。根據這一數值進行計算,該衛星通訊方式和寬帶通訊方式相差比較遠,很難滿足通訊需求。又基于現實原因北斗全球定位系統在2020年才得以完工,為了滿足當下需求,應該建立起通信系統??梢栽诙虝r間內提升LBS應用性能,這變動將產生巨大影響,具有重要戰略意義。講述到通信問題時,還需明確信息傳輸量問題,應該基于無線通信基礎上進行數據傳輸以及圖像傳輸。當前已經進入3 G時代,4G通信證屬于開發階段,應該極力將4G通信和北斗系統的結合應用。
二、北斗衛星導航定位系統發展前景
(一)促進產業鏈發展
下游需求逐漸向深度和廣度方向延伸,經過多年試驗發展已經有完備的產業鏈。相應服務能力逐漸提升,產業模型組建形成。但是,該系統不論在哪個行業其應用程度比較低,還處以起步階段。當前GPS主導導航領域在發展中將被北斗技術所取代,該技術發展有廣闊空間。隨著科技水平逐漸提升,北斗二號已經成功建立。精準度定位以及深度發展已經取得一定成效。
(二)成功運用于測繪、交通運輸以及森林防火等領域
衛星導航定位系統應用范圍逐漸擴建,應用于交通行業,能夠有效的緩解的交通堵塞問題,逐漸提升道路暢通度。在車輛上安裝該系統,可以定位車輛位置,車輛能夠接受路面情況。舉個例子,該系統根據車輛發回的信息,能夠指示車輛行走路線,告知司機前方路況情況,給司機建議走暢通的路線。如果車輛出現超速行駛,則出現車禍位置、車禍基本情況以及違章情況都會得到確定。能夠提升交警工作效率,做好相關信息記錄。
結束語
北斗衛星導航定位系統應用推動社會穩健發展,保障交通有序進行。該系統有良好的發展前景,在實際使用中能夠保障設備高效運行。隨著推廣范圍不斷擴建,該系統帶動相關產業發展,形成產業鏈。
參考文獻:
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關鍵詞 智慧能源 控制系統仿真 CDIO 教學改革
中圖分類號:G424 文獻標識碼:A DOI:10.16400/ki.kjdkx.2017.03.037
Abstract Smarter energy is a new reform and opportunity to the energy industry. Automation discipline must adapt itself to the change of energy pattern, and carries out curriculum educational reform and practice based on ability cultivation. Reform of control system simulation course for Automation discipline has been implemented in Changsha University of Science and Technology based on national-level experimental teaching demonstration center. A course syllabus with CDIO model is designed and teaching contents are optimized according to the talent requirement of smart energy. The practice of course reform has achieved good results by developing teaching methods and course assessment.
Keywords smarter energy; control system simulation; CDIO; teaching reform
0 前言
