智能化技術在市政交通工程自動化控制中的應用

姚延虎、韓洪林、朱濤

（1.山東民豐市政工程有限公司，山東 聊城 252000；2.山東聊建集團有限公司，山東 聊城 252000）

0 引言

智能化技術為城市工程生產管理人員提供了更為科學可信的數據分析支持和運營管理咨詢服務。為實現更高效的城市化經營管理，有效降低經營能耗，實現社會效益與經濟效益，已成為一項重要且長期的緊迫任務，而市政設施工程企業目前面臨著的一些問題，也需要進一步解決。道路交通規劃作為城市規劃的重要部分，對其實施自動控制能夠合理引導道路交通，降低擁堵。智能化技術的使用能夠提升自動控制的效能，推動城市的治理。

1 智能化技術在交通智能化管理領域的特點

如今，智能化科技的發展較快，市政工程也逐漸完成了智能化的轉變。而智能控制器也逐漸問世，擁有比普通管理設備更好的品質，大大提高了智能管理水平。智能化技術可以提高自動控制的嚴密性系數。此前，控制器的技術水平不高。如果一個控制系統有復雜的動力學方程，它就可以有效地把握控制，并影響被控對象的設計。智能化技術可以以非常一致的方式處理智能控制數據。智能控制器可以準確地評估輸入數據，即使輸入數據不經常顯示，它還可以快速準確地執行評估工作。控制具有很強的變化性，而且控制也不同，因此控制器的控制效果也不同。智能化技術也無法全面地對控制對象進行把握，盡管控制對象時不需要做出什么行動,也能夠獲得良好的控制效果,但是不能對全體控制對象進行有效管理，因此在今后的工作中,需要科學的研究智能化控制器,針對不同控制對象科學的分析研究。智能化技術的應用不僅提高了城市交通規劃的實用性，而且顯著提高了其準確性。

因此，自動控制不僅降低了人員成本，而且提高了運行效率和響應范圍。城市交通技術是直接關系到人們生活空間的一個重要范疇。智能化技術的應用范圍越大，與城市交通的融合程度越深，人們就越能提高交通法規意識，改善管理，減少安全事故的發生。如今，智能化化技術不斷取得突破和創新。5G網絡普及后，智能化技術深入城市交通規劃的各個方面，為提高城市交通的效率和準確實施提供了重要的輔助作用。

2 智能化技術的作用

2.1 降低勞動力和運營成本

隨著中國城鎮化進程的不斷完善，農村人民對城市的依附程度愈來愈高，城市的發展壓力也愈來愈大。合理使用智能化技術，將幫助人類減少對勞動力市場的依賴性。而通過智能思維和強大數據挖掘，更加精細化的城市交通管理可以更顯著地節約城市人力資源，從而降低運營成本，是城市交通建設保持健康發展的關鍵保障。

2.2 擺脫控制模型的局限性

傳統的技術管理，通常采取與控制模型兼容的原則。盡管能夠進行一定程度的目標篩選，但很容易受到其他因素的影響，從而造成管理準確度降低，或者出現缺陷與偏差。但是隨著現代信息技術的不斷進步，智能化技術的部署已經能夠打破傳統單一模式的協調狀態，可以通過復雜的大數據算法來檢查和篩選動態方程。這種復合動態匹配方式比較科學、有效，其可以正確辨識和評價并提升城市市政交通技術智能化的優勢。

2.3 智能化技術控制數據的高度統籌化處理

由于城市規劃所產生的信息量很大，對各種數據的合理輸入與分類有利于各單位做出更正確的決定，從而推動了城市建設的規范化、科學化發展。智能控制器在現代城市規劃中的成熟運用，能夠完成對數據的自主收集與錄入，并通過set 算法對數據進行分類與分析。在這個過程中，也可依靠智能控制器的高度自動化和智能，從而具有更高的準確度和更全面的數據收集能力，并進行科學決策中的統計分析。

