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摘要：智能传感网络使得各种现场数据直接在网络上传输、处理，并且可以在网络上的任何节点对现场传感器进行监视、控制和编程，将这一技术应用于高速公路的路面情况、交通动态、车辆及人员情况等内容的实时监管和服务，既便于加强高速公路管理，又能更好地服务社会，对构建现代交通体系具有极其重要的意义。基于此背景，本文就对高速公路交通智能传感网络应用有关内容进行分析。
关键词：高速公路;智能传感网络;传感器应用
1智能传感网络中感知设备的应用
1.1影响感知设备布局的因素
在高速公路网中设置多个传感节点，利用各种感知设备对高速交通的路面情况、车流量情况、车辆运行状态等相关信息进行精确采集，有利于高速公路交通管理和控制。但是，感知设备也会因为各种因素的影响而存在数据采集缺陷，需要予以高度重视。
（1） 路网结构感知设备节点布设需要立足于现有路网交通结构的实际需要，由于交通路网的布局不是固定不变的，为了能更准确地进行交通数据收集和比对，要依据实际交通通行需求进行调整和优化，所以感知设备在布局中还必须要有一定的前瞻性和预判性，为今后的高速公路交通路网规划留出空间。
（2） 路网密度是对高速公路交通路网规模的直接体现。路网密度值越大表示高速公路的路网结构性能越复杂，也说明了此区域内交通情况的多样性，同时反映出该地区交通的重要性。基于此，在布设感知设备时就必须更加注重其合理性和均衡性。
（3） 度路网连通度与路网密度大同小异，都是路网规模的体现。不同的是路网连通度更加具体地反映了高速公路交通的体系结构。通常，如果路网的连通度越大，表示路网贯通性越好，交通體系越健全，交通越繁华和复杂，所体现出来的交通数据信息也就越丰富，所以感知设备在布设上要注意与之相适应，要布设得尽量全面和科学。
（4） 道路总里程道路总里程反映了某一特定区域内所有道路通行里程的总和。为了实现对整个高速公路交通状况的全面监管，必须对整个交通路网进行感知设备的节点布设，以实时掌握更丰富更及时的高速公路路网信息，为指导高速公路交通管理和应对突发事件提供准备。但是单个感知设备站的有效控制里程局限于5～50km的范围内，超出范围的数据信息就不能被感知，所以必须以路网总线作为感知设备节点布置的基础参照，进行全线覆盖性布置。
1.2感知设备布设的原则性
（1） 全面覆盖布设原则。智能传感网感知节点在布设时要保证覆盖全面性和数据采集精确性，必须规避出现采集盲区的工作失误。必须注意在布设后对区域采集的测试工作。
（2） 合理布设原则。感知设备节点布设时，要保持与国家高速公路路网整体布局相适应，与不同地区间路网形态和技术特点的差异相协调，要依据不同地区和路网特点进行不同形式的布设，原则上保持因地制宜的布设原则。
（3） 适度布设原则。需要充分利用现有道路设施或附属设施进行合理布设，以降低布设成本和缩短布设周期。同时要对布设进行统筹安排，防止出现节点布设重叠、布设超出监测有效范围、布设漏洞等现象，尽量降低动态交通数据采集体系的建设投入和后期维护成本。
（4） 定量及定性分析相结合的布设原则。需要把握定量与定性分析的主辅关系，实现定量与定性相结合的原则，确保布设方案和流程的规范性。定性分析必须重点考虑交通枢纽路段的布设，对未来路网形态变化的影响因素进行科学分析，提升布设方案的普遍适用性。
（5） 地区合理负担布设原则。要求布设时重点关注省际交通出行的规律，确保国家高速公路省际交界处于有效感知覆盖范围。在布设方案实施时，应依据各地区的经济水平，将布设工程成本进行合理分担。
2新型传感器在高速公路中的应用
2.1全向雷达传感器
全向雷达是智能传感设备的一种，又称为三维全向激光雷达传感器。其相对于单线和多线雷达而言具有更广的可视范围，其环境监测的丰富性和细致性更高。高速公路中的全向雷达不仅具有极强的距离分辨率、角度分辨率和速度分辨率，而且测速范围更广、测速更精准，可以同时捕获多项动态信息，同时具备抗干扰性强、质量轻、体积小等优点。应用这种传感器可实现精准测算动态中的人车物的位置信息、速度信息、形态信息，也更便于对目标的探测、识别和跟踪。同时，全向激光雷达可实时感知外部环境变化并与GPS卫星地图相结合，可对车辆位置传感器的定位功能进行校正，作用于高速公路车辆智能导航和自动驾驶。
