当物联网遇上交通信号灯

作为道路使用者，我们常常觉得交通似乎在与我们作对。如果你曾经在交通高峰时段在路口等了三个红绿灯也没通过，那么你就会明白很多人所感受到的沮丧了。幸运的是，智慧城市努力可以缓解交通和拥堵问题，并减少事故。智能交通信号灯是其中的一个关键组成部分。

而传统的交通信号灯被编程设定为在预定时间内改变信号，比如典型的高峰时段。相比之下，智能交通系统从道路使用者那里获取数据，并与中央控制系统进行通信，以根据需要变换灯光颜色和长度。

智能交通控制系统主要包括：

中央控制系统
智能交通信号灯
摄像头和车辆队列检测器
摄像头和队列检测器可以监测并通知控制系统实时交通状况。反过来，信号灯可以根据信息做出响应，改善交通流量，减少拥堵，并优先考虑行人和应急车辆。

城市可以将智能交通灯与路线规划相结合，以减少交通拥堵、降低二氧化碳排放量，并重新分配交通流量。Provider NoTraffic 使用 AI 嵌入式传感器优化交通信号灯网格，这些传感器可以检测不同的出行模式，例如汽车、自行车、公共汽车或行人——并根据每个模式的需要变换灯光颜色。

德国城市路德维希堡(Ludwigsburg)配备了带有路边单元的交通信号灯。这些装置与安装在消防车和其他紧急车辆上的车载装置相对应，允许他们在紧急情况下以绿灯通过。该系统的工作原理是，将紧急车辆的位置和速度信息以每秒多次的速度发送到红绿灯控制器。在那里，信号被处理并与存储在程序中的场景进行比较。一旦紧急车辆通过路口，红绿灯控制器会尽快恢复正常，以尽量减少对道路交通的影响和干扰。

2019年，狂热的自行车爱好者和IBM研究人员乔希·安德烈斯(Josh Andres)与RMIT运动游戏实验室合作，开发了“Ari”，这是一款智能电动自行车，可以扩展骑手的身体和认知能力，让他们赶上绿灯。

Ari 使用人工智能和物联网来帮助骑手调节速度，并在绿灯时通过路口。研究人员使用了维多利亚州道路和交通管理局VicRoads提供的交通数据和绿波模型，在墨尔本街道的真实交通条件下测试了电动自行车。他们计算出在测试地点最有可能通过所有绿灯所需的最佳速度(每小时22公里)。然后他们对 Ari 进行编程以帮助骑手达到这个参考速度——通过增加电机转速来支持加速，并通过骨传导耳机耳语“慢一点” 在认知上为骑手提供帮助。

在荷兰，城市进行了概念验证试验，以在骑自行车的人靠近时优先亮起绿灯。一个例子是使用移动应用程序Schwung，一旦激活，它就会连接到智能交通信号灯。该应用程序在骑车时自动启动(骑手不需要做任何其他事情)，并且红绿灯会识别你正在接近并变绿。

然而，网络安全专家批评荷兰自行车信号灯存在安全漏洞，来自一家名为 Zolderat 的安全公司的安全研究人员 Rik van Duijn 和 Wesley Neelen 在 2020 DEFCON 黑客大会上展示了他们的漏洞。黑客们能够向应用程序中输入虚假数据，诱使系统为不存在的自行车开绿灯。

研究人员可以轻而易举地破解该应用程序，这突出表明需要采用安全第一的方法来设计和测试以及进一步实施所有智能信号灯计划。这一点尤其重要，因为我们已经看到许多针对来自不同公司不同道路用户的计划，其中许多计划都有自己的协议和专有软件——从补丁到插件和应用程序。我们将如何确保所有这些都适当安全(并保持如此)?

2019年，奥迪在德国因戈尔施塔特推出了车辆到基础设施(V2I)服务“交通灯信息”。 自2016年以来，该技术已在美国大部分地区上市，并正在进行更大规模的推广。奥迪司机可以通过仪表板看到到达下一个绿灯所需的速度。如果在允许的速度限制内无法实现，则将进入下一绿色阶段倒计时。

奥迪预测，在未来，他们的客户可能会享受到更多的好处。其中包括在红灯时更多地利用制动能量为电池充电的汽车。他们还预测，预测自适应巡航控制可以使汽车在红灯时自动刹车。

交通信号灯提供了物理基础设施——一种附加技术的载体。首尔市政府近日宣布，共安装了26根“智能电杆(S-Poles)”。S-Poles旨在整合整个城市的道路设施，如路灯和交通信号灯。功能包括公共WI-FI接入点和智能闭路摄像头。

S-Poles 充当道路设施，结合无线接入点、智能摄像头、物联网、智能人行横道和其他城市技术。除了基本功能外，每个S-Poles还具有特定区域的技术。例如，首尔广场(首尔市政厅前的露天公共空间)的S-Poles上就设有一个名为“KkachiOn”的公共WiFi接入点。

该市计划今年将 S-Poles 的安装扩展到新社区。它计划建立升级后的 S-Poles，可以为无人机和电动汽车充电。无人机将能够从S-Poles上部充电，同时向其控制塔发回数据，这将有助于当局监测潜在的灾害和紧急救援工作。S-Poles还可以打击违章停车。

在内罗毕，这座城市有400多个路口，但只有42个路口安装有交通信号灯。其中一半的交通信号灯使用人工预设置的数据，而另一半则使用自动智能系统为交通繁忙的道路分配红绿灯时间。这是一个熟悉的智慧城市场景。智慧城市创新受到地域限制(有时在研究阶段作为试验台安装)。与此同时，这座城市的其他部分也都萎靡不振。技术必须跨城市应用，让整个城市都受益。这将仍然是一个痛点，直到智慧城市应用可以以任何可承受的价格进行扩展为止。