智能交通系统解决方案.doc

目录一、前言2二、总体设计41设计目标42设计原则43系统总体架构5三、交通状态信息系统71交通视频监控子系统72交通地理信息子系统83车辆定位子系统84122事故报警子系统9四、智能决策系统10五、管理执行系统111交通信息控制子系统112交通事故处理子系统113交通诱导子系统124紧急车辆援助系统125运营车辆调度子系统126辅助交通信息系统12六、交通通信系统14七、GH-ITS智能交通监控系统15八、公司简介22一、 前言交通涉及到两大领域，即高速公路和城市交通。无论是发达国家，还是发展中国家，都毫不例外地承受着不断恶化的交通的困扰。随着经济的高速发展，我国的车辆拥有量及道路交通量急剧增加，但随之而来的是城市中交通拥挤，堵塞路段、路口逐年增多，交通秩序日趋恶化，交通事故率逐年上升，城市中机动车平均时速逐年下降，出行时间延长，机动车低速及怠速行驶带来更大的燃油消耗和更严重的环境污染，交通拥挤堵塞和交通事故造成的经济损失，按国际通用算法，每年高达2千亿元以上。造成这种状况的原因是多方面的，主要表现在：l 交通流量大，道路供给少，车辆和道路的发展不平衡；混合交通严重，各种交通方式（非机动车、行人）相互干扰，降低了道路通行能力；l 交通组织缺乏科学性，交通工程与交通管理设施缺乏；l 交通管理手段落后，未很好地采用科学技术实现交通全面管理。l 交通管理在交通运输系统中有着举足轻重的作用。高速发展的经济，落后的交通设施和管理手段，使得我国交通管理工作面临严峻的挑战。目前，美国、欧洲和日本等发达国家，围绕综合治理城市交通问题，开展了广泛的研究，并已经开始投入实际运用。根据日本的计算，采用智能交通系统（ITS，Intelligent Transportation System）后,2025年交通事故将减少50%，平均车速将提高10公里/小时,交通堵塞现象完全消除，由此可以减少56亿小时/年的时间损失和12.3兆日元/年的经济损失，燃油消耗降低25%，二氧化碳含量降低15%；欧洲采用ITS技术可以减少5550 5600亿欧元的交通事故、交通堵塞和环境污染等经济损失，以及增加1000亿欧元的市场规模。智能交通更是被写入了我国的十五规划。十五综合交通体系发展规划中明确指出：我国交通运输发展的长期战略目标是以市场经济为导向，以可持续发展为前提，建立客运快速化和货运物流化的智能型综合交通运输体系。建立智能交通指挥中心，是认真贯彻党中央、国务院以及公安部提出的“科教报警”的战略决策，加强公安交通管理现代化、正规化建设的一项重要举措。近几年来，许多城市的公安交通管理部门在当地党委、政府和公安机关的关怀和支持下，充分利用现代科学技术管理道路交通，积极筹建交通指挥中心。截至2002年年底，全国80%的大中城市的公安交通管理部门都建成了不同规模的集电视监控、信号控制、有线和无线通讯、调度指挥等系统的交通指挥中心。实践证明，交通指挥中心在科学组织交通、提高现有道路通行能力、协调处置突发性事件、缓解交通堵塞、增强交警快速反应能力等方面发挥着重要作用。ITS已经成为新世纪世界道路交通的发展趋势和现代化城市的标志，其核心是解决道路交通的问题，其实质是高新技术在交通领域的集成应用。如果说因特网改变了人们的思维方式，那么智能交通将改变人们的生活方式。GH-ITS智能交通系统解决方案是大唐高鸿数据网络技术股份有限公司为数字城市的发展提供服务与解决方案的重要组成部分。GH-ITS支持交通监控、指挥和管理等多种业务，实现了交通管理的集成化、信息化和智能化。它完成了交通管理从简单静态管理到智能动态管理的转变，便于交通静态及动态信息在最大范围内、最大限度地被出行者、司机、交通管理者、交通研究人员及其它政府机构共享和利用。二、 总体设计所谓的智能交通系统是将先进的现代信息技术、数据通讯传输技术、电子传感技术、自动控制技术、计算机处理技术等应用于交通运输，从而实现各种运输方式发展规划的现代化，决策的科学化和管理的智能化。