北京市智能交通系统项目设计方案.doc

北京市智能交通系统建设项目设计方案 浙江宇视科技有限公司 1 北京市智能交通系统建设 项目设计方案 浙江宇视科技有限公司 2013 年 5 月 25 日 北京市智能交通系统建设项目设计方案 浙江宇视科技有限公司 2 目 录 第第 1 章章需求分析需求分析 8 1 1项目需求分析 8 1 1 1总体需求分析 8 1 1 2功能需求分析 11 1 1 3性能需求分析 15 1 1 4资源需求分析 15 1 1 5环境需求分析 18 1 1 6总体数据需求 19 第第 2 章章系统总体设计系统总体设计 21 2 1系统项目组成 21 2 2系统逻辑结构 23 2 2 1系统环境 外部实体清单 23 2 2 2用户定义 23 2 2 3总体逻辑结构 24 2 2 4第一层逻辑结构 25 2 2 5第二层逻辑结构 27 4 2 5 2 1 视频监视视频监视 27 4 2 5 2 2 交通数据采集交通数据采集 27 2 3系统物理结构 29 2 3 1总体结构设计 29 2 3 2软件结构设计 30 4 3 2 1 1 系统边界系统边界 30 4 3 2 1 2 系统层次分解系统层次分解 31 4 3 2 1 3 系统软件架构设计系统软件架构设计 32 2 3 3硬件结构设计 34 北京市智能交通系统建设项目设计方案 浙江宇视科技有限公司 3 第第 3 章章综合信息系统集成平台设计综合信息系统集成平台设计 37 3 1概述 37 3 2系统建设目标 37 3 3系统建设层次 38 3 4技术选择 40 3 4 1概述 40 3 4 2软件开发技术 41 3 5综合信息系统集成平台的功能设计 49 3 5 1功能模块结构 49 3 5 2功能模块设计 50 3 5 3基于PGIS集成展示 58 3 5 4集成指挥调度 61 3 5 5预案方案管理 67 3 6平台非功能性设计 68 3 6 1系统数据精度要求 68 3 6 2时间响应特性要求 68 3 6 3系统容量 69 3 7平台内部接口设计 70 3 7 1接口图 70 3 7 2接口功能描述 70 3 8与非公安信息系统的数据交换平台 72 3 8 1对外联系目标及对策 72 3 8 2对外联系背景 72 3 8 3总体实现概要 73 3 8 4数据安全交换网关 75 第第 4 章章电子警察系统电子警察系统 76 4 1系统概况 76 4 2布点选择 76 4 2 1选择策略 76 北京市智能交通系统建设项目设计方案 浙江宇视科技有限公司 4 4 2 2选择原则 76 4 3系统技术路线 77 4 3 1前端设备技术分析 77 4 3 2技术路线定型 91 4 4系统结构 93 4 4 1路口单元 93 4 4 2中心管理单元设计 105 4 5系统功能设计 107 4 5 1前端系统功能 107 4 5 2监控中心功能 108 4 6系统接口设计 117 4 6 1电子警察系统违法数据与平台间的接口 118 4 6 2电警视频监控系统数据与平台间的接口 118 第第 5 章章测速卡口系统测速卡口系统 120 5 1系统概况 120 5 2布点选择 120 5 2 1选择策略 120 5 3技术路线 121 5 3 1前端设备技术路线 121 5 3 2中心系统设计路线 128 5 3 3技术方案定型 129 5 4系统结构 130 5 4 1前端系统 132 5 4 2中心管理系统 135 5 5系统功能设计 135 5 5 1前端设备功能 135 5 5 2中心系统功能 139 5 6系统接口设计 155 5 6 1卡口系统违法数据与平台间的接口 156 北京市智能交通系统建设项目设计方案 浙江宇视科技有限公司 5 5 6 2卡口视频监控系统数据与平台间的接口 156 第第 6 章章视频监控视频监控子系统子系统 158 6 1系统概述 158 6 1 1设计范围 158 6 1 2系统构成 158 6 2技术路线分析 159 6 2 1HD SDI 159 6 2 2IP高清监控 161 6 2 3HD SDI高清与IP网络高清的对比 162 6 2 4IP监控系统架构对比 