城市智能交通系統設計分析及應用研究

衣華軍 王昆鵬 張書民

青島海信網絡科技股份有限公司 山東省青島市 266071

1 引言

隨著國民生活多元化趨勢的發展，當前國民出行需求有了顯著提升。但從本質角度來看，目前國內智能交通基礎信息化建設及交通網絡集約化仍存在較多問題，無法滿足國民日常出行需求的同時，對智慧交通發展也造成一定影響。同時，部分城市智慧交通覆蓋面相對較窄，無法實現市區內交通設施的共同性。智慧交通主要以智慧公交、交通狀況監控及交通信息發布為主，但當前我國城市智慧交通信息系統設計缺少完善性，無法滿足上述多元需求，同時對于道路信息采集載體選擇及利用綜合布局規劃上存在現實困境。特別是對于大型路口、城市道路與公路相交處因缺少綜合感知系統，導致無法處理交通堵塞及交通安全問題[1]。

2 城市智能交通系統發展趨勢

智能運輸系統基于IVHS在計算機技術和信息技術方面的創新與發展，以交通運輸管理系統為基礎，結合市場上各種先進的信息技術，如電子信息控制技術、傳感器技術、信息技術等，從而使交通運輸管理系統更加高效、準確。智能交通系統充分協調了道路、車輛、人三者的相互聯系，提高交通效率及解決城市道路擁堵等問題的基礎上，在提高道路通行能力、減少道路交通事故、減少對環境污染等方面發揮著實質價值。目前，北京已經建成了四大ITS系統，其中包括交通事故應急管理系統、高速公路管理系統、公交指揮調度管理系統，而廣州也已經建成了三大信息系統，分別是靜態交通信息管理系統、運輸物流信息平臺、信息網絡共享平臺[2]。

3 城市智能交通系統設計

3.1 系統總體框架

城市智能交通系統主要以智能應用平臺、基礎信息平臺、信息保障平臺構建，依托系統接口與地方交通管理部門系統平臺數據交換，實現城市信息門戶網定期、不定期發布交通信息數據，為公安公戶、政府部門及社會群眾提供交通運輸服務。具體圖1所示。

圖1 城市智能交通系統框架圖

3.2 基礎模塊設計

3.2.1 中心應用平臺

中心應用平臺作為智能交通系統中的重要組成，是智能交通系統集約管理的應用平臺。在具體設計中，智能交通繼承管控平臺以“預先定義”的方式與城市交通信號控制、交通誘導信息發布、交通信息采集等系統相連，實現城市交通基礎信息集成化，進而依托GIS空間數據及大數據分析系統，構建時空信息數據庫。該時空信息數據庫具有實時采集、捕捉、羅列的智能功能[5]，便于維護與管理的同時，可根據時空數據庫對中心應用平臺相關數據進行檢索與查詢，為后續智能交通系統管理提供良好基礎。

3.2.2 基礎應用平臺

基礎應用平臺主要涵蓋交通信號控制、交通視頻監控及交通信息采集、交通違法檢測、交通誘信息發布，具體如下：

（1）交通信號控制系統。對城市區域交通流量實時監控、捕捉，具有控制、協調城市交通及改善區域內交通堵塞的功能。

（2）交通視頻監控系統。依托城市路面、路段及制高點視頻形成全面化視頻監控設備，可對城市內道路路口進行全方位及實時監控。

（3）交通信息采集系統。結合道路線圈、微波、視頻、RFID及車輛移動設備實時獲取道路交通流量及行車速度。

（4）交通違法監測系統。對監控區域內容機動車輛違法行為進行全天候及不間斷的記錄。

3.2.3 前端系統

根據交通信息的變化情況，可以把交通信息分成靜態和動態兩類，靜態交通信息指的是路網信息、交通基礎設施信息等。動態信息是指交通流量、交通事故、周圍環境等不斷變化的交通信息。智能交通系統主要收集車輛流量、平均速度等動態信息。根據技術的不同，收集不同的交通信息，大致可以分為兩類，一類是自動采集，一種是無人采集，全靠采集設備的自動采集技術[6]。

（1）GIS系統。GIS在運輸管理、規劃設計、實施管理等方面的具體應用。GIS總體上由數據庫、數據采集與控制和系統的功能特性分析三大子系統組成。交通GIS具有廣泛的應用前景，首先，它能在交通管理的各個環節、各個階段得到廣泛的應用。能夠在國家、省、市等不同層面上得到廣泛應用。