目前，在国家不可能拿出很多资金修建道路，改善城市交通“硬环境”的情况下，根据各个城市的具体情况，因地制宜，依靠科技进步，尽量采用最先进的技术，开发智能交通系统，充分发挥现有路网的效率，缓解城市交通拥挤堵塞是一种投入少、见效快的有效途径。1 设计目标按照系统工程原理，将交通信号控制系统、电视监视系统、交通信息管理系统、通信系统、交通诱导系统等有机地结合为一个整体，充分发挥系统的整体效益，建立具有数据采集、处理能力、决策能力和组织协调、指挥能力的科学、高效的交通指挥运行机制。1) 及时接收和处理紧急电话和交通事故报警。2) 科学地调度管辖区域内的警力、紧急救援和路障清理力量，快速处置紧急事件和交通事故。3) 对管辖区域内的交通状况实施检测、监视，有效地组织交通流。4) 自动采集、分析、处理、发布管辖区内的主要交通管理信息，合理地分配信息资源。5) 有效监测管辖区内的交通行为，为纠正交通违章提供可靠依据。2 设计原则利用高新技术将传统的交通系统改造成信息化、智能化、社会化的新型交通系统。使交通基础设施能够发挥最大的效能，从而获得巨大的社会经济效益。主要表现在：提高交通的安全水平：提高道路网的通行能力和提高汽车运输生产率和经济效益。从实际出发，因地制宜，选择“适用技术”，合理配置资源；确保系统的先进性、安全性、开放性和可扩展性，使其在一定时期内能满足交通管理业务发展对信息技术的需要。1) 整体结构合理，具有高可靠性和实用性。2) 各分系统之间的技术应充分集成，做到信息的采集、传输、处理的有机结合。3) 接警、处警和对各种交通信息的处理及时、准确，具有较强的辅助决策和指挥调度能力。4) 与市局指挥中心、急救中心、消防指挥中心等相关机构保持渠道畅通，使信息快速交换、高度共享，便于协调指挥。3 系统总体架构智能交通系统主要由4个分系统组成：l 交通状态信息系统l 智能决策系统l 管理执行系统l 交通通信系统其总体架构如下图所示：ITS系统架构ITS指挥中心实图三、 交通状态信息系统1 交通视频监控子系统负责提供管辖区内交通流的时空分布信息和交通状况的直观图像信息。它能够支持交通信息检测、电子警察等主要功能。l 交通信息检测：视频监控是现代交通系统中最主要的交通监测数据来源之一，其中包含关于被监测路段交通状况的丰富信息。利用视频检测技术和线圈检测技术，可以实现对高速公路、城市干道上各种交通信息的准确检测和自动采集，为交通分析、指挥、调度提供可靠的第一手资料，包括车流量、道路占有率、平均速度、车辆密度、车辆分类以及判断塞车和事故等。所有统计参数的检测都是实时完成的。l 电子警察：“电子警察”作为视频监控系统的一个全新应用，在城市交通的管理当中扮演着越来越重要的角色。电子警察系统由前台自动取证设备和后台违章信息处罚管理设备构成。通过视频检测、线圈检测、雷达检测等多种检测手段，电子警察可以实现：车辆闯红灯监测、车辆超速检测、车辆逆行违章检测、道路卡口系统、车牌自动识别等重要功能，同时还能与122交通报警系统等其它交通系统进行联动。基于视频监控的电子警察，系统灵活性极强，可以根据需要设置在任何路段；它以数字照片的形式自动记录超速车辆的特征，包括车型、牌照号码、车速以及违章时间、地点等其它参数，记录信息丰富，证据充分；采用近红外低照度摄像机可以实现全天候的监控。2 交通地理信息子系统负责提供管辖区内路网结构、交通管理设施、警力配备、事故处理、紧急救援、路障清理部门分布、大型交通流集散场地分布等信息。交通地理信息子系统（GIS-T）是地理信息系统技术（GIS）在交通领域的延伸，是GIS与多种交通信息分析和处理技术的集成。作为现代化交通管理的基础，城市交通地理信息系统为交通指挥、交通规划、交通建设、交通疏导管理的组织与指挥等提供直观的准确的信息，为指挥者决策提供科学的依据。