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关键词:案例剖析;概念教学;观摩学习;溶液
文章编号:1008-0546(2014)04-0012-05 中图分类号:G633.8 文献标识码:B
一、话题的引出
多年的学习观摩经历发现一个现象:许多县市或学校常常选用《溶液》单元有关课题作为新教师选聘、教师职称评定、评优课选拔选手的教学能力评价课题,若询问一些参加活动的教师,教师们却说:“这是一个让人欢喜让人怨的课题”。为什么活动组织者喜欢选《溶液》这个单元有关课题,而教师却感到“让人欢喜让人怨”呢?
《溶液》的各课题内容与我们的生活关系密切,尤其是单元篇首课题《溶液的形成》,知识浅显易懂,且与学生的初中化学基础不是十分密切,不同年级的学生都有能力接受学习,可以调用初三、初二、初一甚至小学高年级学生来借班上课;我们生活中的所见所问和实物,能为学习本课题提供大量的素材;这个单元课题又能很好地体现化学的学科特征,即可以充分利用化学实验手段,运用科学探索方法学习新知识,形成新“概念”。
但是《溶液》单元是一个概念课型,且内容理论性较强,相近的概念较多,学生难以掌握。教师最害怕概念课型,因为它难讲,但是概念教学却最能展示一个教师、一个选手个人教学综合素质的高低,所以评委愿选择,而教师却畏惧。
二、概念教学特点
化学概念是化学现象、化学过程的本质属性的反映,是化学学习、化学思维的基本单位。但化学概念的建构是初中化学学习的一个难点,因为化学概念本身所具有的抽象性所致,其次是学生没有能够形成良好的认知结构,不能有效地将概念网络化、系统化,以致于学生在解决实际问题时遇到障碍而无法逾越。
而心理学表明,概念的认识过程是概念(建立)陈述、概念理解、概念矫正、概念判断等四个渐进的过程。我们可以借助生活情景、化学实验帮助学生感受化学概念,运用各种表征方式帮助学生认识化学概念,通过思辨讨论帮助学生理解概念,通过问题诊断帮助学生矫正判断运用概念。达到对概念的科学建构。在多年观摩学习中,成功的课例很多,创新设计纷呈,在此例举一些精彩的案例让我们剖析回味。
三、案例剖析
(一)利用“诱人情景法” 帮助学生构建新授概念
案例:溶液概念学习。
课前一分钟:每位学生一小杯可乐饮料,用吸管慢慢品尝。同时视频播放:美丽的地球,蓝色的海洋,流动的泉水,商店超市货架上各种饮品。
学生课桌上,教师讲台上展示五颜六色的各种的“饮品”(农夫山泉、农夫果园、可口可乐、雪碧、苏打水、二锅头白酒,纯净水等),(说明:饮品瓶上标签是经过教师处理的重点显示营养配料的“特制的标签”)。
上课伊始,师:甘甜的饮料,诱人的画面,灵动的水世界,带领我们融入美的享受。请问:你们喝的来自同一瓶的可口可乐,一样的甘甜吗?……看来可口可乐是均一的,老师也是公平对待每一位学生的。
师:广告说的好:“农夫山泉有点甜”,“农夫果园喝前摇一摇”。请观察你们桌上的各种饮品,注意饮品上的标签成分说明,现在请你们将这些饮品进行分类,并说说你的分类依据是什么?
案例剖析:
精彩的前奏曲,是走向成功的重要一步。情景设计的“问题”应该作为一个“驱动机”,并把“问题”作为学生学习的动力、起点和贯穿教学过程的主线,但前提是要认真研究学情,并要考虑学生对教学情境的熟悉程度、参与程度和理解程度,才能创设出能够体现学生主体性的教学情境。
为什么这位教师会采用这种极具诱惑性的“情景”来学习溶液的概念?因为他的执教的学生是六年级的学生。所以他设计了这种“情境”,既提供足够的信息以降低学生理解“概念”的难度,也呈现出教学内容在情境中的真实情况,以便学生更好地理解教学内容。
这位教师从容引导学生从“标签成分”上学习区分纯净物与混合物、溶质与溶剂,并感受溶质原物态的多样性,感知溶液中可以含有多种溶质的事实;从观察现象中区分溶液与浊液,并引导学生了解溶液的稳定性和均一性;可见分析学情,设计“诱人情景”,不仅能够激发学生学习兴趣,调动学生积极参与教学活动,而且还能够激活学生的思维,引导学生主动建构新知识。
(二)运用“对比实验法”帮助学生区别概念差异
案例:区别溶解与乳化。
实验材料:两支内有少量植物油的试管,水,汽油,白猫洗涤剂,试管刷等。
学生实验:要求学生选择材料洗净试管,并观察现象,结合课本有关内容,说说使用的方法以及原理。
案例剖析:
溶解与乳化,是一对易混淆的概念,本案例采用“对比实验法”学习区分。对比是人们根据两个或两类对象在某些方面具有不同的属性而发现对应关系的一种思维方式。运用对比实验有助于激发学生的学习兴趣,有利于提高化学概念教学的质量。
(三)运用“矛盾冲突法”帮助学生挖掘概念内涵
案例:溶质概念学习。
案例1.讨论法:教师设问:在100g的水中,加入bg 的蔗糖,充分溶解,所得糖水的质量是(100+b)g吗?
学生讨论:学生之间争辩交流。
问题铺垫:20℃时,在100g水中加入37g食盐,充分溶解后,烧杯底仍有1g食盐固体未溶解,请问:所得溶液中溶质的质量是 g,溶液的质量是
。
案例2.实验法:分别向装有3g蔗糖、3g食盐的试管中加入5mL水,充分振荡、静置、观察现象,并回答下列问题:
1. 蔗糖溶液中溶质是什么?溶剂是什么?蔗糖溶液的质量是多少?
2. 食盐溶液中溶质是什么?食盐溶液的质量是13g吗?为什么?