我國經濟發展進入新常態,經濟增長驅動力和能源生產利用模式都在發生深刻的變革。能源領域的“互聯網+”智慧能源是能源行業的一次新機遇。[1, 2]以新能源為基礎的智慧能源將突破傳統能源生產、消費和控制形式,成為推動人類社會生活方式的一次根本性革命。我國“十三五”規劃綱要中指出:積極構建智慧能源系統,加快推進能源全領域、全環節智慧化發展,提高可持續自適應能力。新興的智慧能源產業將是以能源、信息、自動化為核心,融合多領域技術和人才的集成創新發展。因此,自動化專業必須自主適應智慧能源對人才的核心需求,積極開展以能力培養為導向的課程建設和教學實踐。
長沙理工大學的自動化專業是湖南省特色專業,主要面向能源、電力等行業,培養德、智、體、美全面發展,具有扎實的自動控制系統基礎理論和能源電力專業知識,具備從事系統分析、設計、運行和科技開發等工作的寬口徑應用型高級工程計劃人才。其中,控制系統仿真是課程體系中的專業基礎課。通過運用MATLAB等平臺,進行現電過程的系統建模和控制仿真,培養學生運用所學知識分析和解決問題的能力。在瞄準時代能源格局變化主流前提下,如何全面提升學生的實踐、創新和創業能力,一直是本專業人才培養和課程教學中長期思考和探索和課題。
本專業在人才培養過程中引入CDIO模式,積極開展體系課程的教改和實踐。[3]CDIO是國際工程教育改革的成果,CDIO即構思(Conceive)、設計(Design)、實現(Implement)和運作(Operate)。[4, 5]基于CDIO模式的工程教育理念,以能力培養為目標,強調知識的綜合運用和思維能力的創新。智慧能源豐富和拓展了“控制系統仿真”課程的內容,而如何培養符合智慧能源人才能力需求的學生,是課程教學改革的重點。
1 控制系統仿真課程的CDIO改革要點
1.1 結合CDIO模式的必要性
智慧能源理念的實現和新興行業的發展,需要高素質自動化創新人才作支撐。智慧能源自動化的本質是通過對能源生產、轉換過程的全息信息綜合集成,實現以能源高效清潔利用為核心的智慧能源優化、管理和服務。智慧能源新型自動化專業人才必須具備:全新的能源理念,綜合全面的智慧能源自動化體系專業知識,很強的能源智慧利用實踐動手能力,良好的智慧能源自動化技術應用創新能力。
CDIO工程教育模式是培養工程人才的有效途徑。面向智慧能源人才需求,開展控制系統仿真課程CDIO教學實踐非常必要。首先,這是能源變革和社會發展的時代需求。新常態經濟下,社會發展對專業人才的能力,尤其是創新能力,提出了更高的要求。其次,這是高等教育自身發展的內在需求。黨的十八提出“全面實施素質教育,深化教育領域綜合改革,著力提高教育質量,培B學生創新精神”。再次,這是能源行業和產業發展對人才知識技能和結構的基本要求。國家經濟進入轉型發展的高階段,社會用人單位更加關注學生的實踐能力和創新能力。自動化專業需要進行“產、學、研、訓”多維度一體式人才培養的新實踐。
1.2 課程改革的要點
控制系統仿真課程的改革主要內容包括:教學大綱制定、教學內容準備、教學方法實施、課程考核評價。根據本專業工程教育要達到的預期效果,設計CDIO教學大綱,即明確要培養什么樣的學生,學生應掌握怎樣的知識、能力和態度,及其水平應達到的程度。[6]本課程舊大綱不足在于過多強調學生對MATLAB工具的學習,缺乏對系統的綜合分析和運行能力的培養。CDIO模式將工程人才能力分為工程基礎知識、個人能力、人際團隊能力和工程系統能力四個層面。因此,必須結合智慧能源在能源生產、優化利用和綜合管理的實際需求,強化學生的基礎知識、個人能力、團隊能力和工程系統能力的培養。圍繞教學大綱要實現的主要目標,調整教學內容并積極開展教學方法的實踐,努力探索課程考核方式,科學評價課程教學效果。
2 控制系統仿真課程CDIO教學實踐
2.1 教學內容的設計
原教學內容如下:(1)控制系統仿真概論;(2)連續系統仿真方法;(3)采樣控制系統采樣仿真方法;(4)數字仿真程序的設計;(5)MATLAB概述及MATLAB程序設計基礎;(6)MATLAB仿真程序設計;(7)Simulink軟件包使用及其在控制系統仿真中的應用。這種配置突出了學生MATLAB軟件基本功的訓練,強化了MATLAB程序設計、分析、調試程序的能力。不足之處在于:學生綜合運用自動控制專業知識,對復雜能源和電力系統進行分析、仿真與綜合的能力得不到系統性的訓練。例如,教學效果評價環節中,通過對畢業班學生的專業座談信息的收集整理發現,學生都認為該課程非常重要,但對課程學習的體會卻僅停留在“MATLAB的學習”的層面。