交通地理信息系统是以城市交通路网的地理位置为坐标，按地理和属性特性对交通现状进行查询和分析。该系统可以与其它设备连接，如：道路的可变标志、车载系统以及全球卫星定位系统等，形成闭环控制系统。城市交通地理信息系统主要应用在城市管理和交通运输方面，在城市的交通管理中，利用地理信息系统可以很直观地反映一个城市的交通状态，如果把城市交通控制系统与地理信息系统进行连接，就可以看到整个城市的车辆流向、车辆行驶速度、拥挤程度、信号灯的变化等。也可以利用地理信息系统与其它应用系统的数据库进行连接，如交通事故统计分析系统、交通违章管理系统、城市道路规划系统等，那么地理信息系统使用它丰富的地图特性，在地图上显示出一个城市或一个地区的交通事故分布、交通违章分布、道路的现状和道路规划情况 ，可以为交通决策机关提供一个直观的分析窗口，看一看交通事故的发生地点是否有设计不合理的地方，如交通标志问题、路面问题等，对交通管理人员有一个辅助的决策参考。3 车辆定位子系统负责提供特种车辆的位置信息。全球定位系统又称GPS(Global Positioning System)系统。全球定位系统在车辆管理上的应用，被称作车辆定位系统。GPS系统由空间星座、用户接收设备、无线数据通讯设备和地面监视控制设备四部分组成。空间星座是由美国发射的运行在2.2万公里上空六条准同步轨道上的24颗卫星。它可以覆盖全球，由这24颗卫星发出可供全球、全天候、三维立体、实时边疆和高精度的卫星导航定位信号。用户接收装置只需要接到24颗卫星中的其中三颗卫星信号，就可以确定接收机所处位置的准确数据，这些数据信息通过无线数据传输系统传送到控制指挥中心，由控制指挥中心的设备进行数据分析与处理，并通过中心系统配置的地理信息系统和高分辨率电子显示器，将用户接收机的实时位置显示在电子地图上。GPS系统应用在交通管理方面，可以将道路网上的车辆实时位置、运行轨迹准确地反映在控制中心的电子地图上，犹如给道路交通管理者增添了一双千里眼，实时监视着道路网上的车辆流向、流量、流速、密度、路网负荷程度等各种交通信息。GPS系统与城市交通信号控制系统、交通地理信息系统、交通情报信息系统相连接可以进行实时的交通信号控制，交通诱导和交通流组织优化，从而达到充分利用路网、缩短车辆旅行时间、降低行车延误、减少车辆空驶、保障行车安全、提高道路通行能力的目的。GPS系统还可以用于执行紧急任务的车辆定位、指挥、调度、救援和管理。GPS系统能提供全球、全天候、三维立体、实时连续和高精度的卫星导航定位，而且保密性好、成本低、使用方便。随着GPS技术的日趋完善，车辆定位系统将成为改善城市交通，提高道路服务水平不可缺少的重要技术手段。4 122事故报警子系统负责提供管辖区内突发性交通事故和其他紧急事件信息。发生道路交通事故时，事故当事人，知情人应在第一时间报警，全国统一交通事故免费报警电话号码是“122” 。122报警系统采用计算机接处警，实现报、接、处警一体化，实现本地网联动报警。无论用户用普通有线电话、移动电话、或者小灵通手机拨打“122”交通事故报警服务台，事故发生地辖区交通事故处理部门警务人员都会立即响应。和交通视频监控子系统、交通地理信息子系统、以及车辆定位子系统相结合，可以对122灵活组网，形成一个综合接处警指挥中心。四、 智能决策系统交通智能决策系统主要指计算机根据收集的交通数据资料，智能地规划交通策略，配置交通信号，并形成不同交通策略的数据比较资料，帮助交管人员科学地、策略地管理交通。智能决策系统是ITS的大脑，它根据信息系统提供的各类交通信息，结合各种车流模型，预测交通拥挤状况，实时对调度指挥方案进行优化决策；同时可根据特殊工作需要，由人工直接进行干预，合理调度交通执行系统的各种疏导手段；智能决策系统帮助交通主管部门实现快速反应决策，完成统一调度与指挥，以建立新一代的智能化城市交通指挥系统，实现城市交通的智能化。