【導(dǎo)讀】北京市智能交通系統(tǒng)建設(shè)。浙江宇視科技有限公司

　　

【正文】 信號(hào)燈控制 視頻采集 交通車流 圖 12 總體功能需求 決策、管理、控制的三級(jí)功能結(jié)構(gòu)，既有分工又有合作，體現(xiàn)了合理的集中與分散，使整個(gè)交通管理系統(tǒng)構(gòu)成一個(gè)有機(jī)的整體，使系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)更加清晰。 一方面，隨著 北京 市交通的日益繁忙，對(duì)交通指揮管理提出了更高的要求，從而也產(chǎn)生了大量的信息需求；另一方面，當(dāng)前信息技術(shù)的迅速發(fā)展，客觀上也為交通信息的大規(guī)模、多渠道采集和處理提供了條件。因而可以把所需要的信息分為如下幾大類： 交通流信息：包括車流量、平均車速、密度、道路占用率。 交通視頻圖像信息：分布于各個(gè)重要路口的攝像機(jī)采集的交通視頻圖像信息。 交通事故信息：事故發(fā)生的時(shí) 間、地點(diǎn)、原因、當(dāng)事人、相關(guān)圖片或錄像、處理措施等信息。 交通違章信息：違章的時(shí)間、地點(diǎn)、違章事實(shí)、當(dāng)事人、相關(guān)圖片或錄像、處理情況。 車輛及駕駛員信息：車輛型號(hào)、圖片、牌照、單位等信息；駕駛員姓名、性別、照片、駕照、單位等信息。 接處警信息：報(bào)警時(shí)間、地點(diǎn)、警情描述、處警措施等。 移動(dòng)車輛及人員信息：警務(wù)車輛及交警的地理位置，交警姓名、編號(hào)、職務(wù)等。 地理信息：包括 北京 市電子地圖、地理位置圖和街道分布圖，以顯示道路交通、重要建筑物地理位置等；完備的城市交通地理信息，包括城區(qū)、街路、管線、信號(hào)設(shè)施、標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)線 、相關(guān)工程或建筑；信號(hào)機(jī)、攝像頭、電子警察、主要網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)及設(shè)備的位置信息等。 天氣信息：溫度、濕度、雨雪、風(fēng)向、風(fēng)速、風(fēng)力、能見度等。 北京市智能交通系統(tǒng)建設(shè) 工程的一個(gè)核心功能是信息集成，依靠這些信息，系統(tǒng)才得以確保指揮部門根據(jù)交管需求，做出正確響應(yīng)，指導(dǎo)指揮部門進(jìn)行決策、科學(xué)管理，使整 個(gè)系統(tǒng)處于最優(yōu)狀態(tài)，取得最佳的管理效果和經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益。 性能需求分析 北京市智能交通系統(tǒng)建設(shè) 工程的性能需求可描述如下： 智能交通 建設(shè)的目標(biāo)是提供高效、有序、規(guī)范的交通管理，要達(dá)到這個(gè)目標(biāo)，要確定明確的計(jì)劃和調(diào)度方案，將目標(biāo)轉(zhuǎn) 化為實(shí)施方案，對(duì)信息進(jìn)行分析，并將最后的結(jié)果反饋給最初的決策制訂過程； 使整個(gè) 智能交通 系統(tǒng)通過網(wǎng)絡(luò)連接到一起，集成了覆蓋整個(gè)城市的交通信息，以指揮中心為核心，能夠方便地了解各處的交通信息； 辦公和日常事務(wù)實(shí)現(xiàn)規(guī)范化、集成化、電子化，使交警支隊(duì)、大隊(duì)的工作步入規(guī)范化、高效化軌道； 智能交通 系統(tǒng)面臨的挑戰(zhàn)是如何找到獲得最大經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益的途徑，然而由于交通管理許多信息還不能獲得，調(diào)度還沒有精確的數(shù)學(xué)方法，交通情況還有許多突發(fā)的不可預(yù)知的因素，為解決這些不確定和“軟”問題，需要使用很多新技術(shù)，如專家系統(tǒng)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、 數(shù)據(jù)整合 、物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用、云計(jì)算技術(shù)、大數(shù)據(jù)整合 等，這些技術(shù)不是用于替代人，而是用于幫助人們做出決策； 為對(duì)交通情況做出快速相應(yīng)，這需要建立系統(tǒng)模型，并提供模型修正的可能性； 實(shí)現(xiàn)包含交通流檢測(cè)、信號(hào)控制在內(nèi)的現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)采集和控制，具備安全、準(zhǔn)確、可靠的性能。 