實際上,我校自動化專業具有非常明確的人才培養目標,即面向能源和電力行業培養特色的自動化專業人才。學生在控制系統的學習過程中有明確的工程背景和研究對象,如水力發電、火力發電、核能發電、新能源發電。本課程教學的預期目標之一是讓學生結合能源和電力實際工程控制對象,實現復雜過程系統的“MATLAB的學習、系統建模、過程控制、系統綜合分析”四個層次知識和能力的培養。可見,必須對教學內容進行調整,以強化能力培養。
智慧能源要求自動化專業學生,繞能源的生產、優化利用和綜合管理,全面提升系統建模、優化控制和協調管理的等重要技能。因此,要求學生將MATLAB作為一種系統分析和優化的實用工具,把控制理論與工程實踐結合起來,實現對復雜系統的分析綜合。教學內容的設計必須讓學生在學習進階過程,深刻體會到“MATLAB的學習,基于模型的系統仿真,基于模型的系統控制,復雜系統的分析和綜合管理”四個層次的不同,透徹理解四個層次“由易到難,由知識點的分散到運行的綜合”的遞進。結合CDIO模式的教學內容設計如下:(1)控制系統仿真概論;(2)MATLAB程序設計基礎;(3)自動控制原理與MATLAB實現;(4)數學建模與數值求解;(5)控制系統SimScape建模;(6)控制系統參數整定;(7)模型系統參數智能優化;(8)模型系統的協調與優化。調整后的教學內容,突出了學生在基礎知識、個人能力、團隊能力和工程系統等方面能力培養的新需求。
2.2 教學方法的探索
以老師講授為主的課堂教學缺乏學生參與度和體驗度,教學效果評價中學生反饋信息滯后性大。而“以生為本、自主學習”的教學重點突出了學生知識綜合應用和動手實踐能力培養,保證知識、能力、素質相互協調發展。常用方法如:案例教學法、情景教學法、討論法等。教學有法,教無定法。任何課程的實踐教學,必須結合學生主體的知識能力水平、培養方案知識結構構建時序和學校教育平臺資源,開展有效的教學探索。[7]
我校擁有國家級實驗教學示范中心――“能源系統與動力工程實驗教學中心”,這為面向智慧能源的自動化專業人才培養提供了平臺優勢:(1)強化專業特色,推進面向科技前沿和工程實際的能力教學。增強“課堂教學、實驗教學和網絡教學”三位一體協同建設,注重學生專業知識框架的建立以及創新意識的培養。(2)以生為本,注重因材施教,促進學生“厚基礎、寬口徑”的知識綜合應用能力和團隊能力的協調發展。強化學生動手實踐能力的訓練,培養和提高學生工程實踐能力。
開展本課程的CDIO教學,可充分激活“課堂講授+實驗教學+網絡教學”,本課程的教學并非單一模式,而是以學生能力培養為導向的綜合模式。根據不同階段要到達的目標,具體到要求學生“如何建模、如何利用模型進行系統分析、如何利用模型進行系統控制、如何基于模型提出自己的新觀點和新思想”。例如:對第一層次“MATLAB的學習”,可采用“教師講授+實例分析+個人練習”;第二層次“基于模型的系統仿真”,可采用“教師講授+建模實驗+專題研討”;第三層次“基于模型的系統控制”,可采用“教師講授+建模實驗+分小組討論”;第四層次“復雜系統的分析和綜合管理”,采用“情景分析+建模實驗+網絡教學+分小組研討”。通過組合教學方法等手段,逐級提升學生的基礎知識、個人能力、團隊能力和工程系統分析綜合能力。
2.3 教學考核的實踐
