基本信息
- 项目名称：
- 现代城市交通碳排放智能监测减排系统
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 信息技术
- 大类：
- 科技发明制作A类
- 简介：
- 本系统基于C/S架构，应用Internet，通过移动3G、GPRS和GPS等技术实现动态道路导航、智能停车诱导、实时道路警示以及便利生活信息提供等功能，从两个方面创建绿色城市交通：一是通过智能交通控制，寻找最优路径，减少车辆的滞留时间，做到节能减排；二是唤醒人们节能减排意识，切实做到全民减排，最终实现可持续发展的目标。
- 详细介绍：
- 1 系统主题 全球气候变暖导致灾难性气候频发，水资源失衡、农业歉收、生态系统严重破坏、地球臭氧层遭受破坏、温室效应可使史前致命病毒威胁人类，冰川融化、地震、海啸在全球肆虐！ “2012年的预言”真的要来了吗？ 全球气候变暖的罪魁祸首主要是人类活动中大量排放的二氧化碳。科学家预测：如果地球表面温度持续升高，到2050年南北极地冰山将大幅度融化，导致海平面大大上升，海水将使纽约，上海，东京和悉尼成为一个又一个“威尼斯”。 目前，温室效应已经成为全球热点问题，国际社会为了应对气候变暖，制订了《京都议定书》，召开了“哥本哈根气候大会”和“坎昆气候大会”。在哥本哈根会议上，中国政府承诺到2020年中国单位GDP二氧化碳排放要比2005年下降40%~45%。这些足以说明全球对二氧化碳减排的关注。实现“减排”无疑是当前人类所亟需解决的关键问题，为应对挑战，建立以低能耗、低污染、低排放为基础的“低碳”发展模式已成为国际社会的共识。 奥斯陆气候和环境国际研究中心发表的一份研究报告称，交通工具所产生的碳排放占温室气体排放量的30%以上，它是造成目前全球变暖的主要原因之一。 近年来，中国所拥有的汽车数量急剧增长，但交通管理滞后导致现代城市交通堵塞严重。数据表明，在交通堵塞时，汽车燃油消耗将比正常时高12%，而车速越慢，油耗越高。 在中国，由于人们节能减排的意识淡薄，并没有做到全民减排。针对现代城市交通的种种问题，我们决定采用科技手段解决全球交通碳排放的问题。 《现代城市交通碳排放智能监测减排系统》从以下两个方面去创建绿色城市交通： a)旨在唤醒人们节能减排意识，做到全民减排。 b)通过该系统达到智能交通控制，计算最优路径减少车辆的滞留时间，提高平均车速以及提供目的地的详细信息来减少CO2的排放量。 2 解决方案 2.1 系统构想 《现代城市交通碳排放智能监测减排系统》是基于C/S架构，应用Internet，通过移动3G、GPRS和GPS等技术，为现代城市车载提供了道路拥堵信息、人们出行的便利信息，以及各条道路和每辆汽车的CO2排放信息。切实，提高人们的节能减排意识和实现交通系统的节能减排。 该系统以车载终端为基础，车主启动汽车后，车载终端即开始监测车辆的CO2排放情况，同时将车辆的GPS位置信息和CO2排放信息通过GPRS发送至城市交通指挥中心服务器。 城市交通指挥中心服务器实时接收各条道路车辆信息并进行处理，计算出各条道路的拥堵情况、CO2排放信息等，然后将这些信息通过互联网广播至车载终端和道路警示牌，让车主和行人了解CO2的排放情况，唤醒人们节能减排的意识。 城市交通指挥中心服务器收集停车场的车位和旅游景点和酒店等信息，车载终端根据车主的出行需求，为车主提供一条最优路线，减少车辆在道路上的滞留时间，从而减少CO2的排放，实现低碳出行。 《现代城市交通碳排放智能监测减排系统》车载终端是基于LAB-8902嵌入式平台，其CPU采用Intel® Atom D510 双核处理器，它对尺寸、功耗、实时性、稳定性、成本、扩展性和兼容性方面都有严格的要求，该平台内存，网络接口，串行接口等资源十分充足，符合本系统在信号采集、数据处理、网络等方面的要求。Windows Embedded XP是微软公司的嵌入式操作系统平台，它是一个开放的、可升级的32位嵌入式操作系统，并且图形用户界面相当出色。所以我们决定采用LAB-8902作为嵌入式系统的硬件平台、Windows Embedded XP作为系统的软件平台来实现我们的这个方案。 