資源需求分析 北京市智能交通系統(tǒng)建設(shè) 工程在系統(tǒng)集成中將使用多種不同的軟件工具，其中多數(shù)與數(shù)據(jù)規(guī)范、交換、通信協(xié)議和人－機(jī)界面等標(biāo)準(zhǔn)有關(guān)。下面只關(guān)注與數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)數(shù)據(jù)、網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)、信息平臺(tái)交換數(shù)據(jù)有關(guān)的三個(gè)主要的技術(shù)資源。 ??????? 數(shù)據(jù)庫技術(shù)資源 城市交通的信息系 統(tǒng)需要方便、快速地存取大量的信息條的組合。數(shù)據(jù)庫是提供這種有效的存儲(chǔ)的理想工具。關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)（ RDBS）主要用于存儲(chǔ)城市交通信息系統(tǒng)各子系統(tǒng)所使用的經(jīng)營(yíng)和結(jié)構(gòu)化的信息，如交通網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浔磉_(dá)法在不同的層次，可以用不同的細(xì)致度來表達(dá)，包括數(shù)據(jù)融合和子系統(tǒng)調(diào)度等。 北京市智能交通系統(tǒng)建設(shè) 工程中的信息系統(tǒng)還包含多個(gè)不同的 RDBS，它們的相互關(guān)系，整個(gè)集成系統(tǒng)與各子系統(tǒng)的關(guān)系，以及它們與實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫的關(guān)系是 北京市智能交通系統(tǒng)建設(shè) 工程系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框架的主題，是系統(tǒng)集成實(shí)踐的一部分。從系統(tǒng)集成的觀點(diǎn)看，信息存儲(chǔ)需要滿足以下一些 要求： 1)信息的存儲(chǔ)只能是一次的，如要在更多的地方存儲(chǔ)，對(duì)用戶應(yīng)是透明的。 2)信息存儲(chǔ)應(yīng)當(dāng)是安全的，必須有適當(dāng)?shù)膫浞菖c恢復(fù)程序，以保護(hù)由于意外刪除而造成的損失，防止未經(jīng)授權(quán)的使用，防止未經(jīng)授權(quán)修改對(duì)安全造成危害的數(shù)據(jù)改動(dòng)。 3)信息存儲(chǔ)必須是有效的，一個(gè)結(jié)構(gòu)好的 RDBS 對(duì)系統(tǒng)集成來說是關(guān)鍵的前提條件。 有效的 RDBS 可用性對(duì)原始數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)是重要的：數(shù)據(jù)需要壓縮以降低對(duì)硬盤的需求；硬盤必須是可靠的以減少存儲(chǔ)的費(fèi)用。合適的數(shù)據(jù)細(xì)致度和存儲(chǔ)時(shí)間范圍對(duì)過程數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析是必要的。當(dāng)把存儲(chǔ)的原始數(shù)據(jù)處理成有用的信息之前，必須 考慮到過程的動(dòng)態(tài)特性。數(shù)據(jù)的細(xì)致度和存儲(chǔ)時(shí)間的考慮不能為此而付出過高的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)代價(jià)。 ??????? 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)資源需求 除了數(shù)據(jù)庫技術(shù)外，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)又是 北京市智能交通系統(tǒng)建設(shè) 工程的一個(gè)關(guān)鍵因素。 北京市智能交通系統(tǒng)建設(shè) 工程的網(wǎng)絡(luò)是指信息系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)。信息系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)支撐大量的信息傳遞，包括數(shù)據(jù)、聲音和圖像。從發(fā)展的眼光看，現(xiàn)場(chǎng)的交警也將從通信的進(jìn)步中受益，如可以在現(xiàn)場(chǎng)直接了解到有關(guān)交通狀況中的相關(guān)數(shù)據(jù)，以指導(dǎo)自己的現(xiàn)場(chǎng)指揮。