杜洋刘晏然

（1.南京莱斯信息技术股份有限公司，江苏南京 210000；2.阿特拉斯科普柯（南京）矿山设备有限公司，江苏南京 210000）

智能交通系统集成控制软件研究

杜洋1刘晏然2

（1.南京莱斯信息技术股份有限公司，江苏南京 210000；2.阿特拉斯科普柯（南京）矿山设备有限公司，江苏南京 210000）

智能交通已成为城市交通发展的趋势。由于不同时期会有不同的厂家进行交通设备的安装和软件系统的建设，因此很多交通管理部门会面临数量众多、不同类型的交通管理系统，影响到交管工作的效率。在此背景下，文中阐述了智能交通系统集成控制软件的设计思路和实现功能，该软件着重实现将不同种类、不同时期建设的交通管控系统整合到统一的框架下，并对用户提供统一的操作界面，软件系统可以与其他部门的系统进行数据共享，还提供未来建设的交通管控系统的接口，建立一个统一的可伸缩的智能交通信息采集、处理、分析和管理体系，提升交管部门工作的水平和效率。

智能交通；系统集成；交通信号控制；交通拥堵研判；信息采集分析

城市的交通管理水平近年来得到大幅提升，得益于城市建设投入增加和信息技术的发展，目前越来越多的城市交通逐渐进入到智能交通阶段，即在路面安装大量交通检测设备，将采集的交通信息汇聚到一个信息中心，通过对数据的处理分析，为交通管理者提供决策，制定所需的数据支撑。制定的交通管控方案，经过控制中心的计算机，可以直接发送到路面的交通信号控制机和交通诱导发布设备，也就是建立智能交通系统。智能交通系统（Intelligent Transportation System，简称ITS）是指将先进的信息技术、电子通信技术、自动控制技术、计算机技术以及网络技术等有效综合地运用于整个交通管理体系，建立起一种全方位发挥作用并实时、准确、高效的交通综合管理和控制系统［1］。相比以往人工手段进行的交通管控，智能交通系统的使用可以节省大量的人力和时间。在智能交通系统运行的同时，如交通管制、道路施工、交通路况等对路面车流造成影响的信息，可以使用相应的信息发布系统，实时地提供给路面车辆驾驶员，使智能交通系统及时服务于公众。

由于智能交通的各项技术和产品是在持续发展中，大多地区的智能交通系统建设也是分批次不断地完善，经过多年的累积，很多交通管控部门会面临许多不同年代、不同厂家建设、不同类型的智能交通子系统，这些子系统应用和维护的效率变得十分低下。在此情况下，通过系统集成，建立统一的智能交通系统框架，将原有的交通设备、软件系统接入该框架，并为今后的智能交通系统建设预留接口，使交通管控工作人员只需要面对一套系统，正成为智能交通系统建设的主流趋势。

智能交通系统主要分为交通状况监测系统、路面视频监控系统、交通诱导发布系统和交通信号控制系统等几大类。交通状况监测系统包括微波、视频、地磁、线圈、雷达、RFID等多种检测手段，能够检测路面的车流量、车速、车道占有率等数据，基于视频的检测设备还能够实现闯红灯抓拍、违法变道等交通违法行为的记录；路面视频监控系统主要是通过实时的视频流监控当前的路面交通状况，并能够记录历史视频，为交通事故、交通违法等追查提供证据；交通诱导发布系统主要通过路面建设的交通信息诱导大屏，将实时的交通路况以文字和图形的方式发布给路面车辆驾驶员；交通信号控制系统主要包括交通信号控制机及相应的控制软件构成的计算机系统。交通信号控制机有定周期型、感应型、网络型等不同的类型，分别可以应用于不同需求的道路交叉口［2］。文中将阐述智能交通系统集成控制软件的设计和实施步骤。该软件不仅对上述系统进行了集成，同时能够对不同系统的数据进行整合、融合分析和数据挖掘［5］，为交通管控工作提供丰富的信息统计和分析功能。

1 系统架构

1.1 整体架构

系统架构从整体上主要由三部分组成：用户界面层（用户界面）、业务逻辑层、数据管理层（接口层、关联系统）。

1.1.1 用户界面层

用户界面层：提供给系统用户交互操作接口，用户界面层针对不同的用户提供了不同的应用界面。用户界面层从功能上包括了指挥调度操控平台、公安内网信息发布平台数据接口、各子系统应用部分。

1.1.2 业务逻辑层

图1 集成控制软件架构示意图

负责和控制数据库操作，接受和处理客户端请求，负责系统的业务逻辑处理以及提供各类应用服务。中间层主要包括了消息服务中间件、支持Web Service的Web应用中间件、GIS管理中间件［3］等。

1.1.3 数据管理层。负责相关联系统数据的接入、查询接口以及可控系统的控制命令下达。由于相关联系统的多样性，接口设计时必须要考虑到将复杂多样的系统对外接口转换成对内统一的数据接口［4-5］。

1.2 网络结构

整个系统网络结构可以划分为以下几部分：

1.2.1 智能交通子系统：主要包括信号控制系统、交通信息采集系统、交通违法监测记录系统、移动警务系统、公路车辆智能监测记录系统和LED诱导系统等。

1.2.2 综合应用管理平台：平台数据库、消息处理服务、地理信息平台、集成控制与显示、辅助决策、综合查询、设施管理、警务管理、执法资料管理、装备管理、运行维护、可视化指挥等。