五、 管理执行系统1 交通指挥信息子系统通过计算机和网络技术将各种信息源的各类动、静态交通信息有机地集合为一体，形成具有统一标准、覆盖范围广泛、调度指挥方案决策快捷的交通指挥信息系统。它以地理信息综合数据库和电子地图为主要平台，紧密集成交通信号控制系统、交通电视监视系统、交通通信系统、交通辅助信息系统、交通诱导系统、交通违章实时监测系统、“”事故报警系统等各种子系统，使各子系统的功能集中于各指挥工位。在各个指挥工位上都能通过电子地图上各种辅助显示和控制图标，获取各种动静态交通信息，全面掌握监控区域内的交通状况，再智能决策系统的帮助下，对系统的运行实施干预。当发生交通堵塞和突发事件时，交通疏导软件系统能根据预先输入的疏导方案或系统自动生成疏导方案，快速疏导交通。系统可根据实际交通需求，对交通信号控制参数进行优化控制，由指挥中心发出命令进行特殊控制，主要有：绿波控制，在特殊情况下，如警卫、消防、救护、抢险等，信号灯按预定的路线进行绿波推进，以保证车辆畅通无阻；单点控制，各路口的信号灯由各路口交通信号控制机独立控制；闪光控制，信号灯黄灯按一定的频率闪烁，向车辆和行人发出警告或提示；指定相位控制，根据路口交通需求，由指挥中心发出命令控制信号相位的执行时间，以及控制城市道路与高等级公路出入口的匝道和室外可变情报板，进行交通疏导。2 交通事故处理子系统交通事故处理子系统为道路交通事故处理的各个环节提供信息化的业务办公平台，实现各业务环节的信息管理和流程化信息处理，为各级领导的决策提供强有力的参考。它通过交通状态信息系统获取事故现场数据；事故现场勘测完成的主要任务是现场测量（包括事故现场定位测量及事故现场各事故元素的测量）、绘制现场图、拍摄现场照片等，事故过程分析以事故现场勘测的结果为依据，分析事故发生的原因及过程。该系统可以快速更新到掌上电脑（PDA），还可以结合无线传输、GPS、城市GIS等形成有处理中心的交通事故监管系统。3 交通诱导子系统交通诱导信息系统通过可变信息板，出行服务信息系统，GPS导航系统，泊车引导系统等各种传播途径，为出行者发送实时性的交通状态和建议，以疏散阻塞，帮助人们快速、安全地抵达目的地。出行服务信息系统是通过广播、电视、电话、Internet等多种手段，扩散实时性的交通信息和建议，同时提供天气预报、预定房间等服务的系统。GPS导航系统显示车辆的实时位置，并能根据目的地，语音提示前进方向。泊车引导系统要求大型停车场在入口处以醒目的标志，提示空余车位的数量和位置，引导人们泊车，及自动收费的系统。从宏观上来说，通过交通诱导，可以优化交通流在整个路网的分配，大大提高路网的运行效率。4 紧急车辆援助系统紧急车辆援助系统是为警车、消防车、救护车在执行公务时，为其提供绿波信号，帮助其快速抵达目的地的系统。便于更好地调配指挥警力、减少出警时间、选择最优出警和警卫线路5 运营车辆调度子系统运营车辆调度系统包括商用车辆运营系统和公共交通运营系统，一般的做法是在营运车辆上安装GPS定位器和无线电台，让它们每隔一定周期向监控中心发送一次定位数据。监控中心可以据此了解营运车辆的位置、状态和分布态势，从而相应地作出调度，保证商用车辆的安全和高效运营；或将此信息送往相应的公交车站，供乘客参考，方便人们选用经济、快速的公共交通工具。6 辅助交通信息系统它包括电子收费系统（ETC）、车驾管理信息系统、违章管理信息系统和被盗车辆检查系统。电子收费系统可以借助于磁卡、IC卡、非接触式IC卡，实现收费的无纸化和快速化。车驾管理系统是指对汽车和驾驶执照发证、年审的计算机化管理。违章管理信息系统根据交通动态数据库的资料，对违章汽车和驾驶员依法执行扣车或扣证。被盗车辆检查系统使用先进的计算机模式识别技术，自动检查通过车道的车牌号码，核对被盗车辆。六、 交通通信系统通信系统是沟通信息系统、决策系统和执行系统，使之有机协调运行的枢纽。