網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)首要的事情是進(jìn)行詳細(xì)的數(shù)據(jù)流分析： ? 數(shù)據(jù)的來源與目的地。 ? 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)。 ? 不同節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)交換的頻率。 ? 數(shù)據(jù)交換量的大小，平均值與峰值。 ? 同時(shí)使用的用戶的數(shù)量。 ? 存取限制的要求。 ? 對(duì)加密的要求和與外部系統(tǒng)聯(lián)系的接口。 ? 對(duì)噪音的靈敏度。 ? 數(shù)據(jù)交換的類型，包括聲音、數(shù)據(jù)、圖像。 ? 可靠性的要求。 現(xiàn)在的網(wǎng)絡(luò)技在性能和費(fèi)用方面都已有非常巨大的進(jìn)步，因此可以將城市交通所有的支撐與決策中心集成在一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中，包括信息管理中心、指揮中心、技術(shù)服務(wù)、維護(hù)中心等。唯一要考慮的問題是適當(dāng)?shù)卮_定網(wǎng)絡(luò)的容量，尤其是帶寬。 ??????? 信息交換平臺(tái) 各個(gè)子系統(tǒng)之間需要通過網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)，但軟件之間的數(shù)據(jù)不僅量大，而且性質(zhì)各異。因而隨著信息系統(tǒng)的種類、 數(shù)量以及它們之間的共享規(guī)模的越來越大，數(shù)據(jù)共享、軟件共享、軟件版本升級(jí)、客戶端邏輯功能擴(kuò)展、數(shù)據(jù)安全性等諸多問題日益顯現(xiàn)出來，這急需我們建設(shè)一個(gè)信息交換平臺(tái)。在用戶服務(wù)層、應(yīng)用服務(wù)層和數(shù)據(jù)服務(wù)層構(gòu)成的三層結(jié)構(gòu)中，信息交換平臺(tái)就充當(dāng)了應(yīng)用服務(wù)層的作用，采用中間件（或稱組件）技術(shù)予以實(shí)現(xiàn)。 這種平臺(tái)化的體系結(jié)構(gòu)有著如下一些優(yōu)點(diǎn)： ? 開發(fā)采用面向?qū)ο蠹夹g(shù)，具有良好的可擴(kuò)展性和升級(jí)能力； ? 由于三層結(jié)構(gòu)體系避免了各種前端軟件直接連接數(shù)據(jù)庫，為系統(tǒng)的安全性提供了體 系結(jié)構(gòu)上的保證； ? 良好的系統(tǒng)健壯性； ? 良好的系統(tǒng)可維護(hù)性和 可管理性。 在數(shù)據(jù)庫技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和信息平臺(tái)技術(shù)的支撐下，通過獲取數(shù)量眾多、性質(zhì)各異的定量、半定量，定義、語義、不同模式的，不同深度和不同層次的信息，以完成整個(gè)交通系統(tǒng)的全過程控制與決策任務(wù)。各類信息的獲取、分類、容錯(cuò)、融合處理及評(píng)價(jià)工作任務(wù)很重，可以借助人工智能、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊邏輯、基于概率的證據(jù)理論、粗糙集理論等多方面的智能化技術(shù)的研究成果，這將有利于 北京市智能交通系統(tǒng)建設(shè) 工程的建設(shè)。 環(huán)境需求分析 從前面的分析可以看到 北京市智能交通系統(tǒng)建設(shè) 支撐環(huán)境應(yīng)當(dāng)包括數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。只有在這兩個(gè)支撐環(huán)境的支 持下，才能實(shí)現(xiàn) 北京市智能交通系統(tǒng) 的各種功能。 北京市智能交通系統(tǒng)建設(shè) 系統(tǒng)涉及的數(shù)據(jù)很多，領(lǐng)域很廣。既有大量的視頻、語音、文檔等數(shù)據(jù)，又有許多多樣化的管理控制信息；既有需要快速處理的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，又有需要定期進(jìn)行分析的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。按照響應(yīng)處理的時(shí)間和部門級(jí)別可以將它們大致分為三類，如下圖所示。 