（2）智能運輸信息交流平臺。進行交通信息統計，整合公路、港航、交通運輸、執法等部門的業務數據，建立商業數據模型，建立多角度的業務數據關聯分析；發展公路、航道、樞紐站、鐵路、輕軌、治超站、橋交班線、站臺、長途客運站、客運站場、客運班線、汽車維修點、加油站等信息查詢定位、展示，使交通信息在空間上直觀展現并且為治理交通措施提供空間數據支持。利用QGIS（QuantumGIS）可視化技術，對各種形式的交通信息進行了處理。因為采集的GIS資料的形式多種多樣，有GIS向量資料、CAD資料、視頻資料、PostGIS資料、WMS資料等不同的格式，無法在同一GIS地圖上同時顯示不同的GIS資料，因此無法將交通流量、交通流量、道路交通狀況、道路狀況、道路狀況等信息進行實時的呈現。QGIS可視化技術可將各種GIS數據劃分為多個數據類型，并針對數據的不同類型數據分別建立相應的圖層，將數據屬性、圖例、顏色、數據投影等數據進行整合。數據整合后，將各層的數據整合成一層，然后將GIS的數據進行存儲，然后將其傳輸到用戶設備。

3.3 數據采集系統

該系統的數據采集系統主要以大數據技術為核心，框架如圖2所示，具體功能如表1所示。

表1

圖2 智能交通系統層次結構圖

交通信息服務和ICT資源的平臺與服務器數據相融，由于汽車自身是可移動的，所以汽車云的實施模式和一般 PC網的云實現模式有著很大的區別。通常，汽車云有兩種實現方式：通用云和專用車輛云。專用車載云系統具有無云控制器的特性，它會直接指定特定的汽車作為汽車云的候選節點;通用汽車云具有包括云端控制器在內的一系列操作，例如通過云端控制器來創建汽車上的云。此外，交通信息推送平臺、交通信號燈優化設計、交通設施數據的更新是基于大數據的交通信息處理系統的應用層面[7]。交通設備信息更新平臺的主要作用是在交通設施升級后，能夠及時、準確地向用戶推送信息。

3.4 數據交換模塊

由于數據鏈接對象種類繁多，需要不同數據需求。同時，數據采集與交換需求各異，數據規模、數據交換頻率、數據規模、數據交換頻率等方面都有較高的要求。在構建智能交通服務平臺時，必須構建“統一的信息交換總線”，即通過信息自動轉化技術，實現對外部的監控和客制化。本子系統主要負責綜合交通數據的共享交換，由三大部分組成：

3.4.1 接口模塊

為各個部門提供界面，使各個應用系統和平臺之間的連接。在各個單元提交了共享數據的要求之后，該模塊在接收該請求的同時向查詢模塊發送該請求。在平臺完成了數據交換的功能后，將數據通過該模塊的數據傳輸到各個部門。連接其它產業。它的主要作用是收集其它行業的綜合交通信息，實現行業之間的全面交流和交流。與省公安廳、省氣象局、旅游局、省基礎地理信息中心、鐵路局等部門進行對接。接口采用雙向接口，采用 Web服務或 XML文檔的技術實現。收集交通行業內部的相關信息，并在行業中實現綜合交通信息的交流和分享，接口采用雙向接口，技術上采用 Web服務。

3.4.2 查詢功能

主要是對各種類型的資料進行查詢。在收到用戶的要求之后，首先要區別是否是行業內部的交流。若為產業內的共用交換機，則通過此模塊進行數據查詢，并將所查詢到的數據地址發送至數據交換模塊；如無客戶需求，則由數據收集系統完成，并向使用者反饋。如果是跨行業共享，則通過該模塊進行數據查詢，并將查詢的結果直接反饋給用戶。

3.4.3 數據交換模塊

可以在各個單元之間進行各種數據的交流和分享。采用數據交換中間件，把采集到的數據傳輸到界面模塊，再將信息傳遞給用戶，完成數據的交換。

4 城市智能交通系統應用

4.1 實現路況信息的實時推送

實時路況信息的推送主要是利用智能手機上的傳感器，將車輛的行駛情況如車速、每小時的停車時間等傳送到后臺，然后由大數據平臺進行分析，對目前的路況進行綜合判斷，然后再將這些信息轉發給其他的在線用戶。該系統能夠將交通狀況的信息進行智能分享，并將交通狀況實時反饋給使用者，并為使用者提供相關的交通信息[8]。

4.2 實現基礎交通設施的更新

在傳統方法下，基礎交通設施的更新是以人工進行的。通過使用智能運輸系統，可以對更新后的交通設施進行自動的更新。它的主要實現方法是通過遙感圖像對城市道路進行監測，一旦發現了交通設施的變化，就會自動向大數據平臺傳輸，使其能夠進行實時的更新，同時也能為使用者提供更加精確的路況信息，節約大量的人力成本。

5 結語

綜上所述，智能交通管理模式的創新，主要是運用現代信息技術對交通管理進行優化。通過采集實時動態信息，并依據路況進行相應的調整，最終達到對交通信息進行有效的綜合、合理的分析，從而為交通決策提供依據。為實現社會經濟的迅速發展，防止資源浪費、環境污染、保障社會可持續發展，必須大力發展智能交通。