安全、便捷的出行環(huán)境是人民群眾對于交通運輸行業(yè)的美好期待。前不久，中共中央、國務院印發(fā)《國家綜合立體交通網(wǎng)規(guī)劃綱要》（以下簡稱《綱要》）。為了全面改善交通設(shè)施安全水平，《綱要》提出“強化交通基礎(chǔ)設(shè)施預防性養(yǎng)護維護、安全評估，加強長期性能觀測，完善數(shù)據(jù)采集、檢測診斷、維修處治技術(shù)體系”“推廣使用新材料新技術(shù)新工藝，提高交通基礎(chǔ)設(shè)施質(zhì)量和使用壽命”……

“無線傳感器技術(shù)可有效監(jiān)測交通基礎(chǔ)設(shè)施的物理狀況，并能為交通系統(tǒng)提供進一步分析決策的實時信息，提高交通網(wǎng)絡的流通效率?！盜EEE高級會員、北京交通大學計算機與信息技術(shù)學院副院長李浥東說。

無線傳感器：從技術(shù)到網(wǎng)絡

無線傳感器設(shè)備也稱為無線傳感器節(jié)點，它的基本組成模塊包含傳感單元、處理單元、無線通信單元以及電源單元?！案鶕?jù)具體的應用需求，節(jié)點還可以包含額外的輔助元件，如附加存儲器及驅(qū)動單元。”李浥東介紹道。

他進一步解釋，傳感單元可以包括一個或多個傳感器，用于獲取所需的物理現(xiàn)象數(shù)據(jù)，如溫度、濕度、壓力和加速度等；傳感器收集到的模擬信號，通過信號調(diào)理單元中的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，從而進行進一步的分析處理；而處理單元是無線傳感器節(jié)點的主控制器，負責管理傳感單元和無線通信單元，通常由具有處理和數(shù)據(jù)存儲能力的車載計算機組成。

李浥東表示，如在監(jiān)測橋梁等交通基礎(chǔ)設(shè)施時，目前應用大量的傳感器節(jié)點構(gòu)建一個無線傳感器網(wǎng)絡。

具體而言，無線傳感器網(wǎng)絡可以通過數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)（收集關(guān)鍵的信息數(shù)據(jù)）、控制和數(shù)據(jù)分析子系統(tǒng)（處理收集到的數(shù)據(jù)，幫助交通系統(tǒng)進行決策），以及通信子系統(tǒng)（通過無線鏈路實現(xiàn)無線傳感器節(jié)點之間的通信）共同發(fā)揮作用，使得未來交通系統(tǒng)更加高效及安全。

安裝24小時在線聯(lián)網(wǎng)的“聽診器”

以橋梁為例，它作為交通基礎(chǔ)設(shè)施中重要的一環(huán)，需要定期維護以確保過橋車輛及行人的安全。然而，日常生活中許多橋梁已有50年甚至更久的建造歷史。

試想，如果人們每天穿行于這些橋梁，將面臨很大的危險。

“無線傳感器可以監(jiān)測和報告橋梁的物理狀況，如滑移系數(shù)和濕度。”在李浥東看來，橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測是一種基于無線傳感器的主動防御型方法，即將無線傳感器網(wǎng)絡安置于橋梁上，就像為橋梁裝了一個24小時在線聯(lián)網(wǎng)的“聽診器”，幫助相關(guān)部門進行橋梁物理狀況的日常監(jiān)控及維護。

“而對于嚴重老化急需維修的橋梁，無線傳感器還可以幫助我們作出最高效的維修決策?！盜EEE高級會員、美國羅格斯大學規(guī)劃與公共政策學院副院長Clint Andrews介紹，在有很多地方都需要投資維修的情況下，可以根據(jù)無線傳感器收集到的實時狀態(tài)信息，確定維修的先后次序。

除此之外，無線傳感器還可以應用于罕見大型突發(fā)事件的監(jiān)測。對于災難性的橋梁結(jié)構(gòu)故障如結(jié)構(gòu)坍塌，傳感器可以通過對異常數(shù)據(jù)的監(jiān)測，向維修人員發(fā)布早期預警。

使交通更智慧

除了可以監(jiān)測橋梁的健康狀況以外，無線傳感器技術(shù)還能幫助我們對交通狀況進行分析和決策，助力智慧交通。李浥東表示：“在城市交通中，無線傳感器收集到的數(shù)據(jù)，可以用在對不同路段交通量的預估上，為智慧交通系統(tǒng)提供有用的分析決策信息，從而提高交通流通的效率?！?/p>

例如，智慧交通系統(tǒng)可以與手機短信服務相結(jié)合，利用無線傳感器收集到的數(shù)據(jù)，提醒用戶交通擁堵的情況；還可以結(jié)合地理信息系統(tǒng)，幫助政府高效地管理交通和規(guī)劃交通網(wǎng)絡的擴展。

對于應對偏遠地區(qū)的緊急情況，IEEE高級會員Aiyappan Pillai解釋說，如果在偏遠地區(qū)出現(xiàn)緊急的情況，而由于交通擁堵無法聯(lián)系到附近的支援服務，可以通過附近的無線傳感器連接自動觸發(fā)應急車輛，將事發(fā)現(xiàn)場的詳細位置信息第一時間共享到附近的救急服務。

除了無線傳感器技術(shù)外，“邊緣計算、5G、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能和機器學習等技術(shù)也與其他尖端技術(shù)相結(jié)合，正在為許多國家的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)提供突破性進展。”Aiyappan Pillai補充道。

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