圖 13 系統(tǒng)數(shù)據(jù)種類分布圖 總體數(shù)據(jù)需求 第一類是決策系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，它們用于進(jìn)行輔助分析和輔助決策，處理時(shí)間較長(zhǎng)，至少是一天以上，涉及的部門也主要是指揮中心。 第二類是管理指揮調(diào)度系 統(tǒng)的數(shù)據(jù)，這里面既包括交通監(jiān)控、警力調(diào)度、事故處理、接處警、誘導(dǎo)信息、車輛信息、駕駛員信息等業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，又包括財(cái)務(wù)、人事、文檔等辦公數(shù)據(jù)。這類數(shù)據(jù)的處理時(shí)間在一天之內(nèi)，主要由支隊(duì)和大隊(duì)處理。 第三類是點(diǎn)控、線控、面控的控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)，由于它們處在現(xiàn)場(chǎng)，需要迅速處理，保證交通控制的快速、及時(shí)響應(yīng)，所以它們的時(shí)間范圍在分秒級(jí)別。所謂的點(diǎn)、線、面是指路口、街道和地區(qū)。這類數(shù)據(jù)包括視頻采集、電子警察、卡口三種設(shè)備的采集數(shù)據(jù)和信號(hào)燈、誘導(dǎo)牌等的發(fā)布數(shù)據(jù)。 可見，智能交通管理指揮系統(tǒng)的數(shù)據(jù)量十分龐大，這就使得數(shù)據(jù)的管理顯得 尤為重要。 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)是交通綜合指揮和管理的基礎(chǔ)，它提供系統(tǒng)所需的所有數(shù)據(jù)和文檔，因而 必須包含關(guān)系型數(shù)據(jù)庫和文檔型數(shù)據(jù)庫。關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)用來支持用戶可以不依賴時(shí)間與身份通過查詢管理器獲得所需要進(jìn)程的數(shù)據(jù)。在人們?cè)噲D查找各種信息，以理解和改善系統(tǒng)的性能時(shí)，查詢是挖掘數(shù)據(jù)的有力的工具。 根據(jù)交警業(yè)務(wù)的交叉分析，數(shù)據(jù)又分為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和派生數(shù)據(jù)兩個(gè)層次。其中基礎(chǔ)數(shù)據(jù)是交警工作的基本數(shù)據(jù)，包括地理信息、交通流量數(shù)據(jù)、機(jī)動(dòng)車輛數(shù)據(jù)、駕駛員數(shù)據(jù)等。派生數(shù)據(jù)包括各類統(tǒng)計(jì)分析生成的數(shù)據(jù)等。“智能交通指揮中心”的數(shù)據(jù)、特別是以上 所述的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)非常珍貴和重要，需要考慮容災(zāi)備份問題。同時(shí)數(shù)據(jù)庫的存放位置對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的流量均衡具有重大影響，也是網(wǎng)絡(luò)安全和系統(tǒng)安全需要考慮的重要因素。 基于上述考慮，指揮中心內(nèi)部的各個(gè)子系統(tǒng)和各執(zhí)勤大隊(duì)均分散管理各自的有關(guān)數(shù)據(jù)；同時(shí)，支隊(duì)指揮中心還管理和備份各中心子系統(tǒng)、執(zhí)勤大隊(duì)子系統(tǒng)中重要和常用的數(shù)據(jù)，以提高可靠性，并減少因支隊(duì)及各執(zhí)勤大隊(duì)之間頻繁進(jìn)行數(shù)據(jù)通信所造成的延時(shí)。 由此，系統(tǒng)集成環(huán)境數(shù)據(jù)管理結(jié)構(gòu)如 圖 1所示。 無線集群 電話系統(tǒng) 城區(qū)光纖網(wǎng) 移動(dòng)通訊 指揮中心局域網(wǎng) 基層單位 n 子數(shù)據(jù)庫 中心子系統(tǒng) n 子數(shù)據(jù)庫 基 層單位 2 子數(shù)據(jù)庫 中心子系統(tǒng) 1 子數(shù)據(jù)庫 基層單位 1 中心子系統(tǒng) 2 子數(shù)據(jù)庫 日常事物管理 指揮中心 保密授權(quán)管理 集中式數(shù)據(jù)庫 數(shù)據(jù)備份庫 子數(shù)據(jù)庫 重要數(shù)據(jù)管理系統(tǒng) DDN 圖 14 系統(tǒng)集成環(huán)境數(shù)據(jù)管理結(jié)構(gòu) 第 2章 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 系統(tǒng) 項(xiàng)目組成 北京市智能交通系統(tǒng) 平臺(tái)（即 北京 市智能交通管理系統(tǒng)（ BJ ITMS： Intelligent Transportation Management System））是把道路、車輛等基礎(chǔ)設(shè)施和電子、信息、通信等信息技術(shù)以及科學(xué)的管理策略結(jié)合起來，達(dá)到有效地控制交通設(shè)施，給交通使用者提供有用的情報(bào)，保障安全、便利的通行。