案例剖析:
学生头脑中的前概念是新概念学习的起点和基础。学生已有的概念来自生活经验或学习课程,很多前概念是模糊的、甚至是不科学的,如果学习者没有经历同化和顺应过程,没有对前概念的反思、改造,科学概念的构建难以完成,只能停留于机械式的学习,表面上接受了新的概念,一遇到需要应用新概念说明分析问题时就产生困难、发生错误。
且看教师大费周章的设计意图是什么?关于溶质概念,它与溶剂是一对相对并存的概念,其的关键在于“被溶解”。但在理解层面上有两层含义:一是显性的物质层面:即溶质是“被溶解的物质”,是具有均一性的溶液的组成部分,只有溶解了的物质才能称为溶质,而不溶解的或“结晶状”的物质不能称为溶质。二是隐性的质量层面:即溶质的质量是“被溶解了的质量”,只有溶解的质量才是溶质的质量,不是所加入的所有的物质质量,而这个隐性的“被溶解”常常被忽视,教师一定要重视这个层面挖掘并引导学生感悟,对今后甚至高中关于溶液的各种浓度的计算至关重要,所以教师运用学生前置概念与新学概念的矛盾冲突来挖掘概念的内涵的设计十分必要,既纠正了学生前概念不科学性,也强化了溶质概念中两个层面的涵义。
(四)运用“设计评判法”帮助学生强化概念要点
案例:溶解度概念。
活动:我设计,你评判。
教师:如何比较两种物质(如氯化钠、硝酸钾)的溶解能力大小? 老师设计了下列几个方案,合理吗?请同学们说说理由。
投影:方案一:在20℃时,分别将10g氯化钠、硝酸钾加入50g、150g水中,充分搅拌,完全溶解(如图1)。比较两者的溶解性。行吗?为什么?
生:不行,溶剂的质量不一样,不能比较。
生:应该溶剂的质量相等时才能比较两种物质的溶解能力大小。
投影:方案二:将10g氯化钠加入10℃50g的水;将10g硝酸钾加入40℃时50g水中,充分搅拌,完全溶解(如图2)。比较两者的溶解性。行吗?为什么?
生:不行,温度不一样,不能比较。
生:应该在同温度下才能比较两种物质的溶解能力大小。
投影:方案三:在20℃时,分别将1g氯化钠、硝酸钾加入20g水中,充分搅拌,完全溶解(如图3)。比较两者的溶解性。行吗?为什么?
生:不行,都溶解了,没达到饱和状态,不能比较。
生:应该达到饱和状态时才能比较两种物质的溶解能力大小。
师:刚才三个方案都不行,我们来汇总一下:
师:所以比较两种物质的溶解能力大小,应该考虑四个要点:
投影:1.在相同温度下;2.在相同的溶剂量里;3.达到饱和状态;4.比较两种物质溶解了的质量。
教师:所以人们为了比较物质的溶解性,考虑到刚才我们分析的四个要点,人为地提出了“溶解度”概念。(以固体溶解度为例)
投影:在一定温度下,某固体物质在100g溶剂里达到饱和状态时所溶解的质量,叫做这种物质在这种溶剂里的溶解度。
师:请同学们从这个概念中寻找出四个要点。
生:(略)
师:在这个定义中,出现了一个数据,就是规定溶剂量为100g,请同学们帮定义者找一个理由。
生1:好记忆。
生2:好计算。
生3:利于做实验,测定溶质的质量。
生4:吉利,100分。
生5:……
师:不管什么理由,请牢牢地记住“溶剂量为100g”。
案例剖析:
概念大多都用科学而严密的定义对概念的内涵做描述。然而,概念定义中关键字句的解析和记忆并不是概念的学习与形成的好方法,也就是说概念的教学不等同于对概念定义词句的诠释。化学概念的形成应该从化学事物的感性认识,经过抽象、概括提升到理性认识,通过发现、理解、认同概念的关键属性,才能建立概念,理解内涵与外延。
上述课例通过“我设计”活动中渗透了“控制变量法”实验要素,引导学生感受“控制变量”实验在学习概念过程中的重要性,让学生充分感受概念中的“要点”。通过“你评判”活动,让学生做主人,站在法官的高度审视实验设计,对学生来说也是一个挑战。因为“评判”是很高级的思维活动,首先学生必须对事物有一个科学评判的标准,还需要学生快速从画面中找出“不足”的地方,说出“行不行”的理由,就是检测学生“控制变量法”掌握的程度以及对溶解性比较要素理解的程度。“我设计、你评判”的有机设计,既强化渗透了控制变量法设计的科学性和针对性,也为学生理解知识“溶解度”概念中关键字词做诠释。其实为数据100请学生帮助找个理由,只是教师借这种方式让学生记住“溶剂量100g”才是真正的意图。
(五)运用“多面辨析法”帮助学生拓宽概念理解
案例:溶解度概念。
投影:“20℃时,硝酸钾的溶解度是31.6g”
师:请同学们说说“20℃时,硝酸钾的溶解度是31.6g”的含义?
生1:表示“20℃时,100g水中最多能溶解硝酸钾的质量为31.6g。”
生2:表示“20℃时,100g水中能溶解31.6g硝酸钾达到饱和状态。”
生3:表示“20℃时,100g水中恰好溶解31.6g硝酸钾时达到饱和状态。”
生4:表示“将31.6g的硝酸钾溶解在100g水中达到饱和状态时的温度是20℃”。
生5:表示“20℃时,达到饱和状态时,100g水中能溶解31.6g的硝酸钾。”
师:若“20℃时,达到饱和状态时,50g水中能溶解多少克的硝酸钾?”如何计算的?
生:15.8g。利用同温度时,饱和溶液的均一性,利用比例进行计算。
案例剖析:
“说”是一种手段,是学生思维表达的一种快捷方式,是及时了解学生对知识掌握程度的最佳调查方式,可以从学生的“说”的表达完整性,准确性上,感受学生对概念的各个“要点”把握的程度以及理解的深度。本案例设计要求学生从不同角度说含义,目的是了解学生对溶解度概念的“感悟”层次。关于第5点的含义讨论,实际已经引导学生进行关于溶解度概念的简单的计算,这是对溶解度概念的拓展运用。让我们继续来听听学生还有哪些说法,关于溶解度的概念能拓展到何种的高度?教师又做了哪些引导?
生6:表示“20℃时,将31.6g的硝酸钾完全溶解至少需要100g水”。
师:若“20℃时,将316g的硝酸钾完全溶解至少需要多少水?”你能计算出吗?
生:能,也是利用同温度时,饱和溶液的均一性,利用比例进行计算。
生7:表示“20℃时,131g的饱和硝酸钾溶液中含有100g水和31.6g的硝酸钾。”
师:20℃时,131.6g的饱和硝酸钾溶液中含有101g水和30.6g的硝酸钾。说法科学吗?为什么?”
生:不科学,根据“20℃时,硝酸钾的溶解度是31.6g”的定义可以知道:“在20℃时,101g的水溶解30.6g的硝酸钾。不能形成饱和硝酸钾溶液。”
师:20℃时,131.6g的饱和硝酸钾溶液中含有99g水和32.6g的硝酸钾。说法科学吗?为什么?”