2.2 IP传感器
IP传感器是指基于标准的TCP/IP协议，采用模块化结构将传感器和嵌入式网络技术有机地结合起来的一种新型的网络化智能传感器，并作为一个独立的网络节点直接与计算机网络通信，从而使现场测控数据就近登录网络，在网络覆盖范围内实时发布和共享。IP传感器在高速公路交通管理中发挥着重要作用，不仅可保障露天区域中各感知设备采集的数据能及时回传路段监控中心，实现远程数据传输和通信，而且能实时采集高速公路隧道区域的交通信息，从而实现高速公路系统的全覆盖监管。
2.3视频车辆检测器
不断升级视频车辆检测器，将全向雷达跟踪检测与视频事件分析子系统结合。雷达检测传感器能够360°高速扫描高速公路上运动的车辆，并进行实时跟踪检测。全向雷达感知子系统具有距离远、范围大的探测能力和交通态势感知能力以及极低的误报率。高频雷达可以扫描1km范围内的检测区域，检测事件类型包括车辆停驶、交通事故、车辆逆行、车辆慢行、车辆拥堵、车辆排队、抛洒物、行人以及特定区域的非法入侵等重要事件，对异常事件几秒钟就可以形成报警提示，系统还可对异常车辆进行持续自动跟踪，自动提取车辆信息，括车辆停驶地点、时间以及行驶速度等。
3结语
总之，智能传感器网络通过对高速公路的通行情况、天气状况、车辆行驶状态、道路交通信号灯等进行实时的全方位监控管理，不仅为交通部门和运管部门及时对道路进行维护提供便利，而且可极大地降低交通管理成本，提升高速公路通行的安全性，是一项值得大力推广的技术。
参考文献：
[1]王超，陈乐言.交通大数据在智能高速公路中的应用分析[J].电子元器件与信息技术，2018.
[2]唐勇，张映苹，陈江，肖元，陈迎春，王晨丞.智能感知多功能互动服务终端设计[J].电子技术与软件工程，2016.
[3]詹新生，孙承庭.基于智能技术的联合收割机多功能智能终端的设计[J].农机化研究，2018.
（作者单位：辽宁艾特斯智能交通技术有限公司）
作者简介：王雷（1992.5-），男，汉族，辽宁沈阳人，研究方向：高速公路机电方向。
关键词：高速公路;智能传感网络;传感器应用
1智能传感网络中感知设备的应用
1.1影响感知设备布局的因素
在高速公路网中设置多个传感节点，利用各种感知设备对高速交通的路面情况、车流量情况、车辆运行状态等相关信息进行精确采集，有利于高速公路交通管理和控制。但是，感知设备也会因为各种因素的影响而存在数据采集缺陷，需要予以高度重视。
（1） 路网结构感知设备节点布设需要立足于现有路网交通结构的实际需要，由于交通路网的布局不是固定不变的，为了能更准确地进行交通数据收集和比对，要依据实际交通通行需求进行调整和优化，所以感知设备在布局中还必须要有一定的前瞻性和预判性，为今后的高速公路交通路网规划留出空间。
（2） 路网密度是对高速公路交通路网规模的直接体现。路网密度值越大表示高速公路的路网结构性能越复杂，也说明了此区域内交通情况的多样性，同时反映出该地区交通的重要性。基于此，在布设感知设备时就必须更加注重其合理性和均衡性。
（3） 度路网连通度与路网密度大同小异，都是路网规模的体现。不同的是路网连通度更加具体地反映了高速公路交通的体系结构。通常，如果路网的连通度越大，表示路网贯通性越好，交通體系越健全，交通越繁华和复杂，所体现出来的交通数据信息也就越丰富，所以感知设备在布设上要注意与之相适应，要布设得尽量全面和科学。
（4） 道路总里程道路总里程反映了某一特定区域内所有道路通行里程的总和。为了实现对整个高速公路交通状况的全面监管，必须对整个交通路网进行感知设备的节点布设，以实时掌握更丰富更及时的高速公路路网信息，为指导高速公路交通管理和应对突发事件提供准备。但是单个感知设备站的有效控制里程局限于5～50km的范围内，超出范围的数据信息就不能被感知，所以必须以路网总线作为感知设备节点布置的基础参照，进行全线覆盖性布置。
