信息采集系统解决方案

信息采集系统解决方案信息采集系统解决方案 1系统概述系统概述 信息采集是信息服务的基础 为信息处理和发布工作提供数据来源支持 信息数据来源的丰富性 准确性 实时性 覆盖度等指标是信息服务的关键一 环 对信息服务质量的影响至关重要 针对交通流信息数据 包括流量 速度 密度等 目前主要是基于微波 视频 地磁等固定车辆检测器以及浮动车等移 动式车辆检测器进行采集 各种采集方式都存在响应的利弊 针对车驾管以及 出入境数据 包括车辆信息 驾驶人信息 出入境办证进度信息等 主要是通 过和公安相关的数据库进行对接 此类信息将在信息分析处理系统进行详细介 绍 针对目前交通信息来源的多样性以及今后服务质量水平发展对信息来源种 类扩展要求 需要建设一套统一的 具备良好兼容性和前瞻性的交通信息统一 接入接口 一方面 本期项目的各种交通信息来源可以使用该接口进行数据接 入 另一方面 当新的或第三方的交通信息来源需要加入到本系统中来时 可 以使用该接口进行数据接入 不需要再次投入资源进行额外开发 统一接入接口建成后 根据各种数据来源系统的网络环境 系统技术特性 和交通流信息数据特点 开发相应的交通信息数据对接程序 逐一完成微波采 集系统 浮动车分析系统 人工采集等来源的交通信息数据采集接入 2系统架构及功能介绍系统架构及功能介绍 2 12 1统一接入接口统一接入接口 统一接入接口的建设的关键任务包括接口技术规范制定 路网路段编码规 则约定及交通信息数据结构约定等多个方面 2 1 1 接口技术规范接口技术规范 一方面由于本系统接入的交通信息数据来源多样 开发语言和系统运行的 环境均存在差异 不具备统一的技术特性 另一方面 考虑到以后可能需要接 入更多新的或第三方的信息系统作为数据来源 应当选择较成熟和通用的接口 实现技术作为本项目的交通流信息采集统一接入接口实现技术 根据目前信息系统建设的行业现状 选择 Web Service 和 TCP UDP Socket 作为数据传输接口的实现技术是较优的选择 Web Service 和 TCP UDP Socket 具 有实时性强 通用性强 应用广泛 技术支持资源丰富等优势 可以实现跨硬 件平台 跨操作系统 跨开发语言的数据传输和信息交换 项目实施时需要根据现有的信息采集系统的技术特点来具体分析 以选定 采用 Web Service 或 TCP UDP Socket 作为接口实现技术 必要时可以两种方式 并举 提供高兼容度的接口形式 为了保护接入接口及其数据传输的安全性 避免恶意攻击访问 避免恶意 数据窃取 可以使用身份认证 加密传输等技术来加以保证 统一数据采集接口的工作流程可以如下进行 开始 获得最新交通信息 登录到接入接口收到登录请求 身份验证是否 成功 数据传输 是 收到数据 数据加密 数据解密并保存 结束 建立连接收到连接请求 断开连接 是否来自合法 网络和计算机 是 断开连接 否 数 据 对 接 程 序 统 一 接 入 接 口 图图 1 统一接入接口工作流程统一接入接口工作流程 2 1 2 路段编码规则路段编码规则 必须约定一套统一的路段编码规则 才能实现系统间交通流数据相互理解 和无缝共享 路段编码规则为各个路段约定一个唯一性代号 各数据来源在上 传交通信息数据及交通信息融合处理后发布时均采用该代号来标识相应的路段 使得交通信息可以在各系统见相互理解 系统拟采用一下方式表示路段编码 1 路网节点信息路网节点信息 路网节点指路网中各路段单元的端点 通常是道路交叉口或道路的起止点 如下图所示 122123 137138139 图图 2 路网节点路网节点 图中编号为 122 123 137 138 139 点道路交叉口均为路网节点 系统拟提供的路网节点信息包含节点编号 节点名称以及节点所在地点的 经纬度信息 2 路网路段信息路网路段信息 路网路段是指交通路段密切相关的相邻路段单元的集合 路段中的各单元 交通路况会非常接近 所以在交通流信息发布中 将路段作为路况信息发布的 最小道路单位 路段编码使用其线路所经过的有序节点序列表示 如图 2 中 连接节点 122 123 139 的路段表示为 122 123 139 西往东走向 如果该路段允许双 向行驶 则东往西走向的路段表示为 139 123 122 系统你提供的路网路段信息包括路段编码 起点编码 终点编号 所在道 路名称 道路类型 路段中心线编号 路段长度 行车方向等信息项 2 1 3 交通信息数据结构交通信息数据结构 交通信息数据结构是交通信息数据的载体 尤其在通用性要求甚高的统一 接入接口中 交通信息数据结构的约定必须充分考虑各数据来源系统的特点及 