生:不科学,根据“20℃时,硝酸钾的溶解度是31.6g”的定义可以看出:在20℃时,99g的水不能完全溶解32.6g的硝酸钾。”
……
(六)运用“问题诊断法”帮助学生巩固概念运用
案例:溶解度曲线
例题:硝酸钾和氯化钠的溶解度曲线如图所示。30℃时,分别将30g硝酸钾和氯化钠放入100 g水中,充分溶解。下列结论中,不正确的是( )
A.两种溶液中溶质的质量分数相等
B.若将硝酸钾溶液降温到20℃,溶液中溶质和溶剂的质量比为3∶10
C.若将硝酸钾溶液变为10℃时的饱和溶液,溶液中溶质的质量分数一定减小
D.通常情况下,采取降温的方法能将两种溶液都变成饱和溶液
解题过程:
师:请同学们先独立思考,完成本题。(时间约3分钟)
师:请小组内人人叙述解题过程以及答案。相互评价,指出解题的不足。(时间约3分钟)
师:请同学们认真观察此溶解度曲线图。请同学们寻找图中关于硝酸钾和氯化钠的溶解度曲线告诉我们的信息有哪些?
生:信息一:两者的溶解度都随温度的升高而变大;
生:信息二:硝酸钾的溶解度受温度的影响大,而氯化钠的溶解度受温度的影响不大;
生:信息三::硝酸钾、氯化钠在约22℃时的溶解度相同;
生:信息四:硝酸钾、氯化钠在30℃时的溶解度都大于35g;
生:信息五:硝酸钾在20℃的溶解度大于30g;
生:信息六:硝酸钾在10℃时的溶解度约为21g。
生:信息七:氯化钠在0℃时溶解度在35g以上;
生:……
师:请说出每个选项解题的过程或对错的理由。
生:1.对照信息四,硝酸钾、氯化钠在30℃时的溶解度都大于30g;可以分析出此时两种物质30g溶解在100g水里,一定能全部溶解,且为不饱和状态,所得的溶液中的溶质质量分数是相等的。这个选项是正确的。
2.结合信息五,硝酸钾在20℃的溶解度大于30g;若将硝酸钾溶液降温到20℃,溶液仍为不饱和溶液,此时溶液中溶质和溶剂的质量比为3∶10,这个选项是正确的。
3.结合信息六,硝酸钾在10℃时的溶解度约为21g,若将硝酸钾溶液变为10℃时的饱和溶液,一定会有晶体析出,溶液中的溶质就会减少,所以溶液中溶质的质量分数一定减小,这个选项是正确的。
4.结合信息七,通常情况下,降温至0℃,氯化钠的溶解度仍然大于30g,所以采取降温的方法不能将两种溶液都变成饱和溶液,这个选项是错误的。
案例剖析:
运用概念,才能知道学生对概念掌握程度,而问题诊断反馈,是运用概念的最常见方法。如何进行问题诊断更有利于学生巩固概念,一直是教师思考的话题。该案例中,教师首先要求学生独立思考,再小组内交流,但效果如何,教师要引导学生体会:认真读懂“图”中相关点、线的含义。全面分析图中与解题有关的各种信息是解决本类习题的关键方法。本案例中教师让学生多角度发现信息。通过约3分钟的独立思考,让每位学生认真读题、审题、解题进行自我监测;训练独立解题的能力;通过小组内学生间相互交流、评价,让“边缘学生”展示解题过程,交流方法,发现解题的欠缺,防止学生解题的肤浅性,听讲的表面性,让优秀学生从更多层面的寻找图中的信息,展示才能,调动优秀学生更高的自我追求,防止优秀生习题课上的“休闲状态”现象产生;通过让学生说解题过程以及对错的理由,可以暴露解题过程中的思维缺陷,防止蜻蜓点水式的无效讲评。
当然还有许多优秀的设计案例可圈可点。例如借助视频、课件等手段,呈现一些“微粒图形”、微粒运动动慢镜头以及真实微观照片等揭示物质的溶解、溶液的均一性特征的“微观展示法”帮助学生揭示概念实质;还有借助文字表征、样例表征、表象表征等“多种表征法”帮助学生感悟化学概念。
四、几点心得
1. 观摩学习是教师在职学习的好方式,教师要善于从观摩课例“得失”中找原因,从教学案例“精彩”中找感悟,才能不断进步。
2. 教师只有充分分析学情,更接近学生的“最近发展区”,才能发挥学生的学习主体性,引导学生更好自我完善知识结构,提升学习方法水平。
3. 教师应该杜绝按图索骥地依据教材的编写顺序来教学的行为,应该用教材来教学,并对教材作出符合客观学情、展示自我风格,体现课改精神地改编和创新设计,才能充分展示个人教学艺术性,让课堂更丰富多彩,让学生学习充满情趣,让化学教学更具魅力。
4. 一堂好课,教师别具匠心精心设计,不仅要关注学生概念知识的形成,更要注重认识能力、学习方法的形成,通过机智导学,让学生真正体会到获得新知的积累,激发问题解决的灵感,感悟问题解决的方法,感受化学学习的快乐,促进知识与能力的双“形成”。
参考文献
交通本是为人而生,为人而用,却成了困人之路,害人之途。
诚可见,交通拥堵、交通安全、能源短缺、环境污染已成制约经济社会可持续发展之顽疾。根据国民经济“十二五”发展预期,“十二五”末,中国城市化率将从47.5%提高到51.5%,如何破解因交通而带来的诸多难题显得尤为迫切。除了采取行政、法律、宣传教育等手段和措施外,有效运用科技创新,推进交通信息化建设,加快建设智能交通系统,也是非常必要的治理手段。
5月26日,交通运输部召开新闻会,介绍了《交通运输“十二五”发展规划》的主要内容。“十二五”期间,中国交通基本建设投资总规模约6.2万亿元,比“十一五”期间总投资4.7万亿元略有增长。“十二五”末,中国国家高速公路网将基本建成,高速公路总里程达到10.8万公里,覆盖90%以上的20万以上城镇人口城市。《规划》还提出要“大力发展智能交通,提升交通运输的现代化水平”,“重大关键技术研发取得突破性进展,科技成果推广应用水平进一步提高,科技进步贡献率达到55%”。
目前,新一代智能交通系统(ITS)呼声最高,被称为“治堵”和“安防”的利器。资本市场也是一片看好智能交通产业及其相关概念股,各大券商不遗余力地纷纷撰写研究报告,点评智能交通的巨大发展潜力。更有不少分析师预计,未来5年国内智能交通行业的投入将达数千亿元。
中国的智能交通处于什么现状?未来发展前景如何?对解决交通难题究竟起到多大作用?带着读者关心的这些问题,本刊专门求教于业内权威专家关积珍。
《新经济导刊》:随着中国工业化和城市化进程的加快,交通问题日益突出,近几年智能交通系统(ITS)备受关注,请您介绍一下中国智能交通的发展历程?