為了提高整個(gè)交通系統(tǒng)的效率，智能交通管理指揮系統(tǒng)為駕駛員、步行者、運(yùn)行 /管理者提供多種形 式的服務(wù)。 ITMS 包括城市交通管理的方方面面，下圖是 ITMS 所可能包括的系統(tǒng)構(gòu)成及組織形式，本項(xiàng)目?jī)H涉及其中部分系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和建設(shè)。 圖 21 ITMS 項(xiàng)目構(gòu)成圖 ITMS 結(jié)構(gòu)模塊構(gòu)成：換另外一個(gè)角度來分析 ITMS 的組成，下圖是 ITMS 的結(jié)構(gòu)模塊圖： 圖 22 ITMS 模塊構(gòu)成圖 可見 ITMS 是有很多模塊組成的，如下表： 圖 23 系統(tǒng)模塊表 系統(tǒng)邏輯結(jié)構(gòu) 系統(tǒng)環(huán)境 —— 外部實(shí)體清單 BJ ITMS 與外部各系統(tǒng)的聯(lián)系，主要是通過建設(shè)中的 北京 市智能交通指揮中心進(jìn)行來實(shí)現(xiàn)的。 實(shí)體名稱 說明 民警 交警支隊(duì) 、交警大隊(duì)在職交通警察的 統(tǒng)稱。 值班員 指揮中心 、交通調(diào)度中心 系統(tǒng)用戶的統(tǒng)稱。 支隊(duì) 中心 交警支隊(duì) 交通指揮中心 。 市民 可能使用到系統(tǒng)的 出行者、駕駛?cè)?的統(tǒng)稱 分局中心 北京 市公安局指揮中心 系統(tǒng)與外部聯(lián)系實(shí)體列表 ? 特殊說明 為保證公安信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)的安全性和保密性， BJ ITMS 的外場(chǎng)系統(tǒng)和調(diào)度室 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)之間進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)上的隔離，需要通過有物理隔離措施的數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。 用戶定義 本部分對(duì)系統(tǒng)建成后的用戶進(jìn)行描述。 用戶類別 角色名稱 簡(jiǎn)單說明 交通調(diào)度 指揮中心 值班領(lǐng)導(dǎo) 負(fù)責(zé) 轄區(qū)內(nèi) 重大警情、大型活動(dòng)的交通調(diào)度。 值班主任 負(fù)責(zé) 轄區(qū)內(nèi) 日常的交通調(diào)度工作，在授權(quán)范圍履行交通調(diào)度 職責(zé) 監(jiān)控 員 主要是通過視頻監(jiān)視系統(tǒng)轄區(qū)交通狀況和突發(fā)事件情況 信息采集和發(fā)布員 在交通調(diào)度過程中采集和發(fā)布交通信息 接處警員 負(fù)責(zé)接收非 “110”來源的警情、監(jiān)督、協(xié)調(diào)、指揮大隊(duì)接處警工作 違 法抓拍員 通過 視頻監(jiān)控 抓拍交通違法行為 視頻監(jiān)視 維護(hù) 相關(guān)人員 系統(tǒng)配置與系統(tǒng)管理 對(duì)供應(yīng)商進(jìn)行協(xié)調(diào)，進(jìn)行 系統(tǒng)設(shè)施的管理 使用者 相關(guān)人員 對(duì)交通狀況進(jìn)行監(jiān)控 對(duì) 事故多發(fā) 路段和 出 路口等進(jìn)行監(jiān)控 系統(tǒng)用戶列表 總體邏輯結(jié)構(gòu) BJ ITMS 系統(tǒng)邏輯結(jié)構(gòu)，以數(shù)據(jù)流圖（ DFD）和關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)字典為表達(dá)方式。是系統(tǒng)分析階段的重要工具，也是表達(dá)系統(tǒng)分析成果的重要手段。總體邏輯結(jié)構(gòu)主要表達(dá) BJ ITMS系統(tǒng)與系統(tǒng)外部實(shí)體的數(shù)據(jù)流關(guān)系。 ? 數(shù)據(jù)流圖 P Y I T M S值 班 員交 警 支 隊(duì)民 警市 民 / 出 行 者 / 車主 與 駕 駛 員領(lǐng) 導(dǎo)D 0 1 0 資 源 配 置 信 息D 0