1.2.3 公安内网系统：主要包含电视监控系统应用服务器、存储设备和硬盘录像机等，前端没有含IP地址的设备及其他系统。

各子系统前端设备和子系统服务器组成一个子网，便于管理、维护；综合应用管理平台自建一个集成专网，跟各个子网之间通过防火墙、路由器进行信息交互；防火墙通常置于安全周界上，在各个子系统的后面。路由器主要用来连接平台与各子系统，也可用作防御攻击的前线，因为它可以配置为仅允许几种协议进入。防火墙的类型有许多，通常按照它们可过滤的信息等级进行分类。防火墙可以过滤数据包、过滤有状态的数据包，代理级或应用级。防火墙可以是一个单独的设备，也可以是一个防火墙子网，这个子网由多道防火墙组成，在外部网络和内部网络之间建立一个缓冲区。

图2 系统网络结构示意图

综合指挥集成平台和公安内网通过网闸交互信息。网闸采用多主机结构设计和专用硬件切断TCP/IP协议通讯，形成网络间的隔离，不接受任何未知来源的主动请求；应用层数据的读取和发送通过专用API接口或者应用代理的方式进行，通过可进行扩展定义的内容检查机制为白名单策略提供进一步的保障机制；专用硬件、专用安全协议和驱动接口、服务器端程序，直到客户端程序的信任链保障，实现硬件级别的数据交换的安全保障［6-7］。

图3 系统联动控制界面

2 系统功能

智能交通系统集成控制软件功能上可划分为集成控制、统计分析和数据共享几大模块。

2.1 集成控制

2.1.1 地图展示。在电子地图上，将不同类型的交通设备分为不同的地理图层进行展示。每一层包括在城市中不同厂家、不同品牌的某一类设备的所有点位。

2.1.2 设备控制

在电子地图上点击交通设备的图标，可以调用交通设备的管控界面，对路面设备进行远程控制。如实时浏览交通视频、控制交通信号机的通行相位、发布交通诱导信息等。

2.1.3 系统联动

结合不同的交通设备功能，通过电子地图的空间分析功能完成某一类交通设备不能够实现的功能。如当某处交通卡口抓拍到查缉布控的重点违法监控车辆的位置，系统将自动启动周边的实时监控视频，并将车辆可能行进路线的数个路口的交通信号设为不可通行，为抓捕违法犯罪分子争取时间［8］。

2.1.4 状态监控

在地图上通过同一类型不同色彩的图标，直观地展示交通设备的工作状态。

图4 交通流量查询界面

2.2 统计分析

2.2.1 路况分析

根据不同种类交通设备采集的交通数据，包括交通流量、平均车速、占有率、饱和度等信息，进行融合分析，计算各个路段的道路拥堵情况，并在电子地图上通过“红、黄、绿”三种颜色表示“拥堵、缓行、畅通”三种不同的道路交通状况，向交通管理者提供直观的城市路况展示界面。

2.2.2 数据查询

系统中的大量数据，如交通流量、车速、占有率、饱和度和交通历史路况数据，可以通过查询界面进行查询，生成统计图表，并提供图表的导出功能。为日常交通管理的数据需求提供服务。

2.3 信息共享

系统提供交通路况、交通管制、重大活动等信息的外部访问接口，交通信息可以通过互联网，使用微信、微博、QQ等多种方式及时发布给公众，使公众参与到城市交通管理活动当中。

3 结论

通过集成原有的智能交通子系统，智能交通集成控制软件可以为用户提供统一的交通设备管控界面，并完成单一的交管系统无法实现的功能。目前该软件已相继在江苏、湖南、四川等多个地市投入使用，用户反馈使用效果良好，提高了当地交通管控的水平和效率。

计算机技术发展日新月异，智能交通集成控制软件也应保持技术的领先性和适用性。云计算、大数据、物联网等基于互联网的新兴技术正在慢慢改变人们的生活，智能交通作为智慧城市的重要组成部分，理应积极地融入人们生活的点滴之中。交通数据的云存储目前已在许多地方得到应用，未来智能交通集成控制软件将能够采用云计算提升数据的处理分析能力，并使用大数据的相关技术进行深层次、多广度的数据挖掘，为交通管控提供更详实更精确的数据基础［9-10］。

我国仍处在经济快速发展时期，交通建设是城市建设的重中之重。良好的交通秩序，富有现代化气息和科技感的道路是城市形象最直观的体现。智能交通在服务公众出行，提升城市形象方面可以起到积极的作用，智能交通集成控制软件也有着广阔的应用前景和发展空间。

［1］陈荣波.智能交通系统理论的研究与实现［D］.吉林大学，2004.

［2］于泉.城市交通信号控制基础［M］.冶金工业出版社，2011：13-15.

［3］李树文，李晓茹.基于WebService技术的数据库访问中间件研究［J］.电脑开发与应用，2010（2）：17-19.

［4］苏炳均.基于OracleSpatial的空间数据的组织管理及查询［D］.西南交通大学，2004.

［5］宋秀荣.Oracle数据库性能优化及实时监控研究［D］.燕山大学，2009.

［6］林栋，赵奕东.智能交通集成方案—以海外某国某市为例［J］.电子技术与软件工程，2014（2）：17-18.

［7］陈玉毅，陈玉群.分布式计算在智能交通系统中的应用［J］.工业控制计算机，2004（8）：47-49.

［8］李建国.大数据在智能交通中的应用与发展［J］.科技与企业，2015（7）：73.

［9］倪琴，许丽.云计算技术在智能交通系统中的应用研究［J］.交通与运输（学术版）2012（1）：106-109.

［10］刘军，邓常毅，陈菡.基于云计算技术的PGIS建设与应用模式探讨［J］.警察技术，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，硕士研究生，工程师，研究方向：智能交通领域的技术和产品的研究。