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打造最佳化智慧交通系統
穩定+高整合
[作者 王明德]   2017年11月17日 星期五 瀏覽人次: [1583]

智慧交通系統是工業電腦的重要應用,由於交通系統對於效能的需求,並不如穩定性與強固性等要求來得迫切,因此相當適合工業電腦廠商切入;此外,相對於消費的電子產品環境,設置於智慧交通控制的電子產品所面臨的環境往往更為嚴苛,因此交通控制的產品規格甚至比工業規格更高,因此通常系統整合廠商都會與工業電腦業者合作,採用高規格電子零組件,來完成其目標。


嚴苛環境 挑戰設計能力

交通是相當複雜的系統,包括路口與道路、車輛與駕駛、車輛與設備,以及車輛與車輛、駕駛人與駕駛人等不同元素的整合,從這些溝通連結的組合,讓資訊的整合分享跨界,是使交通產業「智慧化」的重要歷程。


要達成交通安全的目標,第一件事就是讓資訊的整合,在資訊的被有效利用的情況下,智慧交通的目標才能完整的被呈現;另一方面,也是資訊的安全性問題,由於交通涉及人身安全,要確保安全的存在,資訊被安全應用同時不被干擾的課題,也是其重點,因此如何兼顧資訊整合的透明度,與資訊安全的保護度,會是智慧交通資訊有效應用兩方拉扯的重點。


分析交通領域與其他應用項目,與對工業電腦規格需求,其實有滿大的不同。仔細分析,智慧交通系統基本上可以分成「嚴苛環境」與「長時間運作」兩大面向。


交通建設絕大多數的設備,必須24小時暴露在戶外,而戶外嚴苛的環境,絕非室內可以比擬。以高速公路為例,一部架於路邊的測速器,必須面對白天太陽的高溫、路上的灰塵、車輛行駛的震動、寒暑的高低溫差,即便是位於軌道系統中的列車號誌,也要抵擋列車行駛的強震、多塵與油污,這些情況都對交通設備帶來嚴苛的挑戰。


長時運作 穩定性是重點考量

除了環境惡劣外,交通系統的另一要求是穩定的長時間運作,通常鐵路與機場的營業時間至少都有18小時,公路更是24小時不中斷。在倚賴交通設施甚深的情況下,若在尖峰時刻,高速公路上的收費系統故障,或地鐵售票、機場航班系統故障,勢必產生相當的不便與困擾。因此,長時性與穩定性是智慧交通系統的基本要求。



圖1 : 感測是車輛智慧化的重要技術,透過此一技術,車輛可以與其他車輛或道路上的交通設施鏈結,提供或交換資訊,讓行車更便利。Beacom(Source:BBC)
圖1 : 感測是車輛智慧化的重要技術,透過此一技術,車輛可以與其他車輛或道路上的交通設施鏈結,提供或交換資訊,讓行車更便利。Beacom(Source:BBC)

此一領域,工業電腦的產品分類有兩種,一是置於車上,用來作為車隊管理的車載電腦,二是屬於基礎建設的各類自動化架構,包括地鐵、公路等系統應用設備,不過不管是車載或交通系統使用的電腦,都必須符合其環境要件。


由於傳統電腦多是以「空調室」為其設定的使用環境而做的設計,工業單板電腦可能可以在稍複雜的環境中「生存」,但這些環境的嚴苛性還比不上交通系統所處的空間,交通系統環境的干擾,一般工業等級的設備可能就無法負荷的,更別說是物理性的破壞。


更尷尬的問題,在於智慧交通系統所使用的設備,與一般電腦產品的使用模式完全不同,對於一般資訊產業的想法,電腦產品是「嬌弱」的,必需依照特定程序開、關機,才能確保系統的安全,但對交通系統卻完全不一樣,以車載電腦舉例,常是汽車引擎關閉,電腦也就跟著斷電,這種「衝擊性」的使用模式,對車載電腦的壽命也是一大衝擊,這當然不能叫使用者立即改變使用習慣,但如何將這類衝擊降到最低,這是設計交通系統設備的嚴格考驗。


