智能交通云解决方案

[摘要] 一、背景交通问题可以说是全世界各国面临的共同难题,交通拥挤带来了巨大的时间浪费,加剧了环境污染。我国大多数城市的平均行车速...

  一、背景
  交通问题可以说是全世界各国面临的共同难题,交通拥挤带来了巨大的时间浪费,加剧了环境污染。我国大多数城市的平均行车速度已降至20km/h以下,有些路段甚至只有7~8km/h。由于车辆速度过慢,尾气排放增加,使得城市的空气质量进一步恶化。这些问题严重影响了人们的出行和生活质量,造成社会经济的巨大损失。因此,为了缓解经济发展所带来的交通运输方面的压力,尽量的利用现有的资源,使其发挥最大的作用,世界各国都加大了对智能交通系统的研究和建设的力度。
  • 交通拥堵带来的技术挑战
  随着经济的高速发展,现在的交通业、物流业等领域正面临着更加苛刻的要求,交通拥挤不堪,交通事故频发以及交通污染这些问题在过去通常采用诸如道路的拓宽以及大力建设立体交通等方式加以解决,但是随着社会的发展,这些传统的手法已经不能够从根本上解决上述问题了。如何对城市每天产生的海量交通数据进行处理、分析、和存储,将是未来交通信息服务的关键问题。
  就某市而言,每年仅车辆通过卡口所产生的数据记录条数就将达到惊人的200亿条,而Oracle数据库的上限值为10亿条。即使是一个县的卡口数据,查询的响应时间都是分钟级的,更不用说要基于将某市或全省的数据开展智能交通应用了。
  同样的,某市拥有20万个摄像头,每个月所产生的数据量将有120PB,其中有相当一部分与交通相关,如何将这些数据安全、高效地存储起来,也将成为存储技术的挑战。
  另外,如果要向某市全市约800万人提供个性化的智能交通出行信息服务,所面对的海量信息访问请求也是惊人的。
  二、构想
  (一)某市智能交通云构思
  某市智能交通云是一个基于云计算建立的综合**通信息管理与服务平台。它以城市道路交通为主体,实时采集并汇总来自电子警察、卡口、RFID、交通视频等的信息,并集成来自铁路、机场、地铁、码头、长途汽车站等的信息源,利用云计算平台的大数据存储和处理能力,借助并行计算、视频内容智能识别、语义理解等先进技术,建立城市交通综合数学模型,实施城市交通的综合管控和智能诱导,提高城市交通的效率,减少拥堵,最大化方便公众出行。
  • 智能交通云是一个整合的、先进的、安全的、自动化的、易扩展的、服务于交通行业的开放性平台。具体体现在:
  1.整合现有资源,并能够针对未来的交通行业发展扩展整合将来所需的各种硬件、软件、数据;
  2.提供极具弹性的扩展能力需求,以满足将来不断增大的交通应用需求。
  智能交通云是对交通管理单位、交通运营企业和广大的市民服务的,所以,智慧城市交通云的特色是混合云。对保密性安全要求高,处理速度快,弹性发展力度强的对内应用(交通管理单位),可以用私有云的模式实现。而对外的信息发布(大众出行、物流企业、交通信息服务企业等)、出行指导等对外应用可以用公共云的模式实现。
某市智能交通云构思
  (二)某市智能交通云的用途
  1.交通信息实时发布
  交通信息应包括道路交通信息、行车路线导航信息、道路施工信息、停车场信息等综合交通信息。由市交通主枢纽指挥中心通过调频立体声广播电台副频道,市区近二百块LED显示屏、无线通信等方式对外发布,某市智能交通系统应把市内近百个停车场(也包括新建的停车场)进行联网,以便采集车外信息对外发布。此外在火车站、码头、长途汽车站补设提供行路信息的显示屏。
  2.智能公交
  某市智能交通系统公交工具应建设以地铁为主、公共汽车、出租车为辅建设系统。同时调整公交站台与地铁站台位置,实现无缝连接,避免转车误时。同时建设以火车站、长途汽车站、码头、主要商业务段为主的交通枢纽。为解决行人行车矛盾,各路口或新建路口实现人行地道车走立交,到时,人们将可享受到一个快捷、安全、舒适的交通运输体系带来的便利。
  3.智能信号控制
  交通信号控制系统是维护城市交通秩序的重要系统,大多安装在路口和指定位置。某市现有丁字路口、十字路口、五星路口等约一千个。已按装红绿灯的路口有八百多个。但由于目前信号灯切换时间固定不变。使道路利用率和运输效率降低。如模范马路与中山北路交叉路口红绿灯启亮时间为50秒,于是出现了非高峰时间南北向绿灯启亮后28—30秒无车流,而东西向已停泊60多辆,长度约80米。有时则相反。但在车行高峰时,100多辆车的正常流通在42至46秒。还有部分车辆在50秒后到路口被滞留。建设以区域或路段联网的智能信号灯控制系统根据道路车流量变化调节红绿灯切换时间。形成区域,路段的绿波带,加快市内车辆的流速、减缓车堵现象。