3 智能化技術在城市交通規劃自動化管理中的應用

3.1 道路監控系統

控制系統是監控交通流的重要方式，通過智能終端可以實現內部和外圍的現場監測功能。在現代城市規劃中，它能夠更高效地監測和管控重要地點、特殊道路和橋梁，并獲取道路的有關資訊，以及設置室外現場設施、應急電話、巡查車輛等。為了對可能出現的道路交通狀況和事件加以分析，尤其是分析不良氣候條件或特殊道路，并通過計算機監測系統加以管理，必須使得監測體系更為科學。監測體系可以根據先進的監測模型加以設計和分類，將主線聯系到匝道控制，利用汽車探測器、應急電話和攝像機收集道路交通信號，利用帶寬控制器和有線傳輸進行主線管理，從而能夠實現對交通現場情況的智能化監控，圖1為智能配電系統的示意圖。

圖1 智能配電系統示意圖

3.2 室外智能系統

車輛檢測器是一個終端設備，主要用來監測路面上是否存在汽車。根據所觀測到的原始資料，能夠統計汽車數量、速度以及路面利用率等，為制定道路轉向政策提供了依據。車輛檢測器主要埋于路面下面，主要分為環形線圈感應器和智能處理器。智能處理器主要分為數字處理單元、數據接口單元和識別信息的放大單元等。和其他儀器一樣，車輛檢測器也能夠豐富道路參數，從而澄清各個車道的車輛規模、車速和利用率等情況。測量準確度也相應更高，能夠達到90%。檢測器還可以自行補償道路溫度，這樣就更便于在現場的連續工作。此外，該檢測器還可以更有效地存儲道路歷史數據，并進行標準的計算機外設和調整通訊傳輸。只要通信訊號中斷，數據立即流入計算機中。

3.3 視頻監控系統技術

視頻監控系統可以更直觀地展示道路攝像頭范圍內的道路條件，分析從道路攝像頭中收集的圖像，并提供科學決策，采取相應措施改善路面的平整度和穩定性以及通過數字視頻記錄事故過程，為將來的分析和證據獲取提供了基礎。內置的監控系統一般使用微光彩色攝像頭，在白天的攝像頭效果較好，而晚上由于缺乏燈光，則無法達到較好的監測效果。所以，視頻監測系統通常需要采用低照度的球形攝像頭在彩色與黑白之間自動轉換，具備電子監測功能，并可進行集成。圖像對比度正常，并且能夠自動補償背景。相機鏡頭也能夠自動調節光圈和焦距。同時，還增強了加熱器和空氣循環，使毛細水霧等因素不至于直接影響鏡片表面，從而能夠在任何環境下正常使用。

近年來，視頻監控系統也在城市規劃中獲得了更普遍的運用。視頻監控系統一般由前端攝像機和數據傳輸模塊所構成，傳輸模塊在信息傳遞后發送給后端設備。后端裝置一般為硬盤錄像機、視頻矩陣和錄像播放系統。而現在的攝像頭通常為高清晰或數字彩色攝像頭，它解決了在白天和夜晚等光照變化很大的環境中原來模擬攝像機的模糊對焦和過度曝光等問題，并豐富了圖像色彩和圖像細節的效果。在特定地區，攝像機中還增設了加熱器和空氣循環系統，以減少外界原因（如細水霧）的影響，以便保證系統的正常工作。視頻像素過濾系統，能夠通過從前攝像機中接收來的圖像碼流，過濾圖像的所有像素。通過圖像偏移軌跡、色彩變換、光影測量等邊界條件，能夠對汽車故障、機動車撞擊、行人走過、垃圾噴灑等不同路況作出評價，實現整個控制系統的自動評價和路面的穩定安全工作。

3.4 汽車載荷控制

造成道路路面構造破壞的原因之一就是汽車超重或者過載，這也是路面交通事故普遍出現的原因。所以，很有必要控制超重和超載汽車的行駛速度，以保證路面結構的安全和交通安全，從而減少路面維修的成本。汽車的載荷系統、圖像數據和充電管理系統也可以和非法汽車的逃逸相結合。限載系統的動態稱重控制系統，主要由快速與慢速監測軟件兩部分構成。車速監測軟件能夠在車速動態稱重中提取硬件數據，以即時記錄車輛并記錄所獲取的歷史數據。如果車輛超重或跨境，該計劃將發出警報，執法部門應予以注意。它還能夠即時監測汽車并顯示該車信息，而且僅需監測超載汽車。該界面僅更新超重汽車的消息，外車輛的信息也只被系統接收，而不能顯示。

