杜洋劉晏然

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

智能交通已成為城市交通發(fā)展的趨勢。由于不同時期會有不同的廠家進行交通設備的安裝和軟件系統(tǒng)的建設，因此很多交通管理部門會面臨數(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)集成控制軟件的設計思路和實現(xiàn)功能，該軟件著重實現(xiàn)將不同種類、不同時期建設的交通管控系統(tǒng)整合到統(tǒng)一的框架下，并對用戶提供統(tǒng)一的操作界面，軟件系統(tǒng)可以與其他部門的系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)共享，還提供未來建設的交通管控系統(tǒng)的接口，建立一個統(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得到大幅提升，得益于城市建設投入增加和信息技術的發(fā)展，目前越來越多的城市交通逐漸進入到智能交通階段，即在路面安裝大量交通檢測設備，將采集的交通信息匯聚到一個信息中心，通過對數(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)過控制中心的計算機，可以直接發(fā)送到路面的交通信號控制機和交通誘導發(fā)布設備，也就是建立智能交通系統(tǒng)。智能交通系統(tǒng)（Intelligent Transportation System，簡稱ITS）是指將先進的信息技術、電子通信技術、自動控制技術、計算機技術以及網(wǎng)絡技術等有效綜合地運用于整個交通管理體系，建立起一種全方位發(fā)揮作用并實時、準確、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)省大量的人力和時間。在智能交通系統(tǒng)運行的同時，如交通管制、道路施工、交通路況等對路面車流造成影響的信息，可以使用相應的信息發(fā)布系統(tǒng)，實時地提供給路面車輛駕駛員，使智能交通系統(tǒng)及時服務于公眾。

由于智能交通的各項技術和產(chǎn)品是在持續(xù)發(fā)展中，大多地區(qū)的智能交通系統(tǒng)建設也是分批次不斷地完善，經(jīng)過多年的累積，很多交通管控部門會面臨許多不同年代、不同廠家建設、不同類型的智能交通子系統(tǒng)，這些子系統(tǒng)應用和維護的效率變得十分低下。在此情況下，通過系統(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)建設預留接口，使交通管控工作人員只需要面對一套系統(tǒng)，正成為智能交通系統(tǒng)建設的主流趨勢。

智能交通系統(tǒng)主要分為交通狀況監(jiān)測系統(tǒng)、路面視頻監(jiān)控系統(tǒng)、交通誘導發(fā)布系統(tǒng)和交通信號控制系統(tǒng)等幾大類。交通狀況監(jiān)測系統(tǒng)包括微波、視頻、地磁、線圈、雷達、RFID等多種檢測手段，能夠檢測路面的車流量、車速、車道占有率等數(shù)據(jù)，基于視頻的檢測設備還能夠?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)主要是通過實時的視頻流監(jiān)控當前的路面交通狀況，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)；交通誘導發(fā)布系統(tǒng)主要通過路面建設的交通信息誘導大屏，將實時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；交通信號控制系統(tǒng)主要包括交通信號控制機及相應的控制軟件構成的計算機系統(tǒng)。交通信號控制機有定周期型、感應型、網(wǎng)絡型等不同的類型，分別可以應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)集成控制軟件的設計和實施步驟。該軟件不僅對上述系統(tǒng)進行了集成，同時能夠?qū)Σ煌到y(tǒng)的數(shù)據(jù)進行整合、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)計和分析功能。

1 系統(tǒng)架構

1.1 整體架構

系統(tǒng)架構從整體上主要由三部分組成：用戶界面層（用戶界面）、業(yè)務邏輯層、數(shù)據(jù)管理層（接口層、關聯(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，用戶界面層針對不同的用戶提供了不同的應用界面。用戶界面層從功能上包括了指揮調(diào)度操控平臺、公安內(nèi)網(wǎng)信息發(fā)布平臺數(shù)據(jù)接口、各子系統(tǒng)應用部分。

1.1.2 業(yè)務邏輯層

圖1 集成控制軟件架構示意圖

負責和控制數(shù)據(jù)庫操作，接受和處理客戶端請求，負責系統(tǒng)的業(yè)務邏輯處理以及提供各類應用服務。中間層主要包括了消息服務中間件、支持Web Service的Web應用中間件、GIS管理中間件［3］等。

1.1.3 數(shù)據(jù)管理層。負責相關聯(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。由于相關聯(lián)系統(tǒng)的多樣性，接口設計時必須要考慮到將復雜多樣的系統(tǒng)對外接口轉(zhuǎn)換成對內(nèi)統(tǒng)一的數(shù)據(jù)接口［4-5］。

1.2 網(wǎng)絡結構

整個系統(tǒng)網(wǎng)絡結構可以劃分為以下幾部分：

1.2.1 智能交通子系統(tǒng)：主要包括信號控制系統(tǒng)、交通信息采集系統(tǒng)、交通違法監(jiān)測記錄系統(tǒng)、移動警務系統(tǒng)、公路車輛智能監(jiān)測記錄系統(tǒng)和LED誘導系統(tǒng)等。

1.2.2 綜合應用管理平臺：平臺數(shù)據(jù)庫、消息處理服務、地理信息平臺、集成控制與顯示、輔助決策、綜合查詢、設施管理、警務管理、執(zhí)法資料管理、裝備管理、運行維護、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)應用服務器、存儲設備和硬盤錄像機等，前端沒有含IP地址的設備及其他系統(tǒng)。

