智能交通系統(tǒng)集成控制軟件研究

杜洋劉晏然

（1.南京萊斯信息技術(shù)股份有限公司，江蘇南京 210000；2.阿特拉斯科普柯（南京）礦山設(shè)備有限公司，江蘇南京 210000）

智能交通系統(tǒng)集成控制軟件研究

杜洋1劉晏然2

（1.南京萊斯信息技術(shù)股份有限公司，江蘇南京 210000；2.阿特拉斯科普柯（南京）礦山設(shè)備有限公司，江蘇南京 210000）

智能交通已成為城市交通發(fā)展的趨勢(shì)。由于不同時(shí)期會(huì)有不同的廠家進(jìn)行交通設(shè)備的安裝和軟件系統(tǒng)的建設(shè)，因此很多交通管理部門會(huì)面臨數(shù)量眾多、不同類型的交通管理系統(tǒng)，影響到交管工作的效率。在此背景下，文中闡述了智能交通系統(tǒng)集成控制軟件的設(shè)計(jì)思路和實(shí)現(xiàn)功能，該軟件著重實(shí)現(xiàn)將不同種類、不同時(shí)期建設(shè)的交通管控系統(tǒng)整合到統(tǒng)一的框架下，并對(duì)用戶提供統(tǒng)一的操作界面，軟件系統(tǒng)可以與其他部門的系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)共享，還提供未來(lái)建設(shè)的交通管控系統(tǒng)的接口，建立一個(gè)統(tǒng)一的可伸縮的智能交通信息采集、處理、分析和管理體系，提升交管部門工作的水平和效率。

智能交通；系統(tǒng)集成；交通信號(hào)控制；交通擁堵研判；信息采集分析

城市的交通管理水平近年來(lái)得到大幅提升，得益于城市建設(shè)投入增加和信息技術(shù)的發(fā)展，目前越來(lái)越多的城市交通逐漸進(jìn)入到智能交通階段，即在路面安裝大量交通檢測(cè)設(shè)備，將采集的交通信息匯聚到一個(gè)信息中心，通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)的處理分析，為交通管理者提供決策，制定所需的數(shù)據(jù)支撐。制定的交通管控方案，經(jīng)過(guò)控制中心的計(jì)算機(jī)，可以直接發(fā)送到路面的交通信號(hào)控制機(jī)和交通誘導(dǎo)發(fā)布設(shè)備，也就是建立智能交通系統(tǒng)。智能交通系統(tǒng)（Intelligent Transportation System，簡(jiǎn)稱ITS）是指將先進(jìn)的信息技術(shù)、電子通信技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)以及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等有效綜合地運(yùn)用于整個(gè)交通管理體系，建立起一種全方位發(fā)揮作用并實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確、高效的交通綜合管理和控制系統(tǒng)［1］。相比以往人工手段進(jìn)行的交通管控，智能交通系統(tǒng)的使用可以節(jié)省大量的人力和時(shí)間。在智能交通系統(tǒng)運(yùn)行的同時(shí)，如交通管制、道路施工、交通路況等對(duì)路面車流造成影響的信息，可以使用相應(yīng)的信息發(fā)布系統(tǒng)，實(shí)時(shí)地提供給路面車輛駕駛員，使智能交通系統(tǒng)及時(shí)服務(wù)于公眾。

由于智能交通的各項(xiàng)技術(shù)和產(chǎn)品是在持續(xù)發(fā)展中，大多地區(qū)的智能交通系統(tǒng)建設(shè)也是分批次不斷地完善，經(jīng)過(guò)多年的累積，很多交通管控部門會(huì)面臨許多不同年代、不同廠家建設(shè)、不同類型的智能交通子系統(tǒng)，這些子系統(tǒng)應(yīng)用和維護(hù)的效率變得十分低下。在此情況下，通過(guò)系統(tǒng)集成，建立統(tǒng)一的智能交通系統(tǒng)框架，將原有的交通設(shè)備、軟件系統(tǒng)接入該框架，并為今后的智能交通系統(tǒng)建設(shè)預(yù)留接口，使交通管控工作人員只需要面對(duì)一套系統(tǒng)，正成為智能交通系統(tǒng)建設(shè)的主流趨勢(shì)。