  4.应对突急事件
  城市突急事件调度包括医卫急救、火灾、地震、泥石流、山体滑坡、爆炸、有害气体、液体泄漏、罪犯逃跑等。一旦突急事件发生,就要借助交通系统的支持控制事态发展、维护社会稳定。因此,通过对实时数据采集、处理,智能交通云对于建设应急交通系统也是不可缺少的。
  通过把110、119、120合在一起,一旦有群众报警,联合台就可根据报警内容协调各相关部门统一指挥出警处理,在智能交通平台可提供应急联动,快速反应的服务效率,市智能交通平台根据事发地点提供绿波带,使报警、出警更加迅速、准确、高效,减少突发事件带来的损失,更好地为政府和社会服务
  5.车辆运营调度
  通过对各个区域监控的运处理,智能分析该区域的交通情况。汽车司机通过GPS或其他移动终端可以对各条线路的交通情况进行预先了解,节省不必要的时间,舒缓交通压力、提高交通质量。
  解决机场、火车站等客流量密集区域的交通混乱现象。降低出租车司机的运营成本,同时市民可以通过移动终端查询线路和联系出租车司机。从而解决出租车招客难,路人打车难的尴尬情形。
  (三)智能交通云与智慧城市
  未来的城市如何发展?如何加快经济结构转型,提升城市环境?如何在后危机时代顺利实现转型发展、创新发展、跨越发展?假如在某个路段,一辆车故障造成堵车,能否在几分钟内,就将这辆故障车拖走?假如在另一个地方,一个病人突发疾病,能否在很短时间内,就有救护车来将病人及时送往医院?某市提出了建设“智慧城市”的构想。
  “智慧城市”是创新型城市的建设,是城市现代化的高级阶段,说到底就是集中各方面智慧发展城市现代化。其中最重要的一条,就是要为城市管理和应急提供“智慧系统”,对公共卫生、交通故障、环境污染等事件能够迅速作出反应。某市打造智慧城市,可以先从智能交通入手,然后以此平台为基础,打造城市级现代化综合管理平台,让整个城市逐步“智慧”起来。
  (四)建设智能交通云的意义
  1.智能交通系统通过通过云的处理,对传统交通系统进行变革。通过提升交通系统的信息化、智能化、集成化和网络化,智能采集交通信息、流量、噪声、路面、交通事故、天气、温度等,从而保障人、车、路与环境之间的相互交流,进而提高交通系统的效率、机动性、安全性、可达性、经济性,达到保护环境、降低能耗的作用。
  2.提高道路本身和地区路网的使用效率。
  3.城市快速发展智能交通系统可以改善道路交通环境,增加道路交通系统容量。同时,还可以有效提高车辆的行车速度,减少车辆行车延误,提高受控区域的道路服务水平,进而提高地区路网的通行能力。
  4.进一步促进城市经济,尤其是区域经济的发展。
  5.交通运输业的发展对经济的发展具有重要的制约和推动作用。
  三、关键技术
  (一)智能传感与物联网技术
  智能感知和物联网技术在交通中有很大的应用前景。现在可以采用射频识别(RFID)技术,为注册的所有汽车安装上“电子标签”,使高速运行的车辆能够“被感知”,相关数据能够实时采集、整理和分析,有效解决车辆自动识别、动态监测及流量精确预测等难题;在此基础上,通过交通信号控制、出行诱导、公交信息服务等一系列交通管理及服务系统,引导交通流合理分布,实现城市交通的动态组织管理,提高交通运行效率,保障城市畅通有序。也就是说,以后汽车行驶在路上,系统都能直接感知到它,以形成数据,实时处理后再通过信号灯的控制等来引导路面交通。
  (二)大数据存储与处理云计算技术
  面对前端采集到的海量数据,如何方能有效地存储和处理成为了一件难事,因此一种能够承载大数据的存储和处理的计算技术成为了关键因素。而利用云的分布式架构,就可以将庞大的数据量分散到云中各节点之上,使得无论是读写速度,还是处理性能,都有着极大的提升,并且会随着云的规模不断扩大而无限提升。用云计算的架构来解决大数据的存储和处理成为了必然趋势。
  四、典型应用
  (一)面向公众的实时智能导航信息服务
  实时智能导航信息服务平台是将云计算资源和交通资源在集中共享的基础上,建立起统一规划、统一组织、统一管理、统一调配,使整个平台得到优化,实现满足各种交通需求的一体化智能交通物联网。
  平台通过基于总线技术的数据交换平台采集交通流、浮动车、天气等多源异构数据,获得各种交通相关信息。经由数据处理平台基于多源异构数据融合技术和GIS技术进行数据分析,得到实时交通状态和历史交通规律,通过多种信息发布媒体和渠道,为政府、企事业和个人提供多层次的交通信息服务。
  该服务平台根据服务类型及方式主要提供三种服务方式:请求、推送及消息订阅方式。六大服务领域:定位导航、实时路况、资讯服务、媒体服务、话务服务、群体服务。