科學的教學評價對課程的建設和完善非常重要,運用不同考核和評價方式獲得反饋信息側重點是不同的。[8]常用的“平時成績+閉卷或開卷考試”課程考核方式,比較適合對基礎知識和結構體系掌握的考核評價。學生通過對知識點以及重難點內容的理解和強化記憶,就能較好地達到教學目標要求。但是對于以能力培養為主的課程考核,這種考評方式有很多不足之處。為了實現對學生多維度的考察,有必要調整課程考核方式。本課程對學生的考核,采用豐富平時考核的內容,加大平時成績的權重的方式進行。主要措施是:細化平時考核形式和考核主體,結合教學內容和四個層次的進階學習,分階段實施對學生基礎知識、個人能力、團隊能力和工程系統分析綜合能力進行考核評價。例如:將考核形式以題型的模式具體化,可分4類型:給定目標和要求進行程序設計、給定特定系統進行過程建模、給定系統模型進行參數整定、給定子系統模型進行分析和綜合??己酥黧w分為:個人和研究小組。通過組合考核形式和考核主體,開展學生學習進階各段的考核。
控制系統仿真課程是自動化專業集知識掌握和能力運行的重要課程。從人才培養課程體系的全局來看,它是上承自動控制理論基礎,中輔各類課程設計,下啟畢業設計的重要位置。實施對本課程教學效果的考核評價,不能遺漏兩方面非常重要的信息反饋:一方面是學生在大四畢業設計(論文)和答辯環節的反饋信息,另一方面是畢業參加工作后校友的反饋信息。我校自動化主要是面向能源、電力行業,在智慧能源背景下,業內用人單位對本校畢業生在業務能力上的綜合評價即是學生能力培養效果的重要體現。
3 結語
長沙理工大學能源與動力工程學院的自動化專業,面向能源、電力行業培養特色鮮明的工程技術人才。在智慧能源背景下,本專業依托“能源系統與動力工程實驗教學中心”這個國家級實驗教學示范中心,積極開展控制系統仿真課程的CDIO教學改革。根據能源新時代對人才的需求,調整教學大綱、優化教學內容,在學生實踐創新能力培養上取得階段性成果,強化了專業特色和人才培養的行業優勢。
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【關鍵詞】創新教育,英語專業,專業特色,職業能力,競爭力
一、創新教育的內涵
早在本世紀初,就有人提出“創新”這一概念,當時主要是經濟學家從技術應用的角度提出的。隨著社會的不斷發展變化,創新的意義也在不斷擴展和深化。知識經濟時代是一種知識密集型和智慧型的經濟,其核心在于創新。創新能力在知識經濟初時代已日益顯露其獨特的地位和價值。沒有創新,知識經濟主體便失了競爭力和生命力。從宏觀角度而言,在知識經濟時代,創新決定著一個國家和民族的綜合實力和競爭力。從微觀角度,創新教育對個人良好素質和人格的形成與發展同樣具有重要作用。創新主要由三方面要素構成:創新人格、創新思維和創新技能。創新人格是以創新情感為動力,如遠大的理想、堅強的信念、誠摯的熱情以及強烈的創新激情等因素。創新性思維是整個創新活動的智能結構的關鍵,是創新力的核心,創新教育與教學必須著力培養這種思維品質。創新性技能主要包括信息加工能力、一般的工作能力、動手能力或操作能力以及熟練掌握和運用創新技法的能力、創新成果的表達能力和表現能力及物化能力等。創新技能同樣也居于創新教育的核心地位,尤其在我國目前的學校教育中,更要加強以實驗基本技能為中心的科學能力和科學方法的訓練。
創新教育是以培養學生的創新意識、創新精神、創新能力為基本價值取向的教育實踐,它以開發人的創造潛能,弘揚人的主體精神,培養學生的創新能力為目的,運用現代教育科學理論和方法探索和建構的一種具有時代特色的教育模式。
1991年,東京創業創新教育國際會議從廣義上把“創業創新教育”界定為:培養最具有開創性個性的人,包括首創精神、冒險精神、創業能力、獨立工作能力以及技術、社交和管理技能的培養。我國教育部在《關于大力推進高等學校創新創業教育和大學生自主創業工作的意見》中指出:“在高等學校開展創新創業教育,積極鼓勵高校學生自主創業,是教育系統深人學習實踐科學發展觀,服務于創新型國家建設的重大戰略舉措;是深化高等教育教學改革,培養學生創新精神和實踐能力的重要途徑;是落實以創業帶動就業,促進高校畢業生充分就業的重要措施”。高校教育創新,是新時期高等教育改革的目標之一,同時也是加強大學生職業競爭力教育的核心內容。
二、普通院校英語專業面臨的危機