其可提供的交通信息数据的具体内容和特性 一般地 微波 地磁 卡口 电警等系统均有专用的硬件设备对道路某断 面进行监测 能提供车辆通过该道路断面的真实速度 能统计制定时间段内该 道路断面的交通流量 平均车速 平均车头时距 时间占有率等指标 浮动车 交通流分析技术基于车载 GPS 终端提供的车辆定位数据来实现 一般只能跟踪 各个车辆的个体行为 用于提供各车辆所行驶的道路区间平均车速 无法采集 交通流量 车台时距或道路占有率等指标 交通信息数据建议包含以下数据项 含义含义备注备注 记录编号记录唯一编号 路段编码如 122 123 139 起始时间如 2013 10 14T15 40 38 结束时间如 2013 10 15T16 00 38 交通路况 1 交通流量单位 辆 小时 如 1411 平均时间占有率单位 取值 0 100 如 50 3 平均行车速度单位 千米 小时 如 40 2 车头时距单位 秒 信息置信度单位 取值 0 100 如 75 0 取信的源数据类型 2 备注可以为空值 1交通路况包括 未知 顺畅 缓慢 拥堵 2数据源类型包括 视频交通流数据 浮动车交通流数据 线圈交通流检测数据 微波 交通流检测数据 卡口采集交通流数据 电子警察系统采集交通流数据 人工采集数据 其他类型 2 22 2微波采集系统微波采集系统 微波交通流检测器是一种用于监测交通状况的检测器 它通过发射低能量 的连续频率调制微波信号 处理回波信号 可以检测多车道或检测区域内的车 流量 道路占有率 平均车速 长车流量等交通流参数 此信息可用隔离接触 器连接到现行的控制器或通过串行通信线路连接到其它系统 微波交通流检测 器可以应用于城市交通路口或高速公路的连续交通流信息检测 微波交通流检测器安装与路面之上 施工无需破挖路面 具有施工成本低 施工安全风险低 安装简便 维护方便的特点 交通流微波检测系统由前端微波检测单元 通信网络 中心设备等组成 其结构如下图所示 后台数据中心 微波车辆检测器 微波车辆检测器 微波车辆检测器 微波车辆检测器 中心控制计算机 中心服务器 前端外场设备 通信网络 图图 3 微波采集系统结构微波采集系统结构 安装在路面外场的微波车辆检测器工作时 将实时采集路面交通流参数 保包括车流量 车速 占有率等内容 通过通信网络回传到后台数据中心并存 放在中心服务器中 系统操作员可以通过中心控制计算机登录到中心服务器对 采集到的交通流数据进行数据查询 统计和管理等操作 微波采集系统可以通过调用本项目提供的交通流数据统一接入接口 或由 本期项目提供数据格式标准化及上传程序 将采集到的交通流数据共享给本期 项目相关系统 以实现微波交通流数据的采集功能 数据格式标准化及上传程序 微波采集系统数据交通信息统一接入接口 数据推送 数据共享接口 图图 4 数据接口设计数据接口设计 2 32 3地磁检测系统地磁检测系统 车辆本身含有的铁磁物质会对车辆存在区域的地磁信号产生影响 使车辆 存在区域的地球磁力线发生弯曲 当车辆经过传感器附近 传感器能够灵敏感 知到信号的变化 经信号分析就可以得到检测目标的相关信息 地磁检测器可 以获取地点时间 通过时间 时距 占有率 车流量 平均车速 车型 状态 通过 刹车 起步 刹车时间 起步时间 停车时间等数据 地磁检测系统包含若干个地磁检测器和一个接收器 以及一个用于转化数 据的数据处理器 系统采用的无线传感器网络基于 IEEE 802 15 4 规范的 ZigBee 技术 通常为保证无线通信网络的质量 还会配有若干通信用的中继器 地磁 检测器 接收器 中继器 数据处理器共同构成一套完整的无线地磁车辆检测 系统 系统结构如下 图图 5 地磁检测系统结构地磁检测系统结构 地磁信息采检测系统 检测点一般安装位置距离停车线 100m 以外 如需 精确测速需要每个车道安装两个检测器 通过智能数据处理器的以太网端口与 3G 路由器或光端机连接 借助蜂窝移动网络或光纤 联至控制中心平台 地磁检测系统可以通过调用本项目提供的交通流数据统一接入接口 或由 本期项目提供数据格式标准化及上传程序 将采集到的交通流数据共享给本期 项目相关系统 以实现地磁交通流数据的采集功能 数据格式标准化及上传程序 地磁检测系统数据交通信息统一接入接口 数据推送 数据共享接口 图图 6 数据接口设计数据接口设计 2 42 4视频检测系统视频检测系统 交通流信息视频检测系统主要包括视频图像采集设备 视频传输网络 交 通流视频检测器等 视频检测器采用虚拟线圈技术 利用边缘信息作为车辆的 检测特征 实时自动提取和更新背景边缘 受环境光线变化和阴影的影响较小 同时采用动态窗的方式来进行车辆计数 解决了采用以往固定窗方式进行车辆 