堅固連結 不因震動停擺

此外,由於交通系統設備均靠「連結」進行監控、管理及通訊,加上整個系統無法直接辨識設備的連結是否完好,因此「堅固的連結」也成為交通設備一個思考點,由於在交通產業電腦的使用上,設備長時間放在震動或衝擊的環境底下,接線連結的完整性是必須需考慮的,因為接線的環境或許難以辨識是否完整,甚至即使發現也不易排除,透過專門設計的連接裝置確保完整性,在硬體防護上可以做到最基本的保護,這是在交通系統設備硬體安全防護的第一優先考量。


同樣的,由於交通系統亦要求即時性的反應,也無法將所有資訊傳至後端中控中心作決策後,再將指令下達到第一線,因此在現場的電腦必須有能力進行邏輯演算,「分散式控制」的規劃,也成為智慧交通系統重要的一環,在第一線的設備作出決策後,只要將其發出的指令回傳後端即可。在不同環境上所使用的系統,基本上在其需求差異性也有不同的設備要求。


但基本在智慧交通系統角度上,設備的「環境耐受度」則是最基本要求,不管是放在車輛上或系統上,絕對並非是可以隨時檢修的狀態,因此如何維護最佳的穩定運作,絕對是最優先的課題。江國華、蔡明軒與陳良豐都同意,包括寬溫控、電源不穩定的保護,以及針對外在環境的干擾防護等,都是交通系統設備必須考量的優先條件。


以車載電腦為例,長時間的「震動環境」就是與傳統工業電腦完全不同,像是風扇在長時間的震動下,使用壽命絕對會縮短;甚或是以記憶體的敏感度,其裝設也無法以傳統工業電腦的思惟來規畫,而必須考量特殊的設計,因為在行進的環境中,絕對不可能毫無震動,因此抗震的機制,也是交通系統設備所必須考量的一項環結。


視使用者規劃系統


圖2 : 智慧交通將結合大數據、雲端、物聯網,串起所有數據。(Source:Siemens)
圖2 : 智慧交通將結合大數據、雲端、物聯網,串起所有數據。(Source:Siemens)

此外,在資訊處理,大量化的資訊儲存備份與即時分析,對智慧交通系統設備也是一項考驗,一般來說,這些工作在傳統工業電腦上都可以達到,但在環境更嚴苛的條件下,如何能持續進行高效能運算,這才是智慧交通系統應用的真正價值。


除此之外,大多數的交通系統設備,都需要與「使用人」溝通的橋樑,因此顯示設備也是智慧交通系統的一項重點。包括用路訊息提供、車輛使用狀況以及安全控制顯示等,甚或是車上的娛樂,顯示設備的重要性也必須注意,許多數位內容廠商,都認為車載娛樂的內容提供,將會是未來重要的商業模式,目前已有工業電腦廠商跨入發展,例如艾訊近來與中華電信在台北市公車進行整合3G系統與廣告資訊的專案合作,提供車輛行動通訊的特定廣告資訊,就是智慧交通所創造商機的重要例子。


目前產業電腦的發展基本上已趨於成熟,相關的應用技術多能因應,如何讓智慧交通系統的功能完整,則是看規畫者或使用者的需求而定,絕對不是單純的追求效能極大化,而是按需求的配置最適化,這完全取決市場的態度,穩定性才是第一要件。


針對未來發展,智慧交通系統所帶來的商機相當龐大,而其所使用的技術也都相當成熟,多家廠商都同意,在發展瓶頸不會是技術而是廠商的想像力、整合力與執行力,誰能夠充分利用現有技術,整合出具有最高附加價值的系統,誰就能在這場波商機中獲取最大利益。


**刊頭圖片(Source: Siemens)


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