  (二)城市交通智能调度与诱导系统
  城市智能交通综合指挥调度系统由中心系统暨集成管控指挥调度中心系统和交通路况采集分析处理子系统、交通诱导发布子系统、交通事件检测子系统、移动目标定位子系统、道路视频监控子系统和电子警察子系统等六个子系统构成。集成管控指挥调度中心系统完成中心平台与各子系统间和子系统相互间的集成管控及中心的指挥调度管理功能;交通路况采集分析处理子系统以多种手段对道路交通状况进行采集分析处理;交通事件检测子系统通过视频检测等方式动态检测道路交通的异常事件信息并自动报警;交通诱导发布子系统自动接收来自中心管控指挥调度平台和相关子系统的各种道路拥堵和异常事件信息并对相关路况信息进行多平台诱导发布等;道路视频监控子系统可在中心管控平台界面上实时操作监控处理来自各类摄像机等外场视频设备的图像信息;电子警察子系统实现对各种交通违法行为的自动检测和处罚等。中心系统与各子系统互相协调,共同构成一个有机的整体,实现交通管理从简单静态管理到动态智能管理的转变。
  交通诱导系统是智能交通系统(IntelligentTransportationSystem,ITS)的重要子系统之一。它是诸多高新技术(如地理信息系统、定位技术、导航技术、现代无线通信技术等)的集成,具有多种功能。利用它可帮助驾驶员迅速找到从当前位置到达目的地的最佳行驶路线,协助出行者方便地进入到原先没有去过的地方,如果有实时交通信息的支撑,交通诱导系统能够有效地引导车辆在路网中运行,减少车辆在道路上的行驶时间,并最终实现交通量在整个路网中的均匀分配。
  交通诱导系统自诞生以来,就受到了人们的普遍关注。许多发达国家如美国、德国、日本等将其列入国家研究计划,投入厂大量的人力、物力和财力对其进行研究、试验和开发。随着相关技术的成熟和系统的实用化,交通诱导系统在未来交通管理中将扮演越来越重要的角色。
  车辆诱导系统是交通综合信息平台的重要应用模块。系统建设目标是:基于交通综合信息平台及各子平台向城市居民提供出行路线引导服务,同时也向交通综合信息平台及有关部门提供实时道路交通数据,通过动态交通信息的获取及处理,引导驾驶员合理规避交通拥堵,以最佳路线到达目的地,从而达到充分利用城市路网能力,提高通行效率的目的。在研究深度上,不仅要解决系统开发初期的关键技术问题,而且要设计安装运行一批车载设备进行示范实验,实现车辆诱导信息服务(包括对特殊车辆的定位和导航服务)。
  国内外交通诱导系统研发现状交通诱导系统能有效地解决,城市交通拥挤、减少交通事故、降低空气污染、提高运输效率,发达国家非常重视车裁定位导航系统的开发和应用,现已形成了日、美、欧三足鼎立的局面。
  1.日本的典型车辆导航系统日本的导航系统以丰田公司与日本警察省、邮政省、建设省共同开发的基于全球定位系统(GPS)和道路车辆信息通信系统(VICS)的导航系统为代表。VICS是日本东京一家具有半官半民性质的交通信息处理、发布中心,它将警察部门和高速公路管理部门提供的交通堵塞、驾驶所需时间、交通事故、道路施工、车速及路线限制,以及停车场空位等信息编辑处理后及时传输给交通参与者,特别是在汽车导航车载机上以文字、图形显示。目前日本已有多家大公司研制出车载装置,如松下公司生产的KX-GA3L已在日本多种类型的车辆上得到了应用。
  2.美国的典型车辆导航系统TRAVTEK是美国有代表性的城市交通诱导系统。它以实时路线引导和服务信息系统实用化为目的,由交通管理中心、信息与服务中心、装有导航装置的车辆组成。交通管理中心进行道路交通信息的收集、管理与提供,同时还提供系统运行所必需的信息;信息服务中心收集观光设施、旅馆、饭店等为对象的各种服务信息;车载导航装置由车辆定位模块、路线选择模块及接口模块构成,可显示交通堵塞地段、事故及施工等信息的地图,以及按驾驶员需要进行的路线引导及提供服务的文字信息等。
 
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早在国家 “十五” 建设期间,科技部就提出了要在北京、上海、天津、重庆、广州、深圳、济南、青岛、杭州、中山10个城市进行智能交通示范城市建设。虽然这些城市在交通信息化建设上走在了国内很多城市前面,但目前整体发展水平仍然不高,城市交通压力仍很大。随着城市交通压力的不断增长,以及未来一些国际性会议在中国的举办,“十一五”期间,中国将真正下大力来发展城市智能交通。

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