软件设计论文：基于物联网的交通运输综合应用平台设计

　软件设计论文：基于物联网的交通运输综合应用平台设计

　　1 引言

　　当前，在交通综合应用平台方面进行了大量的研究，取得了一些成果。在此基础上，文献[1]采用极限阈值判断采集的传输信息变化范围是否超出预定的阈值，如超出则认为可能会发生传输。该方法相对简单，但由于缺乏精确确定阈值的方法，且仅凭经验判断，导致综合应用的结果可靠性低。文献[2]分别设置不同类型的变压器。用模糊规则代替交通信息的真实值，通过模糊推理确定节点状态，实现交通信息的综合应用。运行这个方法运行时间短，但需要给出判断运输信息中是否存在运输现象的模糊规则，导致综合运用结果不准确；文献[3]采用短时运输失法对得到的特征流经行处理，从而分析交通运输信息，实现综合交通信息的综合应用。但是， 该方法不能得到准确的流量计数最后，导致综合应用所得到的结果是基于特征关系的粗糙结果，不能满足平台精度要求。文献[4]通过模拟交通信号提取特征对比交通信息，实现了交通信息的综合应用。但这种综合应用方式过于简单，运行时间长，不适合于实际应用。

　　本文针对以上方法的不足，设计了基于物联网的交通运输综合应用平台，给出了其总体架构，主要包括交通综合应用子系统和物联网子网。试验证明，所设计的系统运行效率高，采集的运输信息更为真实，综合应用效果可靠论文发表。

　　2 基于物联网的交通运输综合应用平台总体设计

　　交通运输业的综合应用平台与其它信息平台不同，它的整体设计、监控和实施都是以交通运输业为特定的工业生产背景进行的。所以，要使基于物联网的交通运输综合应用平台最终实现商业运营，就必须根据规范的交通运输综合应用流程进行平台设计。图1显示了设计的平台总体结构。

　　图1 平台总体结构图

　　3 交通运输综合应用子系统设计

　　该平台以交通综合应用子系统为基础，主要包括信息捕捉模块、信息捕捉模块和互感器模块。

　　3.1互感器配置

　　这部分使用WAT44互感器(例如，温度，湿度，污染物含量等)收集运输信息。WAT44互感器采用 COMS工业工艺微处理技术，保证了输送信息的准确性。图3显示了WAT44互感器电路图。

　　图2WAT44互感器电路

　　图3所示的WAT44互感器包括电容型聚合物湿度测量元件、隙型测温元件和电压型测污量元件，其结果将14位/D互感器的输出信息转换成统一的数值模型。这种互感器体积小，能耗低，完全满足了平台设计要求。

　　3.2信息捕捉卡配置

　　系统采用 NI公司PCI-6224信息捕捉卡。多功能信息捕捉卡，基于 PCI总线，可完成32路模拟信号的采集。系统需要一张信息捕捉卡，可以同时采集64个数字信号，并进行外部触发。PCI6224的数字接口没有时钟源和触发功能，只能采集32个模拟信号，因此这部分采用了外部触发器来控制捕捉卡。收集卡1自己作为外部时钟源输出脉冲频率。采集卡1与连接终端采集卡2外部连接，计算机通过软件编程保证托管采集卡2的采集同步。

　　3.3SK725芯片内部结构设计

　　SK725芯片是信息捕捉模块的核心。适用于各种信息捕捉卡的现场综合应用信息捕捉。同时也有信息验证和汇总的功能。

　　该芯片主要由 ADC和采集支架两部分组成，提供5 V基准电压参考、基准缓冲和高速并行芯片外接口。

　　选择DSP245884作为SK725芯片的 CPU。在DSP245884中，AD404使用 GPIO引脚提供 PWM信号，即转换信号。

　　AD404的工作过程是这样的：在开始处理信息之后，将逻辑最高位设置为1，然后再设置为0，然后转换出模数电压值。将其与输入值比较，在下次比较之前先修正它，直到处理完最低有效位信息为止。