关积珍:从国外来讲,社会机动化发展到一定程度后,咱们现在面临的交通拥堵、污染、安全问题,以及交通对社会可持续发展产生的一些影响,它们在几十年前就遇到了。从20世纪60~70年代开始,它们陆续重视这些问题,那时没有明确提智能交通,主要从交通管理、交通控制、交通安全、交通可持续发展上做了很多工作。到了20世纪80年代左右,形成了智能化的交通系统,智能交通系统这个概念慢慢形成了。
20世纪90年代后期是中国智能交通系统的启蒙阶段。主要通过两次比较大的学术性会议,一次是科技部发起的中欧国际智能交通研讨会,另一次是亚太智能交通研讨会,这两次会议对国内业界认识智能交通起了非常大的促进作用。同时科技部与建设部、公安部、交通部组团参加了世界智能交通大会等国际性会议。
中国智能交通系统真正开始于“十五”期间,这五年是概念形成和理念导入阶段。主要做了一些科技性的引导工作,当时还确定了首批10个智能交通应用示范试点城市,包括北京、上海、广州等大型城市,还包括一些中小型城市,如中山,对智能交通在国内的普及和导入起了很大的推动作用。
“十一五”是智能交通系统发展的一个重要基础阶段。这期间有几个大的标志性事件:第一,科技部首次设立了现代交通基础领域的863,把智能交通和交通安全作为专题,同时也启动了一批863项目和几个比较大的支撑计划项目,这样科技对智能交通的推动和引导作用很明显。第二,原来做的一些基础性工作,结合一些重大的应用需求,显现了很好的效果,比较典型的有北京2008年奥运会,面向奥运的智能交通系统的保障和运用,还有上海2010世博会,广州亚运会,公路不停车收费(ETC)等。那一轮共启动了7个支撑计划,叫国家智能交通关键技术集成及应用示范,这种支撑计划对行业发展起了很大推动作用。第三,产业和企业的发展初步形成了比较好的格局。这期间基本上是有一定交通专业基础的、又掌握一定高新技术领域的、对这行业有一定感悟的企业,实现了稳定的发展。2000~2005年,大家对智能交通的理解和认识也有限,感觉市场很大,但是做什么不是很明确,所以许多企业都想挤进来,包括一些大IT公司,但是后来都退出去了,因为交通的专业性很强,没有这方面的积淀很难开展业务。当时我们开玩笑说,不要把智能交通系统ITS理解成IT+S,到现在业内认识到,traffic或transportation这个概念一定要强化。
到了“十二五”,我认为智能交通系统进入到了一个提升阶段,不管从技术水平还是产业格局,都会有一些大的调整和突破,智能交通将真正走上一个比较好的快速通道。
《新经济导刊》:从资本市场看,原来智能交通的概念成分偏多,是否可以说从“十二五”开始,智能交通更多转向应用了呢?
关积珍:“十五”、“十一五”期间,大家对ITS的内涵和本质认识不太清楚,“智能交通成了筐,什么都往里装”,实际上不是那么回事。当然,这也是中国的实际情况,中国的机动化进程是最近几年突然加速的,原来机动车保有量也有限,整个社会不是一个机动化的社会,对路和车的理解还有偏颇,道路交通基础设施也很不完善,这与有没有智能交通没关系。原来没有,现在有了,大家一看,智能交通原来就是干这个的?某种程度上造成了误解。
有人认为,交通到底有多少技术含量,因为每个人都是交通的参与者和感受者,都可以对交通发表意见。我们刚开始确实从理论体系上到技术支撑体系上,也没有拿出很先进的东西,这样让大家产生了误会,“智能交通继续搞下去,有什么好搞的。”有认识误区很正常,也是客观环境造成的。
“十二五”可能会有大的转变,原来大的城市应用效果已经很明显了,同时全国范围城市化、机动化进程很快,这两方面对交通带来的挑战是非常大的。原来北京、上海、广州这样的大城市拥堵,现在省会城市、二三线城市甚至许多小城市都拥堵了,恐怕仅靠修路已经来不及了,而且拆迁修路成本太高,占用太多耕地、绿地也不符合可持续发展。既有的道路资源怎么利用好,把管理水平提高上去,通过智能化的手段发挥更好的效益,已经到了刻不容缓的地步,所以大家觉得智能交通必须要搞。尽管有这个实际需求,但概念这东西是难免的,有时候概念是为了强化大家的理解和认识,比如车联网,虽然有所认识了,但其本质和内涵需要去进一步挖掘;还有物联网,自从IBM提出智慧地球,后来咱们提出物联网,一直在推进,但也面临同样的问题,物联网究竟是要干什么?交通物联网从本质上说还是交通信息的采集处理和,但这些大的背景大的趋势大的变化无疑将给智能交通注入新的内涵,促进一些新的领域技术方面的发展,有效结合好,发挥积极作用,就是有意义的。
智能交通里面有一个核心系统――采集处理,从道路交通信息的采集、传输、处理到,可以给管理者,包括交管局、交通指挥中心等,同时也面向社会。在北京路上开车可以看到路况显示,前方是否拥堵,这个过程就是“采处发”。从采集来讲就是感知,原来在路上设检测器感知,将来车上都有ID了,那就变成车辆感知了,再先进一点,车与车之间可以通信了,车联网就形成了。另外路旁边有信息采集装置,跟车辆实时交互,那就车路联网了。路再通过无线传感器或无线通信连接起来,那就构成一个大的物联网概念了。不管叫车联网、路联网还是物联网,只要大家接受就行。本质意义是广泛的获取信息比以前要多。如果说以前是路边设一个检测断面来获取信息,现在是广义的多维的网络化的全景式的交通信息环境的建立。这在物联网背景下,是一个重大变化。在技术不断变革的时代,概念是难免的,但不要单纯追求概念。
《新经济导刊》:智能交通系统在中国发展十几年了,有哪些自主创新成果?