162 6 2 5技术路线选型 166 6 3安装点选择 166 6 3 1设备定点原则 166 6 3 2系统结构设计 166 6 4视频管理平台设计 167 6 4 1视频监控系统管理平台 167 6 4 2监控系统功能 180 第第 7 章章交通诱导交通诱导子系统子系统 191 7 1系统概述 191 7 1 1设计范围 192 7 1 2系统构成 192 7 2安装点选择 193 7 2 1选点策略 193 7 2 2选择原则 193 7 3系统总体结构设计 194 7 4系统功能设计 194 7 4 1可变情报板信息发布 194 7 4 2网站 交通电台等信息发布 195 7 4 3多级控制和发布 196 北京市智能交通系统建设项目设计方案 浙江宇视科技有限公司 6 7 4 4远程管理功能 196 7 4 5故障消息报警处理 196 7 5系统接口设计 196 7 6中心交通信息采集诱导发布系统软件设计 197 7 6 1系统软件主要特点 197 7 6 2软件架构 197 7 6 3软件模块结构 199 7 6 4软件使用和开发环境 201 7 6 5软件主要功能设计 201 第第 8 章章物联网技术智能交通中的应用方案物联网技术智能交通中的应用方案 207 8 1系统建设背景 207 8 2系统建设的必要性 208 8 2 1套牌车的背景和危害 208 8 2 2套牌车的现有鉴定手段 208 8 2 3系统建设的目标 209 8 3系统总体设计 209 8 3 1系统概述 209 8 3 2系统设计思路 209 8 4RFID 射频识别系统 210 8 5高清智能卡口系统 212 8 5 1总体设计思路 212 8 5 2系统整体设计 213 8 6车载移动监察平台 214 8 7云技术后台软件 216 第第 9 章章交通信息服务方案设计交通信息服务方案设计 218 9 1建设背景 218 9 1 1出行者对于交通信息服务的需求 218 9 1 2交通信息服务国家政策 219 9 1 3交通信息服务企业参与状况 222 北京市智能交通系统建设项目设计方案 浙江宇视科技有限公司 7 9 1 4交通信息服务技术条件状态 223 9 1 5交通信息服务行业发展 224 9 2北京市交通信息服务需求 225 9 2 1北京市交通信息服务的目标客户 225 9 2 2北京市交通信息服务内容 226 9 2 3北京市交通信息服务形式 226 9 2 4北京市交通信息服务行业现状 227 9 2 5北京市交通信息服务可持续发展模式 228 9 3交通信息服务技术及数据采集来源 228 9 4北京交通信息服务市场 229 9 4 1政府引导交通服务的市场机会 229 9 4 2政府监管企业运营模式 230 9 4 3交通信息服务的社会效益 230 9 5北京交通信息服务初步设计方案 231 9 5 1系统建设概述 231 9 5 2系统建设原则 232 9 5 3系统设计依据 233 9 5 4系统总体设计 237 9 5 5平台系统建设方案 246 北京市智能交通系统建设项目设计方案 浙江宇视科技有限公司 8 第 1 章 需求分析 1 1 项目需求分析 交通工程就是将人 车 路以及与此紧密相关的环境因素综合在统一体系中进行考虑 目的是提供更为安全 舒适 经济 便捷的交通方式 同时保证社会的效率 公平 和睦 并减少对自然环境的危害 解决城市交通问题 也就是解决人 车 路和环境的矛盾 常 用的方法有 一是控制需要 最直接的就是限制车辆的增长 优化交通结构 二增加供给 大力发展公共交通和修路 改善出行条件 但由于北京市人口 车辆基数大 交通拥堵严 重 因此交通问题的解决 在一定程度上还要依靠先进的交通管理管理措施和先进的控制 技术手段 应用图像智能 信息采集 数据传输等高新技术 采用物联网技术手段 结合大数据 BIG DATA 应用 按照系统工程的原理 将交通信号控制系统 视频监控系统 交通 信息管理系统 通信系统和交通诱导系统 警力调配等有机地结合为一体 充分发挥系统 的整体效益 建立具有数据采集和处理能力 决策能力和组织协调指挥能力的科学化与智 