交通通信系统的主要功能是为指挥系统各组成部分之间信息、指令的有效、快速、准确传输提供通路，主要由有线通信网、无线通信网、数据通信网，视频通信网以及互联网组成。l 有线通信网根据市公安交通管理业务的需要，实现交通指挥中心与上级机关、支队各业务主管部门、基层大队、主要执勤点、控制路口及重要户外设备安装点之间的通信联络。l 无线通信网实现指挥中心与各主要执勤点及移动巡警的对话及数据传输，FAX收发，GPS信号传输，要求主要城区能覆盖98以上，县区覆盖80以上，可通率大于90。l 数据通信网主要为交通信号控制系统、交通电视监视系统与户外设备进行通信联络提供低速链路。l 视频通信网为电视监视系统视频信号的传输提供道路，通常采用光纤通信系统结合数字中继技术。l 互联网（Internet）为交通信息的发布和查询提供了最普遍和快捷的方式。七、 GH-ITS智能交通监控系统城市交通管理及指挥系统的一个重要特点是多级管理。按照编制和级别大致可以分为交通中队、交通大队、交通支队、交管局指挥中心等。在传统的城市交通监控系统中，上述各部门通常只对自己辖区内的城市道路进行监控和管理，各部门之间缺乏有效的监控及信息交换手段，使统一管理和指挥比较困难。大唐高鸿数据网络技术股份有限公司针对城市交通监控推出了一揽子解决方案，包括各路口及主干线的视频信号及各类数据的上传；各中队、大队与指挥中心的视频信号、各类数据及信息的共享。（1） 路口及主干线信号的上传GH-VNX数字非压缩光端机传输方式方案1：GH-VNX数字非压缩光端机传输方式城市交通监控及管理的基础就是各路口及主干线上传的视频信号及各类数据。部分路口与所属交通中队或交通指挥中心有光缆连接，对于这部分路口信号的传输，我们采用GH-NX系列数字非压缩光端机来完成。随着交通路口信号的多样化，交通路口除了视频信号外还有其他信号需要传输，一个交通路口目前所需的信号如下：l 路口摄像机l PTZ控制l 电子警察信号l 路口交通红绿灯信号传输l 交通信号诱导屏l 中心对路口的广播l 交通路口现场指挥人员与指挥中心人员的对讲GH-VNX系列光端机提供的接口为：单纤传输1路或者2路视频+3路双向数据+2路双向音频+1路以太网；同时，光端机具备网络功能可以在未来的应用中对相关设备进行升级从而降低了总成本。方案2：GH-VOX自愈环网络传输方式在城市道路中采用点对点的结构实现视频图像的传输不是一件轻松的事件。除此之外，设备的价格也比较昂贵，每传输一路图像，就需要一对光发射/接收机和一对数十公里的光缆。高速公路上的监视系统也遇到同样的情况。每个监视点必须保留一对光缆，费用比较昂贵。目前部分主干线已经完成了光缆的铺设，部分重要路口、路段与所属中队或指挥中心已经通过光纤形成了网络结构。这部分路口路段的信号上传我们建议采用基于时分复用的光纤传输系统GH-VOX。GH-VOX系统的主要特点是所有的监视点只用一对光缆串连起来，也可采用光纤自愈环路串连，组成结构十分灵活。一对光缆可沿城市道路或高速路铺设，每1个或2个监视点可安装一台VOX设备。摄像机直接接入该设备，通过光纤送到监控中心。摄像机云台控制信号由监控中心发出，经设备输出控制云台的转动。可以根据道路监控不同的应用需求，还可通过数据通道传输交通可变信息，交通信号控制信息等。设备也支持语音通信功能，适合做紧急电话之用。这种传输方式的优点是:节省光纤资源,相较于传统的点对点设备，占用的拓扑路径最短；多种业务综合接入,可满足各种不同业务的需要；传输距离长,单系统最远可达1800公里；高品质的图像质量,高清晰度，无马赛克现象；多种组网方式,即可形成强大的环网保护，又可以形成多节点链网；方便的扩容能力,插卡式结构，配置灵活；大容量传输特性,一对光纤上可传输多达上百路视音频信号; 强大的后台管理软件，故障自我诊断。通过GH-VNX和GH-VOX的组合，可以完成将各路口的信息的上传经过第一级传输后，各路口的视频信号及各类数据全部集中到所属辖区的第一级交通管理指挥中心。