近年來,英語專業在全國高校普遍開花,由于培養模式和課程設置的相似以及對學生的擴招,使得英語專業學生就業競爭力下降,就業現狀堪憂。根據國內知名教育數據咨詢機構對2009屆全國應屆畢業生的就業跟蹤調查,英語專業已經成為全國失業率排名前十位的高風險專業。隨著英語專業畢業生從擴招前的每年幾萬增加到了現在的每年幾十萬,英語專業卻從就業市場里炙手可熱的專業轉變成了就業難的業。尤其是普通高校,英語專業畢業生找到適合自己專業的工作就更加困難。
除了擴招和專業設置的普遍性,主要原因在于過去的教育理念、培養目標、方式以及內容等許多方面都與我國當今倡導的創新教育格格不入。在知識、能力和素質的關系上,過于重視知識的傳授,忽視對學生能力的培養,特別是創新能力的培養。在教與學的關系上,過分強調教師的主導性,忽視學生學習的主體性。在對學生的要求上,過分強調整齊劃一,實行統一大綱、材、統一考試,忽視個體的差異性??傊?,這種重記憶、重考試而輕創新探究的舊教育模式已經嚴重影響了學生主動的、自由的有鮮明個性的全面發展,不能適應未來社會對創新人才的需求。此外,在人才培養模式上過于統一,缺乏特色,培養的學生滿足不了社會多元人才的需求。如何解決這些問題成為當務之急,否則,這些學校英語專業就無法持續地發展。因此,為滿足社會對創新人才的需求,必須在目前的教育改革轉型時期,從教育觀念、培養目標、教育內容、教育方法與手段以及管理體制等加大改革,以教育創新促進創新教育。具體來說,就是要從創新的視角,培養學生的綜合素質,提高英語專業學生的就業競爭力,滿足社會對不同層次人才的需要,同時保證學校的可持續發展。
三、突出特色的英語專業職業能力的培養
職業能力(Occupational Ability)是人們從事某種職業的多種能力的綜合。職業能力包括專業能力,方法能力和社會能力。專業能力主要是指從事某一職業的基本知識和基本實際操作能力。方法能力體現在一以下幾個方面:一是信息收集和篩選能力;二是掌握制定工作計劃、獨立決策和實施的能力;三是具備準確的自我評價能力和接受他人評價的承受力,并能夠從成敗經歷中有效地吸取經驗教訓。社會能力主要是指一個人的團隊協作能力、人際交往和善于溝通的能力。在工作中能夠協同他人共同完成工作,對他人公正寬容,具有準確裁定事物的判斷力和自律能力等,這是崗位勝任和在工作中開拓進取的重要條件。方法能力和社會能力稱為通用能力,不僅包括以上所述諸多能力,還包括一些素質修養,如高度的社會責任感,良好的人格品德等。具體來說,大學生應該具備以下能力:運用知識的能力,專業能力,溝通能力,自我推銷能力,應變能力,學習能力,收集信息能力,抗挫折能力。
我國勞動和社會保障部《國際技能振興戰略》把人的能力分成三個層次:職業特定能力。當今,世界發達國家職業教育的重點就是培養就業者與人合作、交流的能力,信息處理、數字應用,解決問題,自我提高,創新和外語應用能力。
因此,培養學社的職業技能和職業素質,是增強學生就業競爭力的根本。對于普通高校的英語專業,提高學生的職業競爭力一定要進行創新教育,這種創新一定要具體,可操作,有針對性,否則,只會流于表面,無法取得一起的效果。
四、提高英語專業職業競爭力的途徑
1.建立有特色的人才培養模式。普通地方高校的英語專業學生從生源質量上與重點院校的相比,有很大差距,在培養方向上也要有所不同,不應是培養研究型的高級英語人才,而是應該把培養目標定位在應用型職業型上,同時要結合本校專業優勢,培養突出本校特色專業特點的英語專業人才,這樣,培養目標才更具體,有針對性。在課程設置上可以開設英語專業與本校特色專業交叉滲透課程。
2.英語課堂教學模式創新。改變傳統以教師授課為主的教學模式,設計以學生為中心的多種教學活動,如討論,發言。演講,表演,脫口秀等,力求給學生更多的輸出語言機會。
3.評價機制的創新。取消以期末考試為唯一衡量學生學習效果的評價手段,注重平時表現,如課堂發言,課下作業,參與課堂活動的主動性等,采取教師和學生互評相結合的形式,真正調動學生提高能力的積極性。
4.增加英語專業的實踐教學,切實提高學生的實踐能力;以人文性為主,工具性為輔,主要著眼于提高學生的綜合人文素養。