关积珍:交通本身蕴含着一定的文化和社会背景因素,比如道路指示牌,国外的拿过来中国人看不懂,中国人在认知方面有自己独特的惯性思维和文化传统,把国外的高速公路编号G25、G18拿到中国,建立不起概念来,不适用。只有以地域概念命名,中国人才能记得住,比如京藏、京沪。
智能交通是与国情、地域相关的,除了共性技术和核心技术一样,在应用层面有很大区别,我们成功的地方恰恰是结合中国国情和发展需要的一些领域,比如联网不停车收费(ETC),日本早就有,而且做得还比较成功,欧洲也有相关标准,美国发展比较慢,因为美国高速公路不收费。中国因收费造成排队拥堵是一个很大的问题,针对中国的国情、车况和收费管理等要求,需要一套很复杂的体系。我们在ETC方面做了很多创造性工作,形成了自己的国标,建立了相应的示范项目,像京津冀、长三角、珠三角这些示范项目做得很好,现在向全国进行推广。基于此,下一步将延伸到城市交通拥堵收费。
另外,我们在面向重大应用需求上,做得还是很成功的。比如前面提到的北京奥运会,上海世博会。有人说这是国家项目,有政府力量,但政府推动只是一个重要的因素,最终变成现实需要技术去实现,我们实现了,这是很大的成功。有些典型的系统与国外相比一点都不差,像北京道路交通信息采集处理系统,二、三、四、五环以及进出京高速公路都设有专门的检测器,现正向主干路延伸。首先检测手段不是单一的,有微波、超声波、视频、旅行实验检测,把这些数据汇集上来以后,实时地进行自动化处理和对外,这需要的技术手段还是比较高的。而国外区域性的有,整个城市这么做并不多。在上海世博会期间,从周边省市进入上海的客流状况的获取,基于移动的手机定位进行客流预警、宏观状况信息的采集,做得也很好。北京还做了交通拥堵评价,对交通拥堵建立了一个评价指标体系,核心指标是拥堵指数,把拥堵从0~10分成五个区间,分别代表非常畅通、畅通、缓行、拥堵、严重拥堵。这套智能化交通运行分析系统很有价值,将来有机会可以适合公众接受的形式对外出去。
这些年,智能交通在基础技术方面取得了很好成果,重大应用上取得了标志性的成果,形成了初步的智能交通标准体系,在国际的智能交通发展格局里,中国也占有一席之地了。
《新经济导刊》:现在一个国家、一座城市都讲究顶层设计,您所领导的企业也是做解决方案的,你们如何实现智能交通系统解决方案的顶层设计?
关积珍:你问得很好。智能交通系统本质上是一个完整的体系,要有系统的思想和方法去做智能交通,首先要有整体的顶层设计,明确总体目标和任务,然后决定投入多少,如何分步落实。我们在做智能交通系统解决方案的时候,首先建议对方制定城市综合交通规划,然后再制定安全管理规划和道路交通智能化管理规划。智能交通管理规划,包括需求、路线、发展目标、系统建设的远景规划等,特别是面向中小城市,更需要去引导。这样做才有意义,不会造成重复建设和浪费。在上世纪90年代末2000年初的时候,我就对一些地方城市交通主管部门说,建设智能交通系统要做三件事情:一是建立健全道路交通基础设施环境;二是加强宣传教育,提高全民的交通意识和素质 ;三是做各种系统,用先进的技术来保障。这样的智能交通系统才能发挥作用,否则再先进的技术和设备也无法保障交通的畅通和安全,因为与人的交通素质和基础设施是否完善有很大关系。我认为,这种倡导到现在依然管用。所以我们公司一直设置一个部门―交通工程事业部,业务职能就是做交通标志、交通区划等,这是天大的小事。作为企业,我们不能只盯着市场和项目挣钱,要把智能交通当成民生工程来做。
《新经济导刊》:中国的智能交通产业链是否形成?现在有分析人士说,“十二五”智能交通产业规模有几千亿,你怎么看?哪些领域发展潜力大?
关积珍:坦率地说,现在智能交通产业链是初步形成,但还不成熟,分工也不合理。许多企业发展定位不清晰,产品、解决方案、系统集成等什么都想做,但又做不精。没有形成比较大的稳定的各环节的龙头企业。这是任何产业都要经历的阶段,需要一个逐步发展过程。
至于产业规模,智能交通的产业空间确实不小,到底有多大,不好预测。首先产业边际就不好界定;其次,交通管理、交通服务、投入主体都是多元的,政府投入只是一方面,还有企业投入、风险投资等。我认为每年几百亿的投入还是有的,现在没有一个全国的智能交通投入汇总数据,因为城市智能交通都是地方政府主导的。
中国的智能交通有个特点,是民航、铁路、公路、轨道、城市道路、水运等综合交通领域全面推进,而国外更多关注的是道路智能交通,中国把道路交通分为公路和城市道路两块。中国正在进行交通信息化建设,信息化和智能交通很难分清楚。民航的业务系统一直跟国际接轨,管理的现代化和信息化程度是比较高的,如客票订制。铁路业务运营管理的自动化和信息化程度是比较高的,面向公众服务这一块还比较欠缺,现在也意识到这一点了,正在改进。这两个都是行业纵向管理。公路比较分散,各管一段,全国公路资源统一协调难度比较大,交通部也是积极推进,并且计划对全国公路进行智能监管和紧急处置,从国家战略角度也是很有必要。真正热点和比较关注的是城市道路交通,主要是解决拥堵,但智能交通不可能完全解决拥堵,只能为缓解拥堵提供一个技术支撑手段。解决拥堵与城市规划、土地利用、公众出行方式、城市交通的结构构成等有很大关系。智能交通只是这一揽子交通解决方案中的一个,这一块,智能交通的发展空间比较大。在城市化进程中,交通问题是一个突出问题,不仅仅是硬件建设,人的观念也要转变,要尽快适应城市化的要求。
《新经济导刊》:据了解,交通运输部已经启动新一代智能交通系统发展战略研究,北京市也表示将建设新一代智能交通系统,请问什么是新一代智能交通系统?
关积珍:新是相对的,业内对此说法也有不同认识。我认为,新一代必须从本质上有突破。当然,这种提法也反映出一个趋势。智能交通发展到现在,对中国来讲,除了借鉴国外的经验,也要满足国内的应用需求,有很多不太成熟的技术不能完全照搬国外的,我们需要结合国内需求去创新发展,这是一个层面。第二个层面是,现在的技术环境与美日欧当时的环境完全不一样了,不在一个起跑线上,新技术日新月异,如何运用现有的高新技术来提升中国的交通管理水平和效率,这需要去重点探讨。还有随着经济社会的发展,人们对交通出行、享受新技术成果运用的需求也不一样了,智能交通技术、服务和运用的理念也需要调整,要实现安全、通畅、环保、智能化服务等多元目标而不是单一目标。原来的技术系统无法满足,需要集成创新,有新的技术手段来支撑,实现新的展示,这也可以说是新一代的内容。新的需求、新的技术环境、新的理念上的突破,这样才能对智能交通有一个新的发展。
《新经济导刊》:“十二五”期间中国智能交通的发展方向和重点是什么?