2.2 具体系统功能模块划分为五个部分，各部分功能如下： 2.2.1 车载终端 1）实时采集本车CO2排放信息和GPS信息 2）上传本车CO2和GPS信息到城市交通指挥中心服务器 3）从城市交通指挥中心服务器接受各条道路拥堵信息和CO2信息 4）计算最优路径 5）显示城市各条道路的拥堵情况，最优路径和CO2排放信息 2.2.2 智能诱导停车场 1）实时采集车位信息 2）通过GPRS上传停车场信息到城市交通指挥中心服务器 3）显示本车场车位信息 4）诱导车辆出入本埠 2.2.3 基于GPRS的道路警示牌 1）通过GPRS接收从城市交通指挥中心服务器发来的信息 2）实时更新本路段CO2排放量信息 3）显示从城市交通指挥中心服务器接收来的公告 2.2.4 便利生活信息平台 1）采集各商埠（如购物中心、旅游景点、酒店等）信息，并通过Internet发送至城市交通指挥中心服务器 2.2.5 城市交通指挥中心服务器 1）接收车载终端的GPS、CO2排放量等信息 2）接收各停车场、商埠和旅游景点等信息 3）计算出各条道路的拥堵情况和CO2排放统计信息 4）向车载终端和道路警示牌发布相关信息 3 结论 创建绿色交通，享受低碳生活，建立以低能耗、低污染、低排放为基础的“低碳”发展模式已成为国际社会的共识。特别是作为最大的发展中国家、碳排放量居世界第一的中国，在节能减排方面应做出更多更积极的贡献。身为当代中国大学生，由此我们提出了《现代城市交通碳排放智能监测减排系统》,旨在唤醒全民节能减排意识，切实做到节能减排，实现可持续发展的目标。 使用本系统后，每辆车的二氧化碳排放量将大幅减少，智能导航最大限度的减少城市堵车，也可车主以节省驾车时间和经济成本，让人们在方便了自己的同时也提供信息资源，让每一个人都为创建绿色‘低碳’社会做出贡献。 《现代城市交通碳排放智能监测减排系统》可升级为一个集购物、娱乐、重大事件和其他信息发布的综合平台。
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作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 过量二氧化碳的排放导致全球气候变暖，严重影响了人类的生活和发展。奥斯陆气候和环境国际研究中心发表的一份研究报告称：交通工具所产生的二氧化碳是目前造成全球气候变暖的主要原因之一。哥本哈根、坎昆会议指出：过去10年全球二氧化碳排放总量增加了13%，而源自交通工具的碳排放增长率却达25%。近年来我国交通工具的数量急剧增长；交通管理手段滞后；人们的节能减排意识淡薄。针对这样的情况，我们决定运用科技手段解决现代城市交通碳排放问题并唤醒人们的节能减排意识，最终实现可持续发展目标。 《现代城市交通碳排放智能监测减排系统》从两个方面创建绿色城市交通： a)唤醒人们节能减排意识，做到全民减排。 b)通过该系统达到智能交通控制，切实做到节能减排。 《现代城市交通碳排放智能监测减排系统》基于C/S架构，应用Internet，通过移动3G、GPRS和GPS等技术，为现代城市车载提供了道路拥堵信息、人们出行的便利信息，以及各条道路和每辆车的CO2排放信息。切实提高人们的节能减排意识和实现交通系统的节能减排。 本作品利用科技手段解决全球最棘手的环境问题，将减排、导航、娱乐和生活结合在一起，在唤醒人们节能减排意识的同时，切实做到节能减排、享受绿色低碳生活。
科学性、先进性
- 目前导航系统的信息是静态的，不能实时地更新车载地图。本系统的信息是动态的，可以在线下载地图。 以往的路径导航是通过计算最短路来实现的，即通过算法计算出从该点到达目的地实际距离上的最短路径。本系统加入了综合考虑各种因素的算法，我们所导航的路程，不是最短路径，而是最优路径。具体到我们的算法：我们的系统通过将各条路的堵车程度，实际的道路长度结合考虑，运用将不同因素统一单位的思想，将统一单位后的值相加后得到新的权值，最后通过动态规划方法将新的权值带入，计算出一个结合堵车程度以及实际距离的“最短路径”。经过这样计算出的结果，既能减少堵车等待的时间，又能行走较为近的路线，从时间和空间上为用户减少开支，真正做到了节能减排的目的。 现有的导航系统是独立存在的，本系统将交通指挥中心、城市停车场、交通监控及诱导系统、轨道智能管理系统及城市公交管理系统等有机的结合成一体。在最大程度整合信息的过程中将原本独立的信息所能产生的效益最大化。