5.開展職業教育,提升職業化素質??梢蚤_設諸如職業素養、禮儀、職場溝通技巧課程,也可以根據學生的興趣和就業意向等開展一些職業化培訓班,或邀請相關領域專家、學者、企事業單位成功人士,為學生開展職業教育講座。
6.加強和地方企事業的合作,以訂單式為突破口,與具體單位簽訂協議聯合培養,使學生一畢業就能很快勝任用人單位的要求。
綜上,創新教育是時代的要求,是教育發展的必然趨勢。創新教育要與本校的具體情況相結合,體現出特色,才能有優勢。英語專業要立足學院特色,以培養學生職業能力為核心,在教學中探索適合本校特點的人才培養模式。希望通過以上嘗試,能夠揚長避短,發揮各個院校的優勢專業,體現特色,提升學生職業能力,從而提高他們的就業競爭力。這樣,創新教育才能名副其實,而不是成為一個口號。
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【關鍵詞】智能交通 圖像處理技術 概述 應用
我國經濟目前處于快速的發展過程中,交通事業及其機動化水平也得到了迅速的發展,但在此背景下我國的交通發展存在很多問題,很多城市的交通流量都在與日俱增,交通堵塞、事故等經常發生。為了解決當下交通事業發展的困難局面,我國有些城市已經開始建立和應用智能化交通系統,以此實現城市交通的順暢運行。在智能交通系統的應用中,圖像處理技術應用比較廣泛,具有重要的現實意義及廣闊的發展前景。
1 智能交通的概述
智能交通系統,目前在全球很多國家得到了廣泛的應用,是很多國家發展交通事業及運輸事業過程中的重點關注對象。我國目前經濟發展速度較快,相關的科學技術也在不斷深化發展的過程中,在此背景之下,智能交通系統在我國也處于快速發展的趨勢下,在很多城市得到了較好的應用,具有極強的應用前景。智能交通系統,是基于完善道路設計建設的基礎上發展而來的,該系統主要應用了信息技術、智能技術、電子技術、地理技術、圖像處理技術、傳感器技術等多種不同的先進技術。其中,圖像處理技術在智能交通系統中的應用最為廣泛,也最具重要價值。這些先進技術的應用,使得智能交通系統成為了一種先進、準確、實時的交通系統,可以帶動交通事業與運輸事業向智能化方向發展。
智能交通系統的發展與應用,不僅可以提高地面交通的效率,還可以使現有的交通基礎設施得到最為廣泛和高效地應用,也能保證交通安全。應用智能交通系統之后,人力、物力、財力投入都會出現明顯的下降,與傳統模式的交通系統相比,具有較好的社會價值與經濟意義。此外,應用智能交通系統,還可以實現對車輛運動狀態下的行為分析,保證分析工作的準確性,對于交通部門的工作也有積極的促進作用。
2 圖像處理技術在智能交通中的應用
筆者在上文已經提到,智能交通系統在具體的應用過程中,需要很多先進技術給予支撐,其中,圖像處理技術的應用最為廣泛,是智能交通系統應用的所有技術中最為關鍵的技術之一。下面將對圖像處理技術在智能交通中的應用作簡要分析:
2.1 車牌識別
在智能交通系統中,圖像處理技術的應用首先就體現在車牌識別中。車牌識別是智能交通系統的主要構成,可以幫助車輛管理部門對車輛進行合理、高效的管理,提高工作人員的具體效率。目前,車牌識別主要應用于停車場管理、小區管理、高速公路系統等主要方面。
車牌識別,主要是對路面運行的車輛進行監控拍攝,提取其車牌的主要信息,如漢字字符、英文字符、顏色、數字等。在對這些信息進行處理的過程中,需要對圖像進行采集、預處理、最終識別。車牌識別的應用,需要相關的部門安裝數字設備、攝像系統、計算機系統等,在此基礎之上對車輛進行圖像信息采集,之后對采集到的信息進行預處理,找出車牌在圖像中存在的具置,將所有信息進行提取,并分析信息中的所有要素,最終識別出車牌的真實信息及真實號碼。
車牌識別在具體的應用過程中,圖像、照片的質量會受到很多外界因素的影響,如日照因素、降雨、車輛運行速度等。在這些不同的外界因素影響下,車牌識別系統所采集到的車牌信息經常會出現模糊、看不清、重疊等問題,對于后續的識別工作有嚴重的負面影響。因此,在進行正式的車牌識別工作之前,工作人員應當著重對車牌圖像進行預處理,如對圖像進行灰化、二值化、校正等,保證車牌識別的準確程度。我國目前雖然也應用圖像處理技術進行車牌識別工作,但是我國車牌的格式相對繁多,背景也比較復雜,缺少較好的統一性,因此存在識別不清等問題,需要有關部門對此進行進一步合理改善。