关积珍:第一,综合交通运输系统的性能提升是我们关注的一个重点方向。“十二五”是智能交通提升的阶段,包括关键技术要有新突破,比如车路协同技术,智能交通服务于交通管理和出行的需求要有一个提升。中国的特殊性是综合交通运输,公铁水民都要一体化去考虑,不能偏颇哪一个。在863支撑计划里有一些交通枢纽的布局,加强枢纽之间的能力协同。典型的讲,从天津坐高铁到北京南站,从北京南站换乘地铁到中关村,这样就比原来大大缩短了时空距离,提高了出行效率。
第二是智能化交通管理向智能化服务转变。原来的智能交通系统侧重于管理上的需求,服务的理念体现不充分。实际上交通是面向服务的,应该面向服务提供技术支撑,让服务的水平和效率更高。民航这方面走在了前面,网上可以订机票,走不了可以改签,登机牌通过手机和网络都可以换,这都是信息网络技术带来的方便。其他火车等出行方式都可以这么去做,最近火车实行网络售票,这就是一个进步。还有诱导,不能光告诉哪里堵哪里不堵,应该在出门之前告诉全市的交通状况,你所去的区域是否有重大活动,通往那个区域的道路,哪条交通流量大,以便提前绕行。
第三是交通安全要下功夫。机动车保有量、道路增加、人口流动快、交通安全意识淡漠等因素将对交通安全带来很大压力。科技部、公安部、交通部在“十一五”启动了一项《国家道路交通安全科技行动计划》,对有效防治、减少重特大道路交通事故进行系统的技术研究,这也要继续深入开展。另外还要加强安全保障措施和安全宣传教育,安全无小事。交通教育要从娃娃抓起,交通宣传要日常化,新闻媒体要加大舆论引导和监督力度,开辟专栏天天讲交通知识,日日讲交通法规,形成良好的交通文化氛围。
第四是提高交通信息的采集处理水平。现在信息化发展很快,交通信息的采集、处理、是智能交通的一个核心系统,这方面还有很多要做。因为不管是科学的管理还是高效率高水平的服务,都要依赖于对交通实际状况的充分了解,这就要靠信息的获取和采集,同时还要快速地处理和高效率地。
第五是建立公共的智能化交通服务平台。原来智能交通是做单项技术、重大集成应用,现在要转向构建面向公众的多媒介、多功能、方便快捷的交通信息服务大平台,切实发挥为民服务的智能交通作用,引导公众合理选择出行计划和方式,从源头化解交通拥堵,保障交通安全通畅。
第六是要大力发展智能交通产业。智能交通是典型的产学研用多技术领域集成的体系,发展到现在,要扩大和提升产业规模,否则技术不能发挥很好的作用;我国已经在特大型城市、大城市集中应用了许多很好的技术成果,要加快产业化推进,结合各地特点向全国进行商业推广。要加强对智能交通产业和企业的引导和支持,这方面已经有迹象了。最近资本层面的运作如并购、上市已经开始。未来五年,将形成有梯次的有一定规模的产业化格局。
《新经济导刊》:美日欧等西方发达国家的智能交通系统建设有哪些经验值得中国借鉴?
“券商研报狂推+资金认可=超强爆发”成为最近以来流行的模式炒作,窄带物联网产业链成为券商抱团炒作的又一个佳作。
NB-IOT横空出世,引爆窄带物联网投资热。首先,从事件驱动因素分析,物联网标准NB-IOT(窄带蜂窝物联网)正式获得国际组织3GPP批准,中国互联网大会上三大运营商关于物联网将是运营商转型发力的重中之重观点,为物联网产业链概念股爆发埋下伏笔。第二,据机构测算,2020年我国物联网产业规模将达到2万亿,是电信业务收入的2倍以上,未来5年复合增速22%,为物联网产业链爆发带来春风。第三,国泰君安、安信、招商等十多家券商研究报告抱团力推物联网产业,强调物联网是信息时代下一浪潮,中国必然是全球第一大物联网市场,成为物联网产业链爆发的导火索。
回顾本周中小创市场,主力机构以上游产业链的“硬件+数据入口类”为进攻突破口,拉高建仓窄带物联网产业链概念股。笔者将其分为三大进攻梯队:第一梯队是NB-IOT上游产业链,其核心是四表合一概念股。本周市场以三川智慧(与华为合作智能水表)、金卡股份(智能煤气表)、汇中股份(热能表)、安控股份(油表)为四大天王的物联网龙头军团,以宜通世纪为代表的物联网平台运营商概念股,率领着以新天科技、炬华科技、科陆电子为代表的物联网仪表概念股,以汉威电子、苏州固锝为代表的传感器概念股掀起涨停浪潮,成为物联网产业链投资热潮最前沿的精英团队。第二梯队是物联网应用产业链,包括智慧城市、智能家居、智能交通、智慧医疗、智能安防、智能物流等众多领域。本周的领涨代表品种为:以延华智能为代表的智能医疗概念股,以和晶科技为代表的智能家居概念股,以迪威视讯、榕基软件为代表的智能安防概念股,以安居宝为代表的智慧城市概念股,以雪迪龙为代表的智慧环境概念股,以东土科技为代表的工业互联概念股。第三梯队是通讯产业链,主要是以邦讯技术、通鼎互联、奥维通信、三元达等4G通讯产业概念股,受益窄带物联网产业技术革命带来新的投资机遇。综述,笔者认为四表合一是窄带物联网的基础,物联网应用是增值,看好物联网仪表概念股中长线走牛。
彩虹精化接力爱康科技。次新中报高送转将成牛股主战场。随着半年报即将到来,中报高送转投资主线初露牛股锋芒,彩虹精化、爱康科技、吴通通讯(停牌中)成为中报10转增30股三剑客,与众多的次新+中报高送转概念股一起,必将带动高送转概念股中线走牛。笔者从两个思路看高送转投资主线:(一)次新中报高送转概念股。首先是已公布高送转意向的次新股,目前只有四通新材(停牌)10转增20股一家,对此类股操作的策略只有短线第一时间追买、中线养牛的投资策略;第二是掘金高送转潜力的次新股,比如苏州设计、建艺集团、凯龙股份、海顺新材、新易盛、川金诺等高送转潜力股,对此类股票目前只有采取低吸埋伏的投资策略,相信中奖的概率极大。(二)非次新的高送转概念股。采取公布意向后第一时间追买,逢高获利卖出的短线投资策略,比如本周的彩虹精化、和而泰、海伦哲等。
展望后市,建议投资者紧盯中报高送转、物联网这两大投资主线,对具有中报高送转+物联网双重题材标的尤其重仓操作,只要坚持逢低大胆建仓、中线持有投资策略,一定会共享夏季行情牛股风采。
我国目前已有120多个城市建设了城市规划管理信息系统,400多个城市建设了房产管理信息系统,100多个城市建设了综合或专业管网管理系统,还有100多个城市正在建设空间基础信息系统。住房和城乡建设部分三批在51个城市进行了城市管理信息化的试点,带动和促进了数字城市建设。这些城市在城市一卡通、智能建筑、绿色建材、公共信息综合服务平台等方面均采用了物联网相关技术。
城市一卡通