能化的交通指挥系统 能有效提高交通安全系数 减少交通拥挤 充分提高现行路网的通 行能力 真正实现安全 快速 高效和低公害的现代化交通 是解决北京市区道路问题有 效而经济的途径 1 1 1 总体需求分析 一方面实现对所有进出市区车辆和市内通行车辆的全面监控记录及严重交通违法行为 的抓拍 对违法 犯罪人员起到了震慑作用 降低了北京市整体的涉车发案率 为北京市 的社会经济发展创造良好的环境 使人民出行感到了更加安全 从而达到了建设的预期目 的 另一方面 在先进的快速交通道路网络条件下 通过本项目建设工作合理组织规划交 通流 完善道路交通管理设施 提高交通参与者的现代化交通意识 以道路交通有序 畅 通 安全以及交通管理规范服务 快速反应和决策指挥为目标 通过制定一个全面的技术 方案 以信息技术为主导 以计算机通信网络和高效指挥控制管理为基础 初步建成集高 北京市智能交通系统建设项目设计方案 浙江宇视科技有限公司 9 新技术应用为一体的适合于北京市快速道路交通特点的 具有高效快捷的交通数据采集处 理能力 决策能力和组织协调指挥能力的综合道路交通管理系统 实现交通管理指挥现代 化 管理数字化 信息网络化 把北京市道路交通管理水平提升到全国的一流水准 北京市交警是北京市道路交通行政管理的执行机构 结合交警机关办公室和执勤大队 的业务工作范围 北京市交警的主要业务应包括 交通行政管理 负责对全市道路交通的规划 交通秩序及地方性法规的制定 执行 对已颁布实施的交通法规工作的检查 指导 监督 对交通违章车辆及驾驶员的处理 对 各单位执法情况的管理 检查 指导和监督等 交通指挥管理 负责对道路交通的监控 指挥 交通秩序维护 重大活动的交通安全 警卫 交通事故接处警管理等 交通事故管理 负责对交通事故的勘察 定性与处理 对交通事故案件的管理 统计 分析和预测 对交通事故案件处理情况进行指导 检查 监督和审批 对交通事故当事车 辆和驾驶员的处理 对交通事故档案的管理 交通科技管理 负责市内交通信号系统 视频监控系统 指挥中心 计算机网络系统 城市道路交通设施的建设 日常管理 维护和维修 负责支队在交通管理工作和日常办公 中引入和应用先进的技术和管理方式 各交通路口信号控制 流量检测分析 路口 路段 渠化设计 机动车辆管理 负责对全市机动车辆档案 牌照 车辆行驶证 新车审核注册建档 机动车年检 车辆档案变更 牌照报失 车辆改装管理等 机动车驾驶员管理 负责全市机动车驾驶员报名考试和档案管理 驾驶证制发 驾驶 员年审 驾驶员培训及安全教育 驾驶证报失管理等 支队日常办公管理 负责支队文件收发 会议 档案 财务 交通宣传 法制教育 思想教育 业务培训 后勤管理等 由于是城市智能交通系统 那么必须掌握城市的地形 道路分布等信息 这就需要地 北京市智能交通系统建设项目设计方案 浙江宇视科技有限公司 10 理信息系统 GIS 作为整个系统的支撑 为交通管理提供信息 如果从需求的角度来看 北京智能交通系统建设工程的总体需求包括信息服务层 指 挥决策层 业务功能层 数据信息层 网络通讯层这五个层次 涉及交通系统的管理模式 和系统运作的各个环节 构成北京市智能交通系统建设工程需求的总体框架 如下图所示 图 1 1 总体需求 其描述如下 信息服务层信息服务层 将经过分析处理的信息通过诱导屏 交通广播电台 经过分析处理的信息通过诱导屏 交通广播电台 Internet 交通信交通信 息发布息发布 互联网发布 移动终端发布 互联网发布 移动终端发布等途径及时 准确 广泛地发布出去 引导交通流趋 向优化 为人们出行提供决策指导 指挥决策层 指挥决策层 指挥中心将采集来的各种信息进行融合 对交通系统状况做出分析与 预测 通过优化调度与协调控制进行决策支持 对交通事故与紧急事件做出及时的响应与 处理 对全局进行指挥 北京市智能交通系统建设项目设计方案 浙江宇视科技有限公司 11 业务功能层 业务功能层 包含了智能交通系统及城市 ITS 管理的各种业务 如交通监控 电子 警察 卡口 交通流量监测 警员与车辆定位 交通接处警 交通事故管理 警务管理等 等 数据信息层 数据信息层 用平台承载交通管理综合信息与非公安信息系统相关的数据 