2.2 信息采集
在智能交通的發展與應用過程中,工作人員還可以利用圖像處理技術進行信息采集,以保證智能交通系統得到高效、穩定的運行。
某市交通部門在開發智能交通系統之后,利用圖像處理技術對交通信息進行合理的采集。工作人員通過對該技術的具體操作,獲取道路交通運行過程中方方面面的運行信息,如具體的車流量、車輛運行速度、車輛類型、道路交通密度等。圖像處理技術在采集這些相關信息之后,就將圖像立即傳回到工作人員及分析人員的電腦上,分析人員就可以據此獲取交通運行的確切信息與實際狀況,從而保證交通管理部門對道理交通進行合理、高效的管理,并及時發出預警信息與誘導信息,對道路交通運行中的車流進行調節與疏導,避免交通出現嚴重擁堵,實現道理交通的順暢運行。該市交通部門發現,在應用圖像處理技術進行信息采集與分析之后,道路交通管理部門的工作效率得到了明顯的提高,該市的交通擁堵問題也得到了合理解決。
2.3 車輛檢測
圖像處理技術在智能交通中的應用,除了車牌識別之外,還可用于車輛檢測工作。目前,車輛檢測的主要方法有背景差檢測法、邊緣檢測法、幀差法、模型法等。這四種檢測方法都可用于進行車輛檢測,并具有較好的檢測效果。目前,在智能交通的應用與發展過程中,圖像處理技術的一個主要的應用方向便是被用于車輛檢測。
智能交通應用圖像處理技術進行車輛檢測,在某種程度上是基于車牌識別工作才得以進行的。智能交通系統在采集到車輛信息之后,圖像處理技術就可以通過對車牌等車輛的主要信息進行合理、高效的識別,以此實現對車輛的實時檢測。
2.4 在電子警察中的應用
圖像處理技術在智能交通中的應用,還可以體現在電子警察的應用方面。電子警察是智能交通系統的重要組成部分,可以在某種程度上代替警察進行工作,不僅可以保證工作的高效性,還可以提高工作的合理性。圖像處理技術在電子警察中的應用,主要可以分為以下幾個方面:圖像濾波技術、圖像編碼、圖像識別、圖像加密等。
圖像濾波技術主要指的就是圖像處理技術可以將拍攝到的視頻畫面中的噪聲等嚴重的干擾源進行合理清除,在此基礎上將視頻圖像中的有效信息進行高校提取。視頻編碼,主要就是利用相應的編碼技術對智能交通系統拍攝到的視頻圖像進行二次編碼,以此保證圖像可以滿足具體的通信需求。圖像加密,主要用于對視頻圖像進行密碼,也可以添加其它的保密手段,保證視頻圖像的安全性。
某市交通部門在開發和利用了智能交通系統以后,將電子警察與智能交通系統相結合。該市的電子警察,由于應用了比較先進、關鍵的圖像處理技術,因此不僅可以做到對車輛、行人進行視頻拍攝,還可以對拍攝好的視頻進行分析、加密、編碼等。該市交通部門的管理者發現,電子警察在應用圖像處理技術之后,工作效率得到了明顯提高,對于該市的交通事業發展起到了積極的促進作用,也帶動了該市智能交通系統在未來的深化發展。
2.5 障礙物檢測
除了上述幾種應用方向之外,圖像處理技術在智能交通中的應用,還包括了障礙物檢測這一主要內容。在交通系統中,障礙物主要包括了車輛行駛過程中前方道路的行人、自行車、電動車、其它機動車及交通標識等。圖像處理技術在障礙物檢測中的應用,主要是利用了立體視覺檢測、背景運動檢測分析、光流檢測等主要方法。在進行檢測的過程中,圖像處理技術主要是基于對攝像頭拍攝到的視頻畫面等進行細致分析,看道路前方何處存在障礙,并及時將障礙情況提示給司機等人。目前,這幾種主要的障礙物檢測方法在智能交通系統中都得到了相對較好的應用,效果也比較理想,對于圖像處理技術的深化革新及智能交通系統的再發展可以起到強有力的推動作用。
3 結語
智能交通的發展與應用,不僅可以解決現存的交通問題,更可以帶動我國交通事業在未來的發展。在智能交通的應用過程中,圖像處理技術得到了比較廣泛的應用,可以用于車牌識別、字符分割等。圖像處理技術的應用,不僅給予智能交通發展應有的支持,也提高了智能交通的應用效率,保證智能交通的應用收到實際效果。相關部門及人員若想保證智能交通得到深化發展,就一定要重視圖像處理技術的應用效果及其應用質量。
