基于移动数据专线的城市道路智能交通管控系统

张满毅，王亮荣

(1.中国移动通信集团山西有限公司朔州分公司，山西 朔州 036002；2.中国移动通信集团山西有限公司中移分公司，山西 太原 030006)



基于移动数据专线的城市道路智能交通管控系统

张满毅1，王亮荣2

(1.中国移动通信集团山西有限公司朔州分公司，山西 朔州 036002；2.中国移动通信集团山西有限公司中移分公司，山西 太原 030006)

实现了一套基于移动数据专线实现的城市道路智能交通管控系统。本系统主要包括：交通指挥中心及集成指挥平台系统、电子警察系统、高清卡口及测速系统、高点/热点监控系统、信号控制系统、交通诱导系统。该系统的应用缓解交通拥堵、提高了道路通行能力、并在协调处置突发性事件、破获交通肇事逃逸案等方面作用巨大。

移动数据专线；城市道路智能管控；集成指挥平台；电子警察；高清卡口

1 项目概述

智能交通管控系统就是将先进的信息技术、计算机技术、数据通信技术、传感器技术、电子控制技术、自动控制理论、运筹学、人工智能等有效地综合运用于交通运输、服务控制和车辆制造，加强了车辆、道路、使用者三者之间的联系，从而形成一种定时、准确、高效的综合运输系统。智能交通系统就是以缓和道路堵塞和减少交通事故，提高交通利用者的方便、舒适为目的，利用交通信息系统、通讯网络、定位系统和智能化分析与选线的交通系统的总称。它通过传播实时的交通信息使出行者对即将面对的交通环境有足够的了解，并据此作出正确选择；通过消除道路堵塞等交通隐患，建设良好的交通管制系统，减轻对环境的污染；通过对智能交叉路口和自动驾驶技术的开发，提高行车安全，减少行驶时间。

近年来，随着社会经济的快速发展，城市规模不断扩大，城市人口和机动车保有量迅猛增长，城区交通秩序混乱、拥堵等问题日益凸显，“停车难”、“行车难”日益成为制约城市经济发展的“瓶颈”。人口及机动车数量的迅速增长，交通管理现状和需求的矛盾进一步加剧，与交通相关的治安案件也逐年上升，在此情况下，如何利用先进的科技手段，提高交通管理水平，抑制交通肇事逃逸案件，是亟待解决的问题。

城市道路智能交通管控系统集信号控制、视频监控、交通信息发布、交通组织优化、交通管理决策等于一体，在提高现有道路通行能力、协调处置突发性事件、缓解交通拥堵、破获交通肇事逃逸案等方面作用巨大，能迅速提高整个城市的交通管理水平，改变城市的交通面貌，提升城市品位。

2 系统范围与结构

2.1 系统范围

朔州市城市道路智能交通综合管控系统项目工程起讫时间为2014年-2015年。建设范围主要为交通警察支队辖区点位，包括：

1) 交通指挥中心：建设一个交通指挥中心以及交通指挥软硬件平台。

2) 电子警察系统：在53个城市交叉路口建立电子警察违法信息采集系统自动检测和抓拍系统。

3) 高清卡口及测速系统：在53个路口安装正面高清视频卡口和在两座立交桥匝道入口安装高清视频卡口，以及在跨区的4个二级路口安装高清视频卡口和测速系统，并对超速违法进行监测。

4) 道路监控系统：主要是通过53个城市交叉路口及53个路口每个方向的右转非机动车道和重点路段安装高清摄像机，对交通状况进行实时监控。

5) 制高点监控系统：在5个城市重点区域，通过采用城市高空远距离透雾云台摄像机，宏观监控在2公里以上范围的交通状况和热点区域的治安状况。

6) 交通信号控制系统：在现有信号灯建设的基础上联网，以实现统一建设控制系统，统一规范，更换交通信号控制。

7) 交通诱导系统：在3个交通流量大的主干道(民福街、开发路、张辽路)选择适当位置安装交通诱导大屏，并通过交通诱导信息发布系统传递情报信息、引导和控制交通参与者的交通行为，达到交通安全、畅通、有序的控制目的。