同時高速監控軟件方面還能夠按照不同的時段查看車輛的狀況，并按照情況統計、查看和打印車輛信息。在低速監控軟件方面，還能夠即時錄入車輛，并錄入歷史數據，以進行數據調查、統計分析、打印等工作。為更好地從收費員界面中反映機動車的擁堵數據，使收費系統可以合理地控制外出車輛通行，還必須把負載限制系統集成到收費管理系統中，并進行互聯，以實現對關鍵信號的共享。而一旦限載管理系統中監測到了超載車輛，系統的自主號牌識別系統就能夠有效鑒別超載車輛，從而建立了相關信息庫和相應號牌的信息的對應關系，并將數據庫信息上傳至收費員系統服務器中，以澄清超載車輛列表和即時更新的超載車輛信息。一旦超載汽車經過了負載限制系統所設置的警報后駛離了車道，就可通過汽車充電管理系統的防轉功能來檢查超載汽車，從而把其從黑名單中剔除。對于超載車輛，應使用收費系統的收費環路功能，在主線收費站檢測超載車輛，并向道路交通管理相關部分報告，引導超載車輛到稱重控制區檢查重量，完成后放行或處罰車輛。

4 智能化技術在市政道路照明和夜間照明中的應用

為落實新城“創新、綠色、開放、共享”的發展理念，我國各地區正在制定相關實施方案，積極推進智慧城市建設，為城市大數據用戶界面提供平臺，實現公共資源的高效利用，降低市政設施建設成本，改善市政設施的服務運營，滿足公眾日益增長的市政基礎設施的使用需求，加快智能化建設服務型社會。在市政基礎設施中，路燈作為一種重要的設施分布在城市街道和小巷，適用于多功能綜合服務平臺。因此，推廣城市道路智能照明系統至關重要。圖2顯示了城市智能照明系統燈桿功能的集成。

圖2 道路照明工程中智能化控制應用

4.1 單燈控制器

智能燈光控制系統通常配備了一個照明控制器。照明控制器與智能控制器之間的通訊模塊建議，采用了通過照明電纜的PLC（電力載波）模塊。導光板上可選擇單向、雙向和三向控制器，以完成對機動車道燈光控制電路、非機動車道（或人行道）兩側的燈光監控電路以及其他道路輔助燈光和景觀裝飾燈監控電路的獨立管理。燈光控制臺還可集成如下功能：遠光燈的啟動、關閉和調光功能；電流、電壓、功率、功率因數、發電量等的遠程讀取功能；高壓氣體放電燈與LED 指示燈的故障檢查功能；主動設備故障報告功能；為自動設備命名功能。

4.2 智能燈柱及綜合子系統

依托于移動通信網絡和路燈上的智慧燈桿，可以形成城市物聯網的基礎設施平臺。采用燈桿為高效的物理載體，并集成網絡微基站、Wi-Fi 技術熱點、城市監測裝置（監測PM2.5、溫度、濕度、照明等）以及視頻監測裝置、多媒體發布顯示器、單鍵通訊裝置、清潔能源充電樁等?？赏瓿赏ㄐ鸥采w、Wi-Fi 覆蓋、城市監測層監測、視頻監控、多媒體數據發送、一鍵通清潔能源車輛充電服務等功能。通過每個集成子系統實現的光纖通信管理部門監控中心，為智能城市數據庫建設提供了方便的數據傳輸接口。

5 結語

在中國智能科技大發展的背景下，市政交通工程和智慧信息技術的融合發展是市政交通工程及其關聯公司順應創新趨勢、緊跟中國高新技術發展腳步，使企業生產經營的效益得到了顯著提升，節省了人力資源成本，減少了經營維護成本，使企業步入了智能高效科學管理的全新時期，并產生了可觀的社會效益和經濟效益。換句話說，智能信息技術在城市規劃與自動控制中的應用，有著十分重大的現實意義。它能夠降低人力資源損耗，減少管理成本，從而實現城市自動控制與管理的效果，并大大提高了效率，從而使城市交通技術管理與監控的有效性更加順利地實現。而如今，由于信息科技的蓬勃發展，智能科技也具有了良好的前景，所以人們也需要更加關注智能科技，積極研發智能技術，學習先進經驗和技術，全面優化智能技術水平。