截止2010年年底,全国建立城市一卡通系统的城市有380多个,约占全国城市总数的57%,全国累计发卡超过两亿张,行业使用的终端数量达到60万个,移动POS数量达到30万个,日交易量达到1亿笔。城市一卡通历经10余年的发展,从单一的公交应用发展到目前跨行业的多元应用及跨区域的互联互通,应用领域涉及城市综合交通、供水、供气、供热等公用事业缴费和风景园林、商业购物、旅游、药店支付等共计50多个领域,
目前,部分城市互联互通的试点工作已经启动,互通应用效应正在逐步扩大。
智能建筑
目前,智能建筑技术遍及各个行业,综合集成系统成为智能建筑领域的核心主题,标准化工作与规范也日趋完善。住房和城乡建设部也在积极推动满足国密算法的IC卡门禁系统在建筑及居住区内的应用,确保社区、居住环境的安全。
绿色建材
在门窗的节能性能标识中采用电子标签,是提高建设行业管理水平的需要,已成必然趋势。通过在门窗等节能绿色建材中加载惟一的身份识别代码,建立庞大的门窗产品数据库,可以在各环节通过后台数据库实时查询并获得门窗的相关信息,实现产品的可追溯,杜绝以次充好、假冒伪劣等现象的发生。
目前住房和城乡建设部IC卡应用服务中心已与广州番禺区政府、辽宁铁岭市政府签订协议,全力推进数字城市建设中物联网相关技术的应用。
公共信息综合服务平台
关键词:智慧交通;智能交通;发展现状;物联网;云计算
中图分类号: U4 文献标识码: A 文章编号: 1673-1069(2016)18-107-3
0 引言
交通作为城市基础设施的重要组成部分,在日常生活中发挥了极为重要的作用,同时,城市交通的发展程度也是一座城市现代化程度体现。城市交通的发展状况直接影响着城市生活、工作效率。
但是,随着经济的快速发展和城市的持续繁荣,使得非农产业向城镇集聚、农村人口向城镇集中,这对原有的城市交通系统造成了巨大压力。当前全国大、中、小城市均面临着不同程度的交通拥堵、交通安全、能源消耗、环境污染等问题,这些问题严重制约着城市的可持续发展,日益严峻的生态和生存环境不断考验着生活在城市的人们。如何缓解并提升城市交通服务水平和服务效率成为关注热点。
1998年原美国副总统戈尔提出“数字地球”从而引发了将其概念应用到“数字城市”的社会信息化运动,2008年,IBM总裁兼首席执行官彭明盛提出了“智慧地球”的概念,引发了世界上国家和地区建设“智慧城市”的建设热潮。
1 智慧交通的特点
智慧交通是在以人为本、可持续发展的理念指导下,将物联网、云计算、大数据、移动互联网等技术为代表的智能传感技术、通信传输技术、数据处理技术和信息网络技术等有效集成,并运用到交通系统中,以提高交通管理服务效率、提升人们的出行体验为目的,以更精确的信息在更广的时空范围内构建的智能化、人性化、立体化的综合交通体系。具有如下特点:
1.1 高效省时
智慧交通通过实时跨网络交通数据分析和预测,避免不必要的时间、能源等浪费,提高车辆的运输效率,使交通流量最大化满足人们的出行需求。
1.2 安全便捷
智慧交通利用物联网等技术,向各交通行驶主体及相关部门提供实时、有效的交通信息,使其避免产生交通事故,防患于未然,力图做到安全出行。通过移动通信提供最佳路线信息和车辆实时运行信息,以及一次性支付各种交通费用,为旅客提供便捷的出行服务,增强旅客体验。
1.3 以人为本
智慧交通面世以来即秉承着以人为本、服务民生、需求引导、开放创新的理念,“智慧”落脚于人们的出行需求得到高水平满足。
1.4 节能环保
新能源汽车等智能应用技术的不断发展,将会大幅度降低碳排放、减少能源消耗和各种污染物的排放,从而提高人们的生活品质。
2 智慧交通的发展现状及趋势
2.1 国外智慧交通发展现状
从西方发达国家的经济发展里程来看,各国交通发展均经历了以下几个阶段:大力增加公路通车/通航里程;提高公路/航道等级;综合运用各种运输方式;从可持续发展的角度去优化各交通运输方式;交通信息化、智能交通/智慧交通。由于智慧交通是近年来才兴起的概念,是智能交通在新时期的趋势和最终目标,因此本文主要以智能交通的发展为主要论述对象。
1995年,日本的通产省、运输省、邮政省、建设省和警察厅五部门制定道路、交通、车辆的信息化方针,拉开了ITS系统研究开发和实施的序幕。日本心交通系统是实现智能交通的关键之一,在“日本ITS框架体系”的指导下,该系统有一个具有高性能的核心性综合交通控制中心和10子系统组成。这些系统包括:公交优先系统、交通信息提供系统、综合智能图像系统、安全驾车辅助系统、行人信息通信系统、紧急车辆优先系统、不停车收费系统、动态车辆导航系统、车辆行驶管理系统等。
英国对智能交通系统的研究一直处于世界前列,其拥有世界最多用户的SCOOT系统一直是智能交通系统的主要组成部分。另外英国交通信息高速公路(Travel Information Highway,TIH)和视频信息高速公路(Video Information Highway ,VIH)是世界领先的交通信息网络平台系统。
2.2 国内智慧交通发展现状
20世纪70年代,我国开始在交通运输和管理中应用电子信息及自动控制技术,并在全国主要的大城市如北京、上海等地使用单点定周期交通信号控制器和线协调交通信号控制系统。20世纪80年代初,我国陆续从国外引进了先进的城市道路交通控制系统,如英国的SCOOT系统、澳大利亚的SCATS系统等。
进入21世纪,随着我国城市道路资源的利用趋于饱和,合理配置交通资源,加大城市智能化交通系统建设,成为各地智力交通问题的首要任务。特别是结合了2008北京奥运会、2010年上海世博会、2010年广州亚运会等重大活动的举办需求,实施了国家综合智慧交通技术应用示范等重大项目,并且围绕国家高速公路网不停车收费和服务系统、北京奥运智能交通集成系统、上海世博智能交通技术综合集成系统、广州亚运智能交通综合信息平台系统、远洋船舶与战略物资运送在线智能检测系统五个方面开展了系统的研究,并取得了显著的成果。
科技引领是我国智慧交通的一个重要特点,从“十一五”开始,“863计划”将现代交通技术列为一个单独的领域来开展研究;2011年4月,交通运输部颁布的《交通运输“十二五”发展规划》中明确指出在“十二五”期间要重点研发包括智能车载终端设备、公共交通信息采集监测于服务、运营监管和应急保障等城市智能交通关键技术。2012年国家《交通运输行业智能交通发展战略(2012-2020)》,将智能交通提高国家战略地位,成为我国第一部以政府文件形式的智能交通战略。另据“中国城市智能交通市场研究报告”统计,2008年至2013年期间,城市智能交通复合增长率达到了20.2%,而受益于公安部《道路交通安全“十二五”规划》、《道路交通科技发展“十二五”规划》等多项政策,预计未来10年内智能交通的资金投入将超过1700亿元。