8) 其他：通信、取电及土建等建设。

2.2 系统结构

本系统总体结构设计划分为四个层次：

1) 路口、路段前端设备安装点，包括：电子警察系统前端、正面高清卡口系统前端、测速卡口系统前端、道路监控系统前端、制高点监控系统前端、交通诱导系统；

2) 路口路段前端与交警支队指挥中心之间的传输网络；

3) 交警支队指挥中心，包括:智能交通综合管控平台(指挥中心子系统)、指挥中心场所建设；

4) 已有系统集成，包括：红绿灯控制联网系统、警车警员定位系统、PGIS系统。

未来还可以扩展交通信息采集、移动警务等子系统。

图1 系统组成结构图

3 系统详细结构

3.1 网络传输系统

网络传输子系统主要承担将前端设备记录的车辆违法信息传输到后端管理中心的任务，同时操作人员在中心平台应用远程管理软件通过该网络可对前端设备进行远程管理、状态监测及设备参数设置。该传输网络可以采用移动数据专线方式。

为了满足朔州市交警支队城市道路智能交通管控系统，移动公司对本次组网进行了优化，在接入端采用SDH和MSTP设备进行业务承载，传输层采用SDH传输平台，提供10M独享数据专线，实现网络互联。

山西移动全省各地市均有传输网管，可以实现对整网设备的监控、配置，并且可以实现对光缆质量的监控；双路由实现业务的多层保护，城域环形组网，防止光纤损坏、设备故障造成的业务中断；同时针对重要业务汇聚点，移动公司将提供本地传输双路由确保业务传输安全、稳定运行。

3.1.1 数据专线特点

1) 大容量传输系统，高带宽，大容量；

2) 高可靠性，具备网络智能自愈能力，倒换时间≤30～50 ms，全程自愈保护环网；

3) 具备平滑升级扩容能力(可实现2 M～100 M的任意扩容)；

4) 网络传输误码率极低：SDH传输误码率≤10-9，故障率≤1次/年；

5) 网络可用率高：MSTP传输设备：MTBF>130 000小时，网络可用度≥99.99%；

6) 网络承载能力大，有利于用户今后开展会议电视、网络办公、宽带上网、远程监控等应用；

7) 适用周期长，有利于保护用户投资；

8) 可享受电信级的服务，有最好的QOS保障。

3.1.2 移动整体优势

1) 山西移动光缆传输资源丰富，截止目前已超过33.9万皮长公里，覆盖了全省100%的乡镇、99%以上的行政村，可为交警业务以后在乡村开设网点提供强有力的支撑；

2) 提供电信级安全保证，具有极高网络可靠性；

3) 实现业务数据的安全、可靠传输，并能根据业务需求在无需改造线路的情况下实现平滑扩容；

4) 涉及业务割接，保证线路的平滑过渡。

3.2 指挥中心

交警指挥中心由指挥大厅、机房组成。指挥中心的设计主要包括大屏显示系统、LED显示系统和指挥中心配套设施设计。

3.3 智能交通综合管控平台

3.3.1 中心管理平台

通过统一通信与交互接口层和公安GIS平台，中心管理平台构建交通集成指挥核心业务模块，包括：态势监测、交通组织与管控、指挥调度、分析研判、交通数据管理、交通执法、电子地图和系统管理等模块。系统架构如图2所示。

图2 智能交通综合管控平台系统架构

3.3.2 交警云存储中心

云计算基础平台数据中心作为整个平台的硬件支撑系统，其组成部分主要有云存储资源池、备份资源池、云计算资源池等。

云计算中心存储系统需要集中存储三种信息，包括车辆号牌等动态数据信息、车辆图片信息和车辆视频信息，因数据保存时间长、数据量很大，各类数据应根据数据类型、特点及重要性进行区别存储。对于核心数据，应当以确保数据绝对安全及高速读写需求为核心目标；对于一般数据，应当在保障数据稳定、满足存储速度和安全需求的条件下，以降低单位容量存储成本为主要目标。

3.3.3 边界接入服务平台

边界接入服务平台主要起到内外网安全信息交互作用，既保证内网的信息安全，同时又起到内外网信息桥梁作用。

3.3.4 外部系统集成

根据业务需求与警车定位系统集成、治安视频监控系统集成、警用地理信息系统集成，与缉查布控系统整合等。

3.4 电子警察系统

3.4.1 系统概述

电子警察系统主要由前端数据采集子系统、网络传输子系统、中心管理子系统等部分组成。前端数据采集子系统采集的数据通过网络传输子系统传输到中心管理子系统中，进行数据集中管理、存储、共享等处理，系统整体结构如图3所示。