智能交通系統(tǒng)主要分為交通狀況監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、路面視頻監(jiān)控系統(tǒng)、交通誘導(dǎo)發(fā)布系統(tǒng)和交通信號(hào)控制系統(tǒng)等幾大類。交通狀況監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括微波、視頻、地磁、線圈、雷達(dá)、RFID等多種檢測(cè)手段，能夠檢測(cè)路面的車流量、車速、車道占有率等數(shù)據(jù)，基于視頻的檢測(cè)設(shè)備還能夠?qū)崿F(xiàn)闖紅燈抓拍、違法變道等交通違法行為的記錄；路面視頻監(jiān)控系統(tǒng)主要是通過(guò)實(shí)時(shí)的視頻流監(jiān)控當(dāng)前的路面交通狀況，并能夠記錄歷史視頻，為交通事故、交通違法等追查提供證據(jù)；交通誘導(dǎo)發(fā)布系統(tǒng)主要通過(guò)路面建設(shè)的交通信息誘導(dǎo)大屏，將實(shí)時(shí)的交通路況以文字和圖形的方式發(fā)布給路面車輛駕駛員；交通信號(hào)控制系統(tǒng)主要包括交通信號(hào)控制機(jī)及相應(yīng)的控制軟件構(gòu)成的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。交通信號(hào)控制機(jī)有定周期型、感應(yīng)型、網(wǎng)絡(luò)型等不同的類型，分別可以應(yīng)用于不同需求的道路交叉口［2］。文中將闡述智能交通系統(tǒng)集成控制軟件的設(shè)計(jì)和實(shí)施步驟。該軟件不僅對(duì)上述系統(tǒng)進(jìn)行了集成，同時(shí)能夠?qū)Σ煌到y(tǒng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行整合、融合分析和數(shù)據(jù)挖掘［5］，為交通管控工作提供豐富的信息統(tǒng)計(jì)和分析功能。

1 系統(tǒng)架構(gòu)

1.1 整體架構(gòu)

系統(tǒng)架構(gòu)從整體上主要由三部分組成：用戶界面層（用戶界面）、業(yè)務(wù)邏輯層、數(shù)據(jù)管理層（接口層、關(guān)聯(lián)系統(tǒng)）。

1.1.1 用戶界面層

用戶界面層：提供給系統(tǒng)用戶交互操作接口，用戶界面層針對(duì)不同的用戶提供了不同的應(yīng)用界面。用戶界面層從功能上包括了指揮調(diào)度操控平臺(tái)、公安內(nèi)網(wǎng)信息發(fā)布平臺(tái)數(shù)據(jù)接口、各子系統(tǒng)應(yīng)用部分。

1.1.2 業(yè)務(wù)邏輯層

圖1 集成控制軟件架構(gòu)示意圖

負(fù)責(zé)和控制數(shù)據(jù)庫(kù)操作，接受和處理客戶端請(qǐng)求，負(fù)責(zé)系統(tǒng)的業(yè)務(wù)邏輯處理以及提供各類應(yīng)用服務(wù)。中間層主要包括了消息服務(wù)中間件、支持Web Service的Web應(yīng)用中間件、GIS管理中間件［3］等。

1.1.3 數(shù)據(jù)管理層。負(fù)責(zé)相關(guān)聯(lián)系統(tǒng)數(shù)據(jù)的接入、查詢接口以及可控系統(tǒng)的控制命令下達(dá)。由于相關(guān)聯(lián)系統(tǒng)的多樣性，接口設(shè)計(jì)時(shí)必須要考慮到將復(fù)雜多樣的系統(tǒng)對(duì)外接口轉(zhuǎn)換成對(duì)內(nèi)統(tǒng)一的數(shù)據(jù)接口［4-5］。

1.2 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

整個(gè)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)可以劃分為以下幾部分：

1.2.1 智能交通子系統(tǒng)：主要包括信號(hào)控制系統(tǒng)、交通信息采集系統(tǒng)、交通違法監(jiān)測(cè)記錄系統(tǒng)、移動(dòng)警務(wù)系統(tǒng)、公路車輛智能監(jiān)測(cè)記錄系統(tǒng)和LED誘導(dǎo)系統(tǒng)等。

1.2.2 綜合應(yīng)用管理平臺(tái)：平臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)、消息處理服務(wù)、地理信息平臺(tái)、集成控制與顯示、輔助決策、綜合查詢、設(shè)施管理、警務(wù)管理、執(zhí)法資料管理、裝備管理、運(yùn)行維護(hù)、可視化指揮等。