1.2感知设备布设的原则性
（1） 全面覆盖布设原则。智能传感网感知节点在布设时要保证覆盖全面性和数据采集精确性，必须规避出现采集盲区的工作失误。必须注意在布设后对区域采集的测试工作。
（2） 合理布设原则。感知设备节点布设时，要保持与国家高速公路路网整体布局相适应，与不同地区间路网形态和技术特点的差异相协调，要依据不同地区和路网特点进行不同形式的布设，原则上保持因地制宜的布设原则。
（3） 适度布设原则。需要充分利用现有道路设施或附属设施进行合理布设，以降低布设成本和缩短布设周期。同时要对布设进行统筹安排，防止出现节点布设重叠、布设超出监测有效范围、布设漏洞等现象，尽量降低动态交通数据采集体系的建设投入和后期维护成本。
（4） 定量及定性分析相结合的布设原则。需要把握定量与定性分析的主辅关系，实现定量与定性相结合的原则，确保布设方案和流程的规范性。定性分析必须重点考虑交通枢纽路段的布设，对未来路网形态变化的影响因素进行科学分析，提升布设方案的普遍适用性。
（5） 地区合理负担布设原则。要求布设时重点关注省际交通出行的规律，确保国家高速公路省际交界处于有效感知覆盖范围。在布设方案实施时，应依据各地区的经济水平，将布设工程成本进行合理分担。
2新型传感器在高速公路中的应用
2.1全向雷达传感器
全向雷达是智能传感设备的一种，又称为三维全向激光雷达传感器。其相对于单线和多线雷达而言具有更广的可视范围，其环境监测的丰富性和细致性更高。高速公路中的全向雷达不仅具有极强的距离分辨率、角度分辨率和速度分辨率，而且测速范围更广、测速更精准，可以同时捕获多项动态信息，同时具备抗干扰性强、质量轻、体积小等优点。应用这种传感器可实现精准测算动态中的人车物的位置信息、速度信息、形态信息，也更便于对目标的探测、识别和跟踪。同时，全向激光雷达可实时感知外部环境变化并与GPS卫星地图相结合，可对车辆位置传感器的定位功能进行校正，作用于高速公路车辆智能导航和自动驾驶。
2.2 IP传感器
IP传感器是指基于标准的TCP/IP协议，采用模块化结构将传感器和嵌入式网络技术有机地结合起来的一种新型的网络化智能传感器，并作为一个独立的网络节点直接与计算机网络通信，从而使现场测控数据就近登录网络，在网络覆盖范围内实时发布和共享。IP传感器在高速公路交通管理中发挥着重要作用，不仅可保障露天区域中各感知设备采集的数据能及时回传路段监控中心，实现远程数据传输和通信，而且能实时采集高速公路隧道区域的交通信息，从而实现高速公路系统的全覆盖监管。
2.3视频车辆检测器
不断升级视频车辆检测器，将全向雷达跟踪检测与视频事件分析子系统结合。雷达检测传感器能够360°高速扫描高速公路上运动的车辆，并进行实时跟踪检测。全向雷达感知子系统具有距离远、范围大的探测能力和交通态势感知能力以及极低的误报率。高频雷达可以扫描1km范围内的检测区域，检测事件类型包括车辆停驶、交通事故、车辆逆行、车辆慢行、车辆拥堵、车辆排队、抛洒物、行人以及特定区域的非法入侵等重要事件，对异常事件几秒钟就可以形成报警提示，系统还可对异常车辆进行持续自动跟踪，自动提取车辆信息，括车辆停驶地点、时间以及行驶速度等。
3结语
总之，智能传感器网络通过对高速公路的通行情况、天气状况、车辆行驶状态、道路交通信号灯等进行实时的全方位监控管理，不仅为交通部门和运管部门及时对道路进行维护提供便利，而且可极大地降低交通管理成本，提升高速公路通行的安全性，是一项值得大力推广的技术。
参考文献：
[1]王超，陈乐言.交通大数据在智能高速公路中的应用分析[J].电子元器件与信息技术，2018.
[2]唐勇，张映苹，陈江，肖元，陈迎春，王晨丞.智能感知多功能互动服务终端设计[J].电子技术与软件工程，2016.
[3]詹新生，孙承庭.基于智能技术的联合收割机多功能智能终端的设计[J].农机化研究，2018.
（作者单位：辽宁艾特斯智能交通技术有限公司）
作者简介：王雷（1992.5-），男，汉族，辽宁沈阳人，研究方向：高速公路机电方向。