物联网技术在铁路运输中的应用研究

方案。

【关键词】物联网 铁路运输 信息化

一、物联网及其体系结构

物联网通过把各种物品经过红外感应器、射频识别（RFID）、激光扫描器、全球定位系统、视频摄像头等信息传感设备，依照约定的相关协议同计算机网络进行连接，进行信息通信与交换，以实现对物品的智能化定位、识别、监控、跟踪与管理等的一体化网络系统。根据物联网的具体实现步骤，网络体系架构包括网络层、应用层、感知层。

（1）网络层。网络层主要是指通过利用现有的互联网、企业专用网、移动通信网等作为主要的承载网络基础，主要负责对反向控制信息和正向监控信息进行传递。

（2）应用层。应用层主要是指由多种相关的应用服务器构成的，实现对采集数据的转换、汇聚、分析等，并给其他终端发布信息或下达事件以及感知系统触发指令，最终实现物联网在各领域的多种应用。

（3）感知层。感知层主要包括通信延伸子层与感知控制子层，完成对物品的智能识别、感知、信息采集自动控制和处理。

物联网主要是指把感应器嵌入到可应用的各种物体上，构成无线传感网络体系，并同现有的计算机网络结合在一起，实现物体与物体、人与物体之间的直接对话以及沟通。

二、物联网在我国铁路运输领域的应用分析

2001年，在火车的自动识别系统中，RFID 技术已经被广泛运用，是我国铁路运输领域运用最早的物联网成熟典范。以前车号的汇总和抄录主要依靠口念、手抄、笔记等人工方式，效率低、错漏多，且劳动强度较大，因为漏抄车号导致了铁道部货车占用费的大大增加。另外，铁路货车数量众多，车辆比较分散，使得铁道部几乎每年都需要大量抽调物力、人力做盘点、清查等工作，费力耗时多。但自车号识别技术被采用后，铁路车辆管理系统实现了统计的自动化、实时化，大大降低了运营的管理成本。

这一系统主要包括地面AEI设备、车辆标签、列检复示系统、车站CPS设备、标签编程网络、铁路局AEI检测中心设备等几个部分。运行流程为：首先把车辆的技术参数信息和车号信息输入车辆标签的内部存储器；然后通过地面AEI设备对列车车辆标签信息进行实时以及准确的信息采集，然后对采集的信息进行数据处理，再利用相关专线传到车站的CPS设备上；CPS 管理设备在处理完AEI 采集数据之后，需要给列检复示系统转发相关处理数据，为设备维护与车辆管理提供具体可靠的信息。与此同时，铁路局的AEI监控中心设备需要对每台地面AEI 运行状态进行实时监测，指挥、协调AEI 设备的维护，以确保AEI 设备正常运行，同时及时接收AEI 采集的车号、列车等数据于每台AEI 产生的设备状态与故障信息，通过对设备状态与故障信息进行详细分析，可以比较精确的全面掌握地面AEI 设备的运行情况，和及时处理故障，另外还能监测货车标签的运行情况。标签编程网络的首要作用是指在标签安装之前，负责把车辆信息输入内存标签网络系统，可以避免重号车、错号等情况出现，同时对丢失损坏的标签进行补装。ATIS的网络拓扑结构图，如图1。

投入使用这一系统，实现了对车号的自动识别、列车车次、动态管理、故障车辆和实时跟踪准确预报等主要功能，极大地促进了运输组织效率与车辆利用水平的提高，而且也促进了我国铁路探索的更加科学化、现代化、智能化，具有较大的实践意义，为物联网技术在我国铁路运输领域的发展打下了良好基础。

三、物联网在铁路运输中的发展前景

近几年来，我国客运专线、高速铁路等的建设步伐的明显加快，客观上要求铁路信息化水平也越来越高，物联网在铁路运输领域得到了一定的应用与推广。主要包括以下几个方面：

（1）客票识别与防伪。若铁路客票采用RFID得电子客票系统，其电子芯片具有加密的内部数据，而且需要特定的读写器才能进行数据读取，这会对造假者造成沉重的打击。而且车上及车站的检票人员利用便携式识读器便可以对车票上RFID电子标签进行读取，并通过同数据库中相关数据比便能对车票进行真伪辨别。

（2）站车信息共享。日前在站车信息共享方面，铁路管理还非常不成熟，导致旅客列车资源浪费以及造成的经济损失的现象十分常见。若采用RFID技术的网络信息共享性，便能把车站的预留客票发售情况及时反馈给车上。

（3）集装箱追踪监控与管理。目前，国际上集装箱的管理多大都采用箱号图像识别系统，但改方法的识别率比较低。若在铁路集装箱应用FID技术，并进行集装箱信息化开发，便可以及时观测到集装箱的实际状态，避免货物损失，也能提高铁路集装箱利用的效率。

四、结语

虽然物联网的概念刚刚走热，较多关键技术还处于初级阶段，但发展势头却相当猛烈。目前，物联网已经被《国家中长期科学与技术发展规划（2006 -2020年）》列为重点研究领域，而且大量关键技术的开发取得了突破性进展以及国际标准制定的重要话语权，在相关领域的应用也初见成效。相信不远的将来，在我国铁路运输领域也随时随处能够感受到物联网带来的深刻变化。

参考文献：

[1]宁焕生.RFID与物联网：射频中间件解析与服务[M].北京：电子工业出版社，2008，（4）.

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