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作者簡介
紀老平(1974-),女,山西省太原市人。大學本科學歷。現為太原警官職業學院講師。研究方向為圖像處理、數字水印。
十幾年來,隨著我國城市化進程的提速、汽車數量的爆炸式增長,城市擁堵問題也日益嚴重,與此相伴的是頻繁的交通事故、噪聲污染和空氣污染,使城市承載能力與社會運行效率受到了嚴峻挑戰。因此,如何破解城市發展速度與社會效率的矛盾成了全社會普遍關注的問題。智能交通設備通過信息技術將人、車和路有機地聯系在一起,能夠提高既有有交通基礎設施的運行效率、提高城市承載能力。特別的是,在國家實施新型城鎮戰略的大背景下,智能交通行業的個股有望迎來戰略發展機遇期,相關上市公司有望從中受益。
智能交通處于快速發展期
目前,政府層面的監管要求是推動我國智能交通發展的主要力量,比如,隨處可見的電子眼、集成交通指揮平臺系統等。最近幾年來,政府投資于智能交通的步伐開始加快,年均增速超過了20%,主要原因有以下三個方面:一是政府對智能交通的重視;二是城市道路和交通擁堵所帶來的問題日益嚴重,比如,北京因擁堵十分嚴重被戲稱為“首堵”;第三,西方發達國家的實踐證明了智能交通能夠在一定程度上有效緩解城市擁堵問題。
從行業規模來看,我國智能交通行業尚不足400億,而美國智能交通行業的收入已達到1118億美元,即便是面積與人口遠少于我國的日本,智能交通行業的市場份額也達到了377億美元,是我國的6倍。而從智能交通的發展特征來看,我國以硬件投入為主,占投入總金額的80%以上,而歐美發達國家的智能交通投入主要集中于軟件與服務方面,兩者發展水平的高低顯現無疑。未來,我國智能交通行業也必然會向縱深階段發展,北京、上海等經濟實力雄厚的大城市已經開始布局車路協作系統和出行服務。中金公司認為,2015年,智能交通行業是量變向質變轉換的關鍵時間點,“十二五”末期,市場規模有望達到1000億。
行業成長性優良
據了解,我國從事智能交通行業的企業約有2000多家,主要集中于道路監控、收費站、GPS,以及系統集成等環節。統計數據顯示,2011年千萬級智能交通項目數量為195項,同比增長了129%,項目金額合計57.9億元,同比增長了180%,目前行業規模約在120億左右。湘財證券該行業研究員朱程輝認為,未來3-5年,智能交通行業有望保持年均20-30%的增長,5年后有望形成千億級別的市場規模。
由于需求旺盛,在過去幾年內,智能交通行業的相關上市公司的營業收入和利潤均實現了高增長,龍頭公司甚至達到了30%的復合增長。與此同時,行業整體毛利率普遍高達25%-50%,整體凈利率也有20%左右(參見圖1),體現了良好的競爭格局和較強的議價能力。
細分龍頭顯著受益
智能交通行業產業鏈不長,主要涉及硬件、軟件、系統集成和服務擴展幾個方面。其中,硬件方面涉及采集、傳輸和自動化等;軟件應用到控制、管理、導航等;系統集成由于硬件再與軟件組成,涉及城市ITS和城際ITS;系統集成為服務擴展提供支持。在這條產業鏈上,各個環節的參與者數量眾多,相關細分行業龍頭(參見表1)。
從海外發達國家智能交通行業的發展歷程及我國的實際情況來看,硬件及系統集成有望受益最大。
大華股份(002236):公司是智能交通行業的硬件采集商,近幾年來來受益于政府支持,獲得了高速發展。財務數據顯示,公司2010年、2011年的凈利潤增幅分別為122.11%與45.21%,2012年的凈利潤增幅在60%-100%之間。同時,公司近三年來的銷售毛利率均穩定在42%以上,凈資產收益率也在20%以上。成長性與盈利能力均居高該板塊前列。
未來,隨著監控設備從標清向高清發展,公司作為行業龍頭,將會充分享受設備更新換代帶來的市場機會,市場份額有望進一步擴大。近兩年來,公司在二級市場上表現也堪稱大牛股,反映了資金對公司未來發展前景的看好。