图3 网络传输子系统

系统采用视频检测模式，系统自动对视频流中运动物体进行实时逐帧检测、锁定、跟踪，根据车辆运动轨迹判断车辆是否违章并进行记录，无需破坏路面、埋设线圈。设备稳定，结构简单，便于安装维护。系统采用500万/300万CCD高清一体化摄像机为采集主体，300万单台摄像机可覆盖单向2车道，500万单台摄像机可覆盖单向3车道；同步支持LED补光灯进行夜间补光。

3.4.2 前端设计

电子警察系统前端数据采集子系统主要由图像采集设备(高清摄像机)、辅助光源(补光灯)、智能交通终端管理设备、车辆及红绿灯信号检测设备、网络传输设备(光端机或光纤收发器)等组成，完成红绿灯状态检测、机动车违章行为检测、违章图片抓拍、补光灯控制、违章记录本地储存、相关信息网络上传等任务。

3.4.3 前端结构

前端子系统包括一体化电警抓拍单元、补光灯、信号灯检测器、交换机、光纤收发器及杆件等相关组件。

3.4.4 前端子系统工程布局

系统前端系统主要用于交叉路口或路段对违法行为进行记录，因此通常情况下是十字路口或丁字路口，少有情况为直行路段。

3.4.5 前端子系统工程实施要点

工程实施细则：

1) 一体化电警抓拍单元、LED补光灯安装于立杆挑臂上。补光灯安装在距离摄像机4 m处。

2) 信号灯检测器、终端服务器、交换机安装于落地机柜，落地机柜选址靠近信号灯控制箱。

3) 立杆安装位置通常在停车线后18 m左右，立杆高度一般在6 m左右。

3.4.6 立杆安装位置实施要点

立杆安装位置与停止线距离需要考虑的因素：

1) 主视场覆盖范围要求：停止线前的视频检测区域长度不低于7 m，能够覆盖车道宽度并且看到信号灯；

2) 车牌识别要求：在触发线1位置抓拍的车辆，其车牌像素点建议不低于90；

3) 补光要求：补光灯的光斑能够覆盖整个视场。

3.4.7 网络传输子系统

网络传输子系统主要由路口局域网、接入线路和中心网络组成。

1) 路口局域网

路口局域网主要用于汇聚前端各种网络设备。

2) 接入线路

接入线路建议采用独立光纤传输，连接路口局域网和中心网络，传输带宽不小于100 M。

3) 中心网络

中心网络采用“汇聚-核心”的网络架构，用于连接路口局域网的带宽不小于100M，用于中心网络交换的带宽不小于1 000 M。

3.5 测速卡口系统

测速卡口系统主要由前端数据采集子系统、网络传输子系统、中心管理子系统等部分组成。前端数据采集子系统采集的数据通过网络传输子系统传输到中心管理子系统中，进行数据集中管理、存储、共享等处理。

前端数据采集子系统对经过的所有车辆的综合信息进行采集，包括车辆特征照片、车牌号码与颜色、车身颜色、司乘人员面部特征等，并完成图片信息识别、车辆速度检测、超速判别、数据缓存以及通过网络向中心管理平台传送数据等功能。该部分系统由300万嵌入式高清一体化摄像机、平板窄波雷达、LED频闪灯、闪光灯、以太网交换机、光传输设备等组成。

3.6 制高点监控系统

制高点监控系统利用先进的设备和应用软件组合实现一台摄像机替代传统多台摄像机的能力，更可实现很多传统摄像机监控系统部署方式中很多无法完成的工作。

3.7 交通诱导系统

交通诱导系统是智能交通管理系统的重要组成部分，与其他系统相互协调作用，以交通流预测和实时动态交通信息为基础，应用现代通信技术、电子技术、计算机技术对交通信息进行采集、分析、处理和发布。为道路使用者提供必要的交通信息，为其指出当前的最佳行驶路线，从而避免盲目出行造成的交通阻塞，达到路网畅通、高效运行的目的。