获奖情况及鉴定结果
- 该设计构想在微软“Imagine Cup 2011”全球学生大赛嵌入式系统组中排名全球前150名，并收到官方邀请参加复赛。 该作品在本届挑战杯校内选拔赛中获得了由硕士生导师组成的评审团的一致认可与好评。
作品所处阶段
- 中试阶段
技术转让方式
- 面谈
作品可展示的形式
- 实物，图纸，现场演示，图片，录像
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 本系统在车辆启动后只需车主输入出行目的地名称后，即可自行实现检测、统计、分析与显示信息等功能。 车载终端是基于LAB-8902嵌入式平台，其CPU采用Intel® Atom D510 双核处理器，它对尺寸、功耗、实时性、稳定性、成本、扩展性和兼容性方面都有严格的要求，该平台内存，网络接口，串行接口等资源十分充足，符合本系统在信号采集、数据处理、网络等方面的要求。Windows Embedded XP是微软公司的嵌入式操作系统平台，它是一个开放的、可升级的32位嵌入式操作系统，并且图形用户界面相当出色。 “车－路”信息系统一直是智能交通发展的重点领域。在国际上，美国的IVHS、日本的VICS等系统通过车辆和道路之间建立有效的信息通信，已经实现了智能交通的管理和信息服务。而Wi-Fi、RFID等无线技术近年来也在交通运输领域智能化管理中得到了应用。本系统综合了以上各领域的核心思想并融入了我们在能源环境方面的创新思路，为未来物联网（车联网）的发展奠定了基础。
同类课题研究水平概述
- 在全球气候问题备受关注的国际大背景下，在经济发展的同时，降低经济增长所带来的CO2排放量已经成为全球的共识。联合国环境规划署将2008年世界环境日的主题定为“转变传统观念，推行低碳经济，要求各国政府、企业、社区关注如何采取措施以减少温室气体的排放。一直以来，各国都在为解决气候问题而努力，为减少温室气体的排放在全球层面相互交流、合作并积极探索适合自己的“碳减排”之路。由于工业化进展较早，国际上一些发达国家在减少碳排放及低碳发展方面已有了一定的实践和经验。 英国是最早提出“低碳”概念并积极倡导低碳经济的国家。伦敦市低碳城市建设采取的主要措施有：通过引进碳价格制度，征收二氧化碳税，大力发展电动汽车；改善现有和新建建筑的能源效益，推行“绿色家居“计划；推行智能电网，发展低碳及分散的能源供应；发展小型可再生能源装置（风能和太阳能）等。德国正在全德范围内建设电动汽车充电站，以推动“电动交通”的普及。日本于2006年启动了道路服务系统“Smartway”。其核心是通过先进的通信技术，将道路与车辆链接成为一个整体，车辆既是信息的应用者，也是信息的提供者。2009年3月，完成大规模测试后，开始在3个都市区部署应用。 美国城市道路基础设施的建设取得了长足的发展，道路网已初具规模，形成了以快速路为主骨架的道路交通网络，但仍不及交通量的增长。电子技术、通信技术、计算机技术和自控技术的发展，为解决交通问题提供了新的思路，即不仅应该修建更多的道路基础设施，而且更应该采用现代化的技术手段来对城市交通进行更有效的控制和管理，提高交通的机动性、安全性，最大限度地发挥现有道路系统的交通效率。 中国近年来交通工具的急剧增加导致碳排放总量增加的速度非常快，能源消费数量也很巨大，人均碳排放也相应地提高。中国作为碳排放大国，可见肩上的责任无比沉重。2009年11月中国指出控制温室气体排放的行动目标：到2020年单位国内生产总值二氧化碳排放比2005年下降40%-45%。根据相关研究，我国交通运输能源消耗的70%为石油，电能占20%，其余部分为天然气、乙醇等。 我国目前虽然制定了政策，但是并没有一个完整的、切实可行的方案。