1.2.3 公安內(nèi)網(wǎng)系統(tǒng)：主要包含電視監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用服務(wù)器、存儲(chǔ)設(shè)備和硬盤錄像機(jī)等，前端沒(méi)有含IP地址的設(shè)備及其他系統(tǒng)。

各子系統(tǒng)前端設(shè)備和子系統(tǒng)服務(wù)器組成一個(gè)子網(wǎng)，便于管理、維護(hù)；綜合應(yīng)用管理平臺(tái)自建一個(gè)集成專網(wǎng)，跟各個(gè)子網(wǎng)之間通過(guò)防火墻、路由器進(jìn)行信息交互；防火墻通常置于安全周界上，在各個(gè)子系統(tǒng)的后面。路由器主要用來(lái)連接平臺(tái)與各子系統(tǒng)，也可用作防御攻擊的前線，因?yàn)樗梢耘渲脼閮H允許幾種協(xié)議進(jìn)入。防火墻的類型有許多，通常按照它們可過(guò)濾的信息等級(jí)進(jìn)行分類。防火墻可以過(guò)濾數(shù)據(jù)包、過(guò)濾有狀態(tài)的數(shù)據(jù)包，代理級(jí)或應(yīng)用級(jí)。防火墻可以是一個(gè)單獨(dú)的設(shè)備，也可以是一個(gè)防火墻子網(wǎng)，這個(gè)子網(wǎng)由多道防火墻組成，在外部網(wǎng)絡(luò)和內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)之間建立一個(gè)緩沖區(qū)。

圖2 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意圖

綜合指揮集成平臺(tái)和公安內(nèi)網(wǎng)通過(guò)網(wǎng)閘交互信息。網(wǎng)閘采用多主機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和專用硬件切斷TCP/IP協(xié)議通訊，形成網(wǎng)絡(luò)間的隔離，不接受任何未知來(lái)源的主動(dòng)請(qǐng)求；應(yīng)用層數(shù)據(jù)的讀取和發(fā)送通過(guò)專用API接口或者應(yīng)用代理的方式進(jìn)行，通過(guò)可進(jìn)行擴(kuò)展定義的內(nèi)容檢查機(jī)制為白名單策略提供進(jìn)一步的保障機(jī)制；專用硬件、專用安全協(xié)議和驅(qū)動(dòng)接口、服務(wù)器端程序，直到客戶端程序的信任鏈保障，實(shí)現(xiàn)硬件級(jí)別的數(shù)據(jù)交換的安全保障［6-7］。

圖3 系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)控制界面

2 系統(tǒng)功能

智能交通系統(tǒng)集成控制軟件功能上可劃分為集成控制、統(tǒng)計(jì)分析和數(shù)據(jù)共享幾大模塊。

2.1 集成控制

2.1.1 地圖展示。在電子地圖上，將不同類型的交通設(shè)備分為不同的地理圖層進(jìn)行展示。每一層包括在城市中不同廠家、不同品牌的某一類設(shè)備的所有點(diǎn)位。

2.1.2 設(shè)備控制

在電子地圖上點(diǎn)擊交通設(shè)備的圖標(biāo)，可以調(diào)用交通設(shè)備的管控界面，對(duì)路面設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。如實(shí)時(shí)瀏覽交通視頻、控制交通信號(hào)機(jī)的通行相位、發(fā)布交通誘導(dǎo)信息等。

2.1.3 系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)

結(jié)合不同的交通設(shè)備功能，通過(guò)電子地圖的空間分析功能完成某一類交通設(shè)備不能夠?qū)崿F(xiàn)的功能。如當(dāng)某處交通卡口抓拍到查緝布控的重點(diǎn)違法監(jiān)控車輛的位置，系統(tǒng)將自動(dòng)啟動(dòng)周邊的實(shí)時(shí)監(jiān)控視頻，并將車輛可能行進(jìn)路線的數(shù)個(gè)路口的交通信號(hào)設(shè)為不可通行，為抓捕違法犯罪分子爭(zhēng)取時(shí)間［8］。