通过安装交通诱导屏，可以及时传递路面交通状况信息、引导和控制交通参与者的交通行为，达到交通安全、畅通、有序的控制目的。

3.8 红绿灯控制联网系统

红绿灯控制联网系统可以自动协调和灵活控制整个控制区域内交通信号灯的快速配时方案，减少停车次数和延误时间，提高道路的通行能力。应具备区域自适应优化控制、联机绿波控制、警备路线调节及手动干预控制等模式。

系统采用路口控制级、区域控制级和指挥中心级三级控制。路口控制包括车辆检测器、信号机和信息传输三个部分；区域控制包括区域控制机；指挥中心控制包括控制计算机和管理软件。

4 系统总结

朔州市智能交通综合管控系统建设内容：交通指挥中心及集成指挥平台系统、电子警察系统、高清卡口及测速系统、高点/热点监控系统、信号控制系统、交通诱导系统。

指挥中心由指挥大厅、机房、配电室等组成。该指挥中心是朔州市公安交通指挥中心的技术核心部分，是各个基础应用系统(子系统)的各种信息和数据的汇集中心，在指挥中心大厅来进行收集、整理、调用、判断和存储。在指挥中心大厅对各子系统的信息和数据进行处理后，向子系统下达各种命令，各子系统按照指挥中心大厅的指令完成相应的功能操作。

电子警察系统根据交通信号系统建设步骤进行建设，建设范围可根据交通信号控制系统的控制点位进行选取，同时结合各交叉路口每年违法行为发生数量、事故数量等进行设置。电子警察系统设备规划采用多功能高清设备，可在同一幅图片中清晰记录违法车辆、号牌信息、红灯信息等，同时系统具备号牌识别、事件检测等功能，以加强取证效果，减少处罚纠纷。

高清卡口系统主要应用在城市的进出口、交通要道、高速公路及一环的出入口、重点路段等处，对经过监控区域的每一辆机动车进行全天候实时记录，计算机根据所拍摄的图像进行自动识别，得到车辆的号牌号码和号牌颜色，并自动记录车辆的车牌颜色、车牌号码、行驶方向、车速、车长、经过时间等各种参数，自动采集保存车辆图像，并存入计算机生成数据库。高清卡口系统还具备超速检测功能，对车辆进行测速，对超过限制速度的车辆进行拍照记录，并将时间地点速度图片等信息同时发送到中心管理系统中。

制高点设置于市区各主干道路的交界路口和重点单位附近的高层建筑物上，建成可由交警调控的高清视频球机，作为日常视频指挥调度使用。

市区交通诱导系统是智能交通系统的重要组成部分之一，利用各类技术手段对实时道路交通状况进行检测与识别，采集目前的道路交通动态信息并通过各种不同通信技术传输到交通信息管理平台。将与道路交通相关的各种信息，如交通流信息、紧急事件报警信息、停车场信息、路口拥堵信息等信息，通过信息采集、处理与分析，利用室外LED诱导屏或其他信息发布手段提供给交通管理人员使用以及供广大驾驶员参考。

交通信号控制系统是智能交通管理系统的重要基础应用系统，其主要功能是自动协调和控制区域内交通信号灯的配时方案，均衡路网内交通流运行，使停车次数、延误时间及环境污染等减至最小，充分发挥道路系统的交通效益。必要时，可通过交通管理控制中心人工干预，直接控制路口信号机执行指定相位，强制疏导交通。

An Intelligent Traffic Management and Control System Based on Mobile Data Special Line Used for Urban Road

Zhang Manyi1,Wang Liangrong2

(1.ChinaMobileCommunicationGroupCo.,Ltd.,ShuozhouBranch,ShuozhouShanxi036002,China; 2.ChinaMobileCommunicationGroupCo.,Ltd.,ShanxiBranch,TaiyuanShanxi030006,China)

In this paper,an intelligent traffic control system for urban road based on the mobile data line is realized.This system mainly includes: traffic command center and integrated command platform system,electronic police system,HD bayonet and speed measuring system,high / hot spot monitoring system,signal control system and traffic guidance system.The application of the system eases the traffic congestion,improves the capacity of the road traffic and has a great effect in coordination with the disposal of unexpected events and cracking the case of traffic accident and other aspects.

mobile data special line; intelligent traffic management and control system; integrated command platform; electronic police,HD card port monitoring

2016-07-06

张满毅(1981-)，男，山西忻州人，高级工程师，硕士，现主要从事集团客户支撑服务工作。

1674-4578(2016)05-0055-04

U495；TP29

A