GH-VOX自愈环网络传输方式（2） 各级交通指挥中心的视频信号互传及数据共享第一级交通指挥中心将辖区内的各路口上传的视频信号送入视频监控系统进行监控，将各类数据信号送入信息采集处理系统进行处理。同时各下级指挥中心与上级区域指挥中心需要实现各类信息共享。各下级中队（指挥中心）与上级大队（上级指挥中心）之间的信息及数据交换可通过GH-VOX155系统实现，GH-VOX155系统内部传输总带宽为155M，最多可以容纳30路高质量的音视频信号同时传输，并支持从系统带宽中提供异步数据传输通道、以太网数据传输通道、E1数据传输通道、电话话务传输通道等多种业务接口。采用GH-VOX155系统通过2芯光纤将各中队与所属大队形成链网或环网，各中队与所属大队之间可以实现以下信息共享：l 各节点所有视频信息均可在任何一点解压缩输出，且支持多点同时解压缩输出同1路图像，各中心同时观看互不影响。l 视频的管理可随时通过网管软件配置，由上级单位统一管理。l 各节点通过GH-VOX系统提供的以太网口连接，即可组成一个内部专网，实现内部以太网数据传输，各点管理系统可以方便的交换数据。l 各节点的前端报警信号、电子警察信息等异步数据可以通过GH-VOX系统提供的异步数据接口互通，各点之间可以根据需要进行数据共享式管理。各节点可以通过VOX系统提供的E1接口外接电话交换机，实现系统内部电话互通，提高保密性和安全性。各节点可以实现音视频信号的双向传输，实现会议电视功能，只需在各点增加1块视频板即可。（3）各大队与局级交通指挥中心的信息共享各大队交通指挥中心对自己辖区内的交通信息进行管理和指挥，同时根据需要将部分信息上传至上级交通管理指挥中心。局交管局可对整个系统内各点的状况及信息进行统一管理和调度。最高级中心之间的信息交换及共享可通过GH-VOX622系统实现。在系统传输过程中，GH-VOX622系统平滑兼容GH-VOX155，使GH-VOX155成为GH-VOX622系统的光分支，通过光分支直接把图像传输到监控总中心，并且与分中心同时观看图像，互不干扰。在GH-VOX155向GH-VOX622升级的过程中，只需在大队级中心增加1台GH-VOX622设备，将原有的GH-VOX155设备通过光分支接入622设备作为整个系统的光分支即可实现全网的信息共享。中队及前端通过155系统向622系统的升级，即可自动扩展入整个622网络，不需要增加任何设备。在局级指挥中心通过GH-VOX622系统可以将中心需要的所有信息全部输出，整个622系统内所有的信息都可以实现共享，其分配及权限的设置可由网管软件统一管理。GH-VOX622系统内部传输总带宽为622M，最多可以容纳126路高质量的音视频信号同时传输，并支持从系统带宽中提供异步数据传输通道、以太网数据传输通道、E1数据传输通道、电话话务传输通道等多种业务接口。采用GH-VOX622系统，可以通过光分支的方式将各中队、所属大队与局级管理中心全部连接到1个网络中，系统中所有节点通过网管软件的配置和管理可以实现以下信息共享：各节点的所有视频信息均可在任何一点解压缩输出，且支持多点同时解压缩输出同1路图像，各中心同时观看互不影响。l 视频的管理可随时通过网管软件配置，由上级单位统一管理。l 各节点通过GH-VOX系统提供的以太网口连接，即可组成一个内部专网，实现内部以太网数据传输，各点管理系统可以方便的交换数据。l 各节点的前端报警信号、电子警察信息等异步数据可以通过VOX系统提供的异步数据接口互通，各点之间可以根据需要进行数据共享式管理。各节点可以通过VOX系统提供的E1接口外接电话交换机，实现系统内部电话互通，提高保密性和安全性。l 各节点可以实现音视频信号的双向传输，实现会议电视功能，只需在各点增加1块视频板即可。通过GH-VOX155系统向GH-VOX622系统的升级，可以实现整个城市交通指挥系统的统一管理、多