从整体上而言,我国智慧交通未来的发展呈现三大态势:一是城市化进程加快给智慧交通产业创造巨大空间;二是世界智慧交通系统将进入一个创造新一代移动社会的崭新阶段;三是智能交通技术应用方面,利用智慧交通技术来减少交通污染,发展低碳和绿色交通,促进城市交通的可持续发展成为重要方向。
3 智慧交通总体构架
传统智能交通系统包括交通管理系统、交通信息系统、公交信息系统、车辆管理系统、泊车系统、车辆控制系统六大子系统,其核心在于控制,即将控制技术、信息技术、通信技术融入交通领域,形成完整的控制体系。
智慧交通是在智能交通的基础上,融入人的智慧,实施及时、便捷、安全、高效的交通控制。智慧交通的核心在“智慧”,即给交通安装大脑,使之能够及时看到、听到信息,并及时作出反应,从根本上解决城市交通拥堵、资源浪费、安全事故频发、难以实时控制事态等难题,使城市交通发展走上良性发展的轨道。智慧交通系统是将电子、信息、通信、控制、车辆以及机械等技术融于一体,应用于交通领域,并迅速、灵活、正确地理解和提出解决方案,以改善交通状况,使交通发挥最大效能的系统。
智慧交通系统是一个开放的复杂的巨型系统,由许多关系密切的不同领域、不同功能的子系统综合集成。其中,人、车、路和环境是交通的四大基本要素;管理者、行人与驾驶员构成交通中人的要素;公交车、地铁、出租车、自行车、商用车、特种车辆等构成交通工具要素;普通公路、高速公路、轨道、航线、公交站、停车场、综合交通枢纽等构成交通基础设施要素;自然灾害、天气状况等构成交通中的环境要素。这几者之间依靠互联网、物联网、移动互联网等互联构成以车联网为中心的交通信息广泛采集、即时传输的网络,将交通流信息和气象信息等输送到城市交通云中心,利用云计算等新兴技术手段对交通信息进行储存处理,并进一步利用大数据、人工智能等手段对交通数据进行深度处理,将结果输出给公众,向管理者、出行者提供随需而变的服务。最终形成集节能环保、绿色低碳、智能高效于一体的智慧交通体系,涵盖交通管理系统、出行者信息服务系统、车辆运营管理系统、电子收费系统、智能车辆、自动公路、综合运输、紧急事件与安全以及车联网等系统。
4 智慧交通建设内容
智慧交通将先进的信息、控制、计算机技术和交通工程集成,形成各项建设内容,加强人、车、路之间的互联互通,将各种设施单元(车载设备、路侧单元、控制中心)、交通管理部门和出行者集成到一起,为提高运输系统的总体运输效率和安全水平提供基础和手段。
4.1 交通规划与管理
智慧交通在交通管理与规划领域的建设包括三方面,分别为:先进的交通管理系统、交通基础设施智能监控系统、交通运输规划决策支持系统。其中,先进的交通管理系统是重点,交通基础设施智能监控是基础,交通运输规划决策支持系统则属于长期宏观类型的应用。
4.2 出行者信息服务
出行者信息服务领域包含的内容及分类方法较多,从系统建设独立性的角度分析,智慧交通在该领域的建设内容包括三方面:智能车流诱导系统、智能车载导航系统和多渠道信息服务系统。
4.3 车辆运营管理
智慧交通在车辆运营管理领域的建设内容包括:智能公交系统、快速公交运营管理系统、轨道交通运营调度系统、出租车调度管理系统、公共自行车管理系统、智能商用车辆管理系统以及特种车辆运输智能监控系统等。
4.4 电子收费
智能交通在电子收费领域的建设主要体现为不停车收费系统(ETC)和智能停车系统。其中,不停车收费系统是智能交通系统中起步较早、发展较为成熟的建设内容。随着传感器技术和短程物物通信技术的进步,还将衍生出多种其他基于便携终端的自动收费系统。
4.5 智能车辆
智慧交通在智能车辆的建设内容包括智能防撞系统和智能辅助驾驶系统。通过先进的车载电子系统、车载传感系统以及车程无线短程通信系统,实现全方位的车辆避撞功能,包括:纵向防撞、横向防撞、交叉路口防撞以及碰撞前的车辆乘员保护等。
4.6 紧急事件与安全
智慧交通在该领域的建设内容包括事件应急管理系统和紧急救援系统。其中,事件应急管理系统包括事件的预防、事件的检测与确认、事件的鉴别、事件的响应、事后管理、事件的记录等功能。紧急救援系统的主要服务对象包括机动车驾驶员、行人、摩托车驾驶员以及非机动车驾驶员等。
4.7 综合运输
智慧交通在综合运输领域的建设内容主要体现为智能客货综合联运系统。该系统利用部署在货物、车辆上的各种传感与识别技术以及旅客的便携智能终端的能力,结合运输路径所在范围内的实时路况信息,实现客货运信息资源的交换,大幅提升旅客联运服务和货物联运服务中的效率和质量问题。
4.8 自动公路
自动公路系统是智慧交通中最先进的应用领域之一,通过在公路系统上铺设路面磁钉车道,控制中心可直接对每辆智能汽车发出指令,调整其行驶工况。该系统通过与智能车辆系统进行信息交换来检测周围行驶环境的变化情况,达到行车安全和增强道路通行能力的目的。
4.9 汽车移动物联网
汽车移动物联网,简称车联网,是物联网在交通领域的具体应用。在物联网的技术背景下,交通系统中的人、车、路灯组成要素的感知能力将逐渐实现。相当于提供了覆盖率极高的海量信息采集终端和信息终端。在物联网的环境中,以汽车移动计算平台为核心,利用泛在感知能力可以对现有的几乎所有智能交通系统进行升级强化,建设基于物联网的路网车辆状态监控系统、基于物联网的交通控制系统以及基于物联网的信息服务系统等。
5 结语
在信息化浪潮与数据科学崛起的共同推动下,智慧城市在全球范围内成为下一代城市发展的新理念和新实践。智慧交通是智慧城市的重要组成及基础支撑。智慧交通的实现依赖于技术与理念的进步,技术的进步是交通朝纵深、智能的方向发展;技术和理念的提升给交通领域带来了前所未有的延伸拓展空间,不但连通了各种交通方式和交通参与主体,使交通更加高效,而且将交通系统的末端渗透到智慧城市的其他领域,通过便捷的交通吸引大量客流、物流、资金流,给城市医疗、旅游、教育、安防、商业等领域带来巨大活力,极大地开拓城市的发展潜力,而城市的发展也会带来交通领域更大的繁荣,激发出交通领域更多更新的商业模式。
参 考 文 献
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