ZigBee技术在智能交通中的应用研究

高晨光 邢军 高照艳 马宝英 徐晶淑

[摘 要]随着科学技术的快速发展，智能交通技术也随着时代发生了巨大的变化。我国作为一个人口大国，各方面的资源都非常短缺，如何将各种资源物尽其用是研究的重点内容。交通也是如此，如何能够快捷、方便、合理地使用道路，减轻道路压力成为交通领域的热门话题。无线通信技术作为一项新技术，在智能交通中有着广泛的应用。文章对ZigBee技术在智能交通中的主要应用进行研究，以期实现对机动车辆予以高效监管，及时疏通道路，为人们出行提供更多便利。

[关键词]ZigBee技术;智能交通;应用研究

[DOI]10.13939/j.cnki.zgsc.2021.20.185

1 引言

随着经济的发展和人们生活条件的提升，近些年我国各城市的汽车数量快速增加，交通运输业发展迅速，有效促进了人们的交流，节省人们出行的时间，但与此同时，也导致城市的交通愈发拥挤，城市的交通问题越来越突出[1]，严重的交通堵塞已制约了城市的可持续发展。解决交通拥堵问题迫在眉睫，智能交通系统是解决这一问题的有效方法[2]。

我国人口众多，随着铁路、公路日益增多，车辆数量的快速递增，实现交通枢纽的智能化与自动化变得尤为重要。目前，我国的智能交通系统处于起步阶段，如何应用无线通信技术在最大程度上发挥交通设施的功效至关重要。鉴于此，本文研究了ZigBee技术在智能交通中的主要应用情况。

2 智能交通系统与ZigBee技术概述

2.1 智能交通系统

智能交通最早于20世纪50年代在美国发展起来，并且逐渐统称为（Intelligent Traffic Management System，ITS）。智能交通在世界范国内的发展情况并不同步，其中，欧洲和日本在初期阶段就优先考虑交通安全、污染程度与经济成本。20世纪80年代，我国公共交通道路事业对ITS进行了全面的认识与研究，对城市的交通进行管理。近几年，国内的一些科研院所和大学逐步进行城市交通方面的研究，逐渐引起相关人士的重视。

我国智能交通包括的主要领域有运营控制、车辆服务控制等方面，智能交通技术主要基于传感器技术、计算机技术和数据通信技术，并能有效地结合用户与车辆、管理者[3]，从而实现快捷化、方便化以及简单化的新型智能交通管理系统。这也是目前全球公认的解决城市道路拥挤、提高城市道路交通效率、改善道路交通环境的最好途径。

2.2 ZigBee技术

无线传感器网络（Wireless Sensor Networks，WSN）的出现促进了无线网络技术的发展，同时，也对无线网络提出了独特的要求。目前这类无线通信方面的主要技术包括红外IrDA、Wi-Fi、蓝牙以及ZigBee技术。ZigBee技术主要应用于无线传感网络中，是一种短距离、低速率的无线网络技术[4]，该技术可达到2.4GHz的工作频率，传输速率最高为250kbit/s，其传输距离一般在10m～75m的范围内，并且可以进一步增加。ZigBee技术的主要特点是功耗低、可靠性强、成本低、安全性好、网络容量大，这些特点也决定了该技术具有广泛的应用前景。目前，ZigBee技术已广泛应用于农业、工业、智能家居、交通运输、智能建筑等众多领域中，基于ZigBee技术的无线传感器网络技术将来会在许多方面给生产生活带来诸多的方便[5]。

3 ZigBee技术在智能交通中的主要应用

3.1 ZigBee技术用于公交车进出站的管理

随着社会经济的迅速发展，城市交通拥堵问题尤为突出， “公交优先”的实施有效缓解了城市面临的交通拥堵问题，促进了城市公交系统的快速发展，可随着公交线路的逐渐增多，也造成了主干线路重复系数过高，导致在进站区和进站排队区的公交车无序、乱插队、无组织等现象的发生[6]，这些现象都是由于公交站的起始点与终点设有专人看守，而其他站点则无人，针对这些问题可以应用基于ZigBee技术的智能系统对公交车运行情况进行监控和管理。这类系统往往会在每个站台安装一个站台监控器，在公交车内部安装无线识别器。其具体实施过程是：给每辆公交车与每个站台分配各自的标识号，在公交车临进站前会向站台发送无线信号，监控器根据持续检测收到的无线信号强度，识别车辆的标识号，当接收到的无线信号强度足够大时，该车辆的相关信息将由监控器传送给监控中心，与此同时将自己的标识号传送给公交车，根据接收的站台标识号，公交车中的无线识别器将会发出报站信息;反之，如果监控器检测收到的无线信号强度非常弱，该公交车离站消息将被发送给监控中心，从而解决了一般公交站设计与交通管理之间的缺陷。

3.2 ZigBee技术用于智能停车场管理

随着人们生活水平的日益提高，私家车已成为多数家庭的首选，与此同时，人们面临着无法合理、有效地管理和利用停车位。此外，停车场所消耗的人力、财力、物力的价格也越来越高，智能化管理停车厂已然成为一种发展趋势。停车场车辆管理系统所应用的技术主要包括ZigBee无线定位技术和ZigBee无线传输技术，应用信息统计显示平台对车辆的进出实行管理，设备造价与运用费用低，效果好，目前，已在一些城市老城区的部分停车场进行了检验，效果較好，对于老式停车场的改造意义重大[7]。

为了实现对停车场内部的ZigBee无线覆盖，通常将路由节点设置在停车场的关键区域，并在智能停车场的出入口与车位上安放具有磁/光传感器的ZigBee节点，传感器节点通过实现信息采集和传输的功能来检测车辆的出入，控制出入口栏的升降并实时监控车位被占用情况。与此同时，为了对车辆的轨迹进行跟踪，通过在停车场车道两侧设置磁/光传感器来实现。停车场内各ZigBee节点采集的信息都发送到服务器端，并通过信息管理模块对信息进行分析，再给出准确的指令。

智能停车场描述：当车辆到达车库入口时，入口的摄像机会对车辆车牌进行拍照，并由车牌识别模块给出识别之后的车牌信息，系统会比对车牌信息，如果一致，栅栏开启，通过采集车场内部停车状况给出该车的停车编号，与此同时自动发出控制命令，解开该车的停车车位锁;同样，当车辆离开停车场车库时，出口的摄像机会对车辆车牌进行拍照，并将系统信息与车牌信息进行比对，基于车辆驶出的车位编号对该编号车位进行记录，若确认当前车位状态为“空”时，车位锁将被开启。可见，通过ZigBee技术实现了信息的汇集、传递与处理，对车辆也进行了检测、定位与信息传递，这为停车场管理人员监测车场的使用情况提供了方便，保证停车场的空余车位得到最大化的利用，大大节省了停车、取车的时间，提高了车位的使用效率，解决了车辆拥堵问题，有效地缓解了交通压力。