2.1.4 狀態(tài)監(jiān)控

在地圖上通過(guò)同一類型不同色彩的圖標(biāo)，直觀地展示交通設(shè)備的工作狀態(tài)。

圖4 交通流量查詢界面

2.2 統(tǒng)計(jì)分析

2.2.1 路況分析

根據(jù)不同種類交通設(shè)備采集的交通數(shù)據(jù)，包括交通流量、平均車速、占有率、飽和度等信息，進(jìn)行融合分析，計(jì)算各個(gè)路段的道路擁堵情況，并在電子地圖上通過(guò)“紅、黃、綠”三種顏色表示“擁堵、緩行、暢通”三種不同的道路交通狀況，向交通管理者提供直觀的城市路況展示界面。

2.2.2 數(shù)據(jù)查詢

系統(tǒng)中的大量數(shù)據(jù)，如交通流量、車速、占有率、飽和度和交通歷史路況數(shù)據(jù)，可以通過(guò)查詢界面進(jìn)行查詢，生成統(tǒng)計(jì)圖表，并提供圖表的導(dǎo)出功能。為日常交通管理的數(shù)據(jù)需求提供服務(wù)。

2.3 信息共享

系統(tǒng)提供交通路況、交通管制、重大活動(dòng)等信息的外部訪問(wèn)接口，交通信息可以通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)，使用微信、微博、QQ等多種方式及時(shí)發(fā)布給公眾，使公眾參與到城市交通管理活動(dòng)當(dāng)中。

3 結(jié)論

通過(guò)集成原有的智能交通子系統(tǒng)，智能交通集成控制軟件可以為用戶提供統(tǒng)一的交通設(shè)備管控界面，并完成單一的交管系統(tǒng)無(wú)法實(shí)現(xiàn)的功能。目前該軟件已相繼在江蘇、湖南、四川等多個(gè)地市投入使用，用戶反饋使用效果良好，提高了當(dāng)?shù)亟煌ü芸氐乃胶托省?/p>

計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展日新月異，智能交通集成控制軟件也應(yīng)保持技術(shù)的領(lǐng)先性和適用性。云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等基于互聯(lián)網(wǎng)的新興技術(shù)正在慢慢改變?nèi)藗兊纳睿悄芙煌ㄗ鳛橹腔鄢鞘械闹匾M成部分，理應(yīng)積極地融入人們生活的點(diǎn)滴之中。交通數(shù)據(jù)的云存儲(chǔ)目前已在許多地方得到應(yīng)用，未來(lái)智能交通集成控制軟件將能夠采用云計(jì)算提升數(shù)據(jù)的處理分析能力，并使用大數(shù)據(jù)的相關(guān)技術(shù)進(jìn)行深層次、多廣度的數(shù)據(jù)挖掘，為交通管控提供更詳實(shí)更精確的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)［9-10］。

我國(guó)仍處在經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展時(shí)期，交通建設(shè)是城市建設(shè)的重中之重。良好的交通秩序，富有現(xiàn)代化氣息和科技感的道路是城市形象最直觀的體現(xiàn)。智能交通在服務(wù)公眾出行，提升城市形象方面可以起到積極的作用，智能交通集成控制軟件也有著廣闊的應(yīng)用前景和發(fā)展空間。

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Research on integrated Control Software for Intelligent Transportation System

Du Yang1Liu Yanran2
(Nanjing Les Information Technology Co.，Ltd.，Nanjing Jiangsu 210000；2.AtlasCopco(Nanjing)Mine EquipmentCo.，Ltd.，Nanjing Jiangsu 210000)

ITShas become a developing trend of the city traffic.Because the transportation equipment and software system are installed or developed by different providers in different periods,a lot of traffic management departments will facemany different types of trafficmanagementsystem，affecting the efficiency of traffic control.Then this paper illustrates the design ideas and functions of an integrated control software of intelligent transportation system，the software focuses on integrating different types of traffic control systems developed in differentperiods into one unified framework and provides a unified user interface.Furthermore，the system may share data information with the systemsof other departments，and it provides an interface for the traffic control systemswhichwill be constructed in the future,establishes a unified scalable intelligent traffic information collection，processing，analysis and managementsystem to improve theworking leveland efficiency of the traffic controldepartment.

ITS，system integration，traffic signal control，traffic congestion judgement，data collection&analysis

U495

A

1003-5168（2015）03-0004-4

2015-2-20

杜洋（1984.12-），男，碩士研究生，工程師，研究方向：智能交通領(lǐng)域的技術(shù)和產(chǎn)品的研究。