计数时由于车辆变道而导致的错误 重复计数问题 视频检测器能对视频图像 采集设备或交通电视监视系统的视频信号自动进行检测 主要采集道路的微观 交通信息如流量 速度 占有率 车辆间距 排队长度等 适用于近景监控模 式 交通流信息视频检测系统在检测到交通事件事故时 能够快速自动报警和 自动录像 视频检测系统可以通过调用本项目提供的交通流数据统一接入接口 或由 本期项目提供数据格式标准化及上传程序 将采集到的交通流数据共享给本期 项目相关系统 以实现视频交通流数据的采集功能 数据格式标准化及上传程序 视频采集系统数据交通信息统一接入接口 数据推送 数据共享接口 图图 7 数据接口设计数据接口设计 2 52 5浮动车采集系统浮动车采集系统 基于浮动车的交通流信息采集与分析技术对于把握整个路网的交通流数据 有着极其重要的意义 浮动车分析无需安装任何固定点监测设备 使用的数据 源仅仅是浮动车的位置数据和车速数据 极大程度上降低的建设硬件投入 另 外 由于浮动车分析技术的灵活性 理论上 有浮动车行驶的道路上都可以用 该技术分析得到道路的交通状态数据 可以保证极高的交通流信息路网覆盖度 浮动车数据采集与分析模块需要具备根据车辆 GPS 定位数据和车速等信息 分析道路交通状况的功能 由于浮动车分析技术依赖 GPS 定位和车速 也有一 定的局限性 分析结果的准确性较大程度上受到 GPS 定位误差和车速检查误差 的影响 故模块具备剔除错误数据 包括错误的 GPS 定位数据和车速数据 功 能 并能根据计算时刻路段上的浮动车覆盖程度等因素来给出分析结果的置信 度 浮动车系统与传统的固定点检测方法相比 浮动车系统具有如下特点 1 覆盖面广 采集范围不再仅仅是点 线 而是面 2 投资省 浮动车系统通常结合车辆监控 调度和诱导系统建设 大 大节省了投资 3 施工难度低 施工工作量仅在于卫星定位装置的安装 难度极低 4 采集数据多样 准确 浮动车系统采集的路段平均车速 旅行时间 对于了解道路运行状况 分析拥堵原因 提供交通诱导服务等都是非常关键的 参数 5 浮动车交通流采集子系统包含三方面的主要任务 6 从外部系统接收浮动车 GPS 定位数据作为分析数据源 7 对采集到的 GPS 定位数据作分析处理 得出各路段的路况信息 8 将分析结果提供给多源交通流信息分析处理系统作进一步分析融合 浮动车交通流采集子系统主要由前端浮动车检测单元 通信网络 中心设 备等组成 中心设备主要包括数据接入服务器 数据库服务器 数据分析服务 器和数据共享服务器 如下图所示 后台数据中心 网闸防火墙 分支交换机 交换机 数据同步服务器 数据接入与共享服务器 应用服务器 数据分析服务器 数据库服务器管理服务器 前端外场设备 浮动车 浮动车 浮动车 浮动车 通信网络 图图 8 浮动车采集系统结构浮动车采集系统结构 其中数据接入与共享服务器一方面用于接收 GPS 定位数据 并将接收到的 数据存放到数据库服务器中为后续处理分析提供数据源 另一方面 负责向子 系统外界 主要是多源交通流信息分析处理系统 提供分析结果数据的访问接 口 通过相关接口将分析结果共享给其他子系统或外部系统 管理服务器为浮动车分析系统提供管理支持 供系统管理和维护人员对系 统进行运行状态跟踪和故障排除 监控其他服务器的运行情况 数据分析服务器用于部署浮动车数据分析处理过程中需要的各类分析分析 程序 负责对原始 GPS 数据进行验证 筛选 校正 并进行地图匹配以及分析 得到路段车速和旅行时间估算 数据库服务器为子系统提供数据存储和访问服务 存储的数据内容包括原 始 GPS 定位数据 分析过程中间数据以及分析结果数据 由于浮动车分析系统 需要处理的数据量大 数据库服务器的性能在很大程度上影响系统的分析容量 浮动车数据采集模块主要对外提供数据采集接口和数据共享接口 数据格式标准化及上传格式 浮动车交通流采集子系统交通信息统一接入接口 数据收集接口数据共享接口 图图 9 接口设计接口设计 1 数据采集接口 数据采集接口 数据采集接口为浮动车交通流采集子系统的上行接口 其目的在于从系统 外部接收浮动车 GPS 定位数据 为浮动车交通流数据分析和路况提取提供最原 始的数据来源 2 数据共享接口 数据共享接口 数据共享接口为浮动车交通流采集子系统的下行接口 其目的在于向子系 统外界共享浮动车交通流采集分析结果 通过交通信息统一接入接口将数据共 享到交通信息融合 处理模块 2 62 6人工采集数据人工采集数据 系统提供人机交互界面来录入人工采集的交通流量数据 支持逐项填写 支持基于已有的格式或新约定的文件格式进行导入导出操作 人工采集流量数据处理程序 人工采集的流量数据交通信息