各子系統(tǒng)前端設備和子系統(tǒng)服務器組成一個子網(wǎng)，便于管理、維護；綜合應用管理平臺自建一個集成專網(wǎng)，跟各個子網(wǎng)之間通過防火墻、路由器進行信息交互；防火墻通常置于安全周界上，在各個子系統(tǒng)的后面。路由器主要用來連接平臺與各子系統(tǒng)，也可用作防御攻擊的前線，因為它可以配置為僅允許幾種協(xié)議進入。防火墻的類型有許多，通常按照它們可過濾的信息等級進行分類。防火墻可以過濾數(shù)據(jù)包、過濾有狀態(tài)的數(shù)據(jù)包，代理級或應用級。防火墻可以是一個單獨的設備，也可以是一個防火墻子網(wǎng)，這個子網(wǎng)由多道防火墻組成，在外部網(wǎng)絡和內(nèi)部網(wǎng)絡之間建立一個緩沖區(qū)。

圖2 系統(tǒng)網(wǎng)絡結構示意圖

綜合指揮集成平臺和公安內(nèi)網(wǎng)通過網(wǎng)閘交互信息。網(wǎng)閘采用多主機結構設計和專用硬件切斷TCP/IP協(xié)議通訊，形成網(wǎng)絡間的隔離，不接受任何未知來源的主動請求；應用層數(shù)據(jù)的讀取和發(fā)送通過專用API接口或者應用代理的方式進行，通過可進行擴展定義的內(nèi)容檢查機制為白名單策略提供進一步的保障機制；專用硬件、專用安全協(xié)議和驅(qū)動接口、服務器端程序，直到客戶端程序的信任鏈保障，實現(xiàn)硬件級別的數(shù)據(jù)交換的安全保障［6-7］。

圖3 系統(tǒng)聯(lián)動控制界面

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備分為不同的地理圖層進行展示。每一層包括在城市中不同廠家、不同品牌的某一類設備的所有點位。

2.1.2 設備控制

在電子地圖上點擊交通設備的圖標，可以調(diào)用交通設備的管控界面，對路面設備進行遠程控制。如實時瀏覽交通視頻、控制交通信號機的通行相位、發(fā)布交通誘導信息等。

2.1.3 系統(tǒng)聯(lián)動

結合不同的交通設備功能，通過電子地圖的空間分析功能完成某一類交通設備不能夠?qū)崿F(xiàn)的功能。如當某處交通卡口抓拍到查緝布控的重點違法監(jiān)控車輛的位置，系統(tǒng)將自動啟動周邊的實時監(jiān)控視頻，并將車輛可能行進路線的數(shù)個路口的交通信號設為不可通行，為抓捕違法犯罪分子爭取時間［8］。

2.1.4 狀態(tài)監(jiān)控

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

圖4 交通流量查詢界面

2.2 統(tǒng)計分析

2.2.1 路況分析

根據(jù)不同種類交通設備采集的交通數(shù)據(jù)，包括交通流量、平均車速、占有率、飽和度等信息，進行融合分析，計算各個路段的道路擁堵情況，并在電子地圖上通過“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)，可以通過查詢界面進行查詢，生成統(tǒng)計圖表，并提供圖表的導出功能。為日常交通管理的數(shù)據(jù)需求提供服務。

2.3 信息共享

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

3 結論

通過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)一的交通設備管控界面，并完成單一的交管系統(tǒng)無法實現(xiàn)的功能。目前該軟件已相繼在江蘇、湖南、四川等多個地市投入使用，用戶反饋使用效果良好，提高了當?shù)亟煌ü芸氐乃胶托省?/p>

計算機技術發(fā)展日新月異，智能交通集成控制軟件也應保持技術的領先性和適用性。云計算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等基于互聯(lián)網(wǎng)的新興技術正在慢慢改變?nèi)藗兊纳?，智能交通作為智慧城市的重要組成部分，理應積極地融入人們生活的點滴之中。交通數(shù)據(jù)的云存儲目前已在許多地方得到應用，未來智能交通集成控制軟件將能夠采用云計算提升數(shù)據(jù)的處理分析能力，并使用大數(shù)據(jù)的相關技術進行深層次、多廣度的數(shù)據(jù)挖掘，為交通管控提供更詳實更精確的數(shù)據(jù)基礎［9-10］。

我國仍處在經(jīng)濟快速發(fā)展時期，交通建設是城市建設的重中之重。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用前景和發(fā)展空間。

［1］陳榮波.智能交通系統(tǒng)理論的研究與實現(xiàn)［D］.吉林大學，2004.

［2］于泉.城市交通信號控制基礎［M］.冶金工業(yè)出版社，2011：13-15.

［3］李樹文，李曉茹.基于WebService技術的數(shù)據(jù)庫訪問中間件研究［J］.電腦開發(fā)與應用，2010（2）：17-19.

［4］蘇炳均.基于OracleSpatial的空間數(shù)據(jù)的組織管理及查詢［D］.西南交通大學，2004.

［5］宋秀榮.Oracle數(shù)據(jù)庫性能優(yōu)化及實時監(jiān)控研究［D］.燕山大學，2009.

［6］林棟，趙奕東.智能交通集成方案—以海外某國某市為例［J］.電子技術與軟件工程，2014（2）：17-18.

［7］陳玉毅，陳玉群.分布式計算在智能交通系統(tǒng)中的應用［J］.工業(yè)控制計算機，2004（8）：47-49.

［8］李建國.大數(shù)據(jù)在智能交通中的應用與發(fā)展［J］.科技與企業(yè)，2015（7）：73.

［9］倪琴，許麗.云計算技術在智能交通系統(tǒng)中的應用研究［J］.交通與運輸（學術版）2012（1）：106-109.

［10］劉軍，鄧常毅，陳菡.基于云計算技術的PGIS建設與應用模式探討［J］.警察技術，2013（3）：8-11.

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：智能交通領域的技術和產(chǎn)品的研究。