　　4物联网子网设计

　　4.1物联网子网结构

　　信息量庞大的交通综合应用平台自身处理能力不足。这一部分介绍了物联网子网。为了满足交通运输综合应用平台的实际需求，本文设计了物联网的体系结构，见图3。

　　图3物联网子网架构图

　　如图3所示，物联网子网的架构主要包括接入层，应用接口层，底层管理层和存储层。以下是具体分析。

　　首先是最低的存储层。这个层是一个信息传输中心。这是物联网架构构建的基础。该系统主要包括服务器、存储和网络设备。存储层使用底层的存储管理平台，使得传输的信息可以被保存到各种存储设备中。常用的存储设备是价格低廉的 PC，它们通过高速网络相互连接。

　　物联网系统的核心部分，基础管理部门主要负责提供操作系统服务。那也是最困难的部分。使用集群、分布式文件系统和逻辑管理技术实现信息传输的基本管理。这样就允许多个存储设备共同为外部世界提供相同的服务，从而提高信息传输的访问性能。

　　业务传输、信息传输、物联网子网和信息库层之间的信息接口是应用接口层。接口层首先对用户的需求进行分析，根据用户的具体需求提供相应的服务接口；这个层是物联网体系结构中最灵活的部分。

　　接入层提供了自主管理的软件服务，主要包括辅助决策显示、最佳路径显示、交通信息资源共享、交通信息备份、交通站点服务、交通信息融合等功能。访问层为用户提供了一种特殊的计算环境，使用户能够对信息和程序进行完全控制。每个授权用户都可以登录并享受多种物联网服务。

　　4.2物联网子网程序

　　通过物联网子网内部的 IP地址来完成信息的传输和交互，使得用户运行的应用能够处理不同实例间的通信资源，提高工作效率。为在不同类型的交通专题信息库中实现实时交通物联网综合应用程序信息处理子网并保存实时交通信息流属性值，本部分设计了完善的物联网子网的工作流程，见图4。

　　图4物联网子网运行流程

　　5试验分析

　　5.1.试验运行环境

　　为验证所设计的物联网交通综合应用平台的有效性，需对其进行相关的实验分析。以嵌入式平台为例，在图8所示的环境中进行了实验分析。

　　为方便实验分析，采用 DatGen信息生成工具生成了交通赤潮综合应用要素的种类和范围。试验环境如下：一个中心站点选择一个 Intel Ben PC，一个本地站点由 sitsang开发板和一个 Intel Ben PC组成。

　　图5实验环境图

　　5.2运行时测试

　　运行时间是衡量平台运行效率的重要指标。在图8所示的实验环境中，利用平台和嵌入式平台对运输信息进行综合应用。结果如图6所示。

　　图6两个平台的运行时间测试

　　如图6的分析所示，随着需要集成的流量信息量的逐步增加，课题所设计平台和嵌入式平台的运行时间也在逐步增加。但是，相对于嵌入式平台，课题设计平台增长率明显偏低，说明该平台运行时间短，相比较而言运行效率高。

　　5.3交互式信息量测试

　　复杂的外部条件会导致实际应用系统长时间的延时，从而极大地降低了实际应用系统的实时性。这就需要对平台进行大量的交互测试。交互性越大，反映交通分布的信息越真实，综合应用的效果越好。表格1描述了当两个平台集成时所产生的交互信息的数量和准确性。

　　。

　　表1 平台交互信息量对比

　　从表1的分析中可以看出，不管信息集多少，课题设计平台的交互信息量都高于嵌入式平台，表明课题平台收集到的交通信息更为真实。

　　5.4 交通运输综合应用结果比较

　　本文平台与嵌入式平台相结合的应用结果与实际交通状况的对比如图7。

　　图7综合应用的结果对比

　　由图7的分析可知，利用本文平台综合应用交通信息出现两次高峰，与实际综合应用情况一致。但在嵌入式平台的综合应用中，只有一次高峰，与实际情况不符。经验证，平台综合应用效果更可靠。

　　6 结论

　　课题设计了一个基于物联网的交通运输综合应用平台，给出了其总体架构，主要包括交通运输综合应用子系统和物联网子网。对交通综合应用系统中信息捕捉卡、互感器以及SK725芯片的设计过程进行了详细的分析。传感设备向信息捕捉卡发送获取的交通综合应用信息，采集卡将结果发送给AD7076芯片。将处理后的信息存储于物联网子网中进行处理。给出了物联网子网的具体架构和工作流程，并对关键实现代码进行了设计。试验证明，所设计的系统运行效率高，采集的运输信息更为真实，综合应用效果可靠。