支持多 种与交通相关信息的组织与集成 网络通讯层 网络通讯层 构建一个覆盖整个系统的网络 包括中心的局域网 也包括城域网 现场的控制网 还有公安专网及与 Internet 的接入 如果我们站在指挥中心的立场上 又可以将整个系统分解为三个部分 首先 有许多信息输入 比如指挥中心通过各视频点 电子警察等获取信息 同时指 挥中心还要受理事故信息 接警信息 车驾管信息等 这些就构成了系统的信息采集 即 输入部分 其次 输入进来的信息要进行处理 也就构成了信息决策部分 比如视频 交通流量 等信号采集进来要进行处理 根据其所表示的含义进行统计分析 决策 合理地进行调度 同时也要做好内部的日常办公 最后 信息控制 也就是系统的输出 比如通过交通诱导屏 互联网 移动终端等方 式直观输出 或者调配警力执行任务 对交通事件进行处理等 总之 北京市智能交通系统工程的总体需求包括信息采集层 信息决策层 信息控制 层这三个层次 涉及交通系统的管理模式和系统运作的各个环节 构成本工程需求的总体 框架 1 1 2 功能需求分析 系统集成 指信息系统的集成 从本质上讲是处理与数据流和存储有关的事情 功能 的集成才是获得利益的要素 集成系统大部分的数据模型把过程重组为不同的集合体 它 们不总是与现成的商业软件的功能范围完全兼容 系统集成的一个任务是恰当地选择现成 北京市智能交通系统建设项目设计方案 浙江宇视科技有限公司 12 的商业软件进行组合并避免间隙或重叠 也就是进行软件的无缝接合 智能交通系统的关智能交通系统的关 键问题需要功能的集成 根据键问题需要功能的集成 根据北京市智能交通系统建设北京市智能交通系统建设工程总体设计任务的要求 其需求工程总体设计任务的要求 其需求 可概括如下 可概括如下 交通信息采集 交通信息采集 信息是交通系统运行情况分析 判断 交通控制 指挥及管理的基础 一个完整 高效的智能交通指挥系统首先需要一个高效而准确的信息采集系统 实时而准 确地采集各类交通相关信息 交通信息处理和分析 交通信息处理和分析 交通信息采集系统所得到的只是原始而粗糙的数据和信息 需 要通过各类信息处理系统 将原始的数据和信息层次化 结构化 集成化和语义化 变成 能够为人们所理解和使用的有效信息 为交通指挥管理 交通决策和交通诱导服务 交通信息发布 交通信息发布 建立智能交通管理指挥系统的重要目的之一 就是将实时或历史交通 信息及时准确地发布到交通管理者 驾驶员 出行者 交通研究人员及相关政府机构当中 供他们分析 研究和判断 进而采取相应的策略对交通系统进行调整或调整自身的交通行 为 从而优化整个交通系统的运行 信息交换 信息交换 在智能交通管理指挥系统中 涉及到多个子系统 多个单位和部门 这些 子系统 单位和部门都有自身的信息采集 处理和应用系统 也就是一个个相对独立的信 息 孤岛 因此 必须通过信息交换将这些信息 孤岛 联系起来 实现信息在整个系 统乃至全社会范围内的共享 安全和紧急事件响应和处理 安全和紧急事件响应和处理 保障交通安全及紧急事件的及时响应和处理是交警支队 的基本职责之一 通过对各类交通信息采集系统所采集信息的分析和判断 规范交通秩序 预测交通事故发生的危险性 采取各种措施预防事故的发生 在事故发生后 及时采取行 动进行事故的处理 疏导交通 把事故带来的影响降低到最低程度 交通法规监督与执行 交通法规监督与执行 在当前我国公民法律意识 特别是在遵守交通法规方面的意识 还普遍比较淡薄的情况下 进行交通法规执行情况的监督和正常的交通执法 处罚和处理 加强执法检查 在维护正常的交通秩序 保障人民的生命财产安全方面发挥重要作用 交通指挥与管理正面临着一场微妙而又不可避免的变化 旧的指挥方式已不再合适 北京市智能交通系统建设项目设计方案 浙江宇视科技有限公司 13 被接受 交通的指挥不再由计划来驱动 而是由交通状况和需求来拉动 指挥部门为 了得到更好的管理效果 必须关注两个关键的问题 将系统内部所有的职能部门集成为一个系统 可以在系统内有规律的 自由地交换数据 为此 我们将整个系统分为三个层次 支队级 大队级 现场控制级 如下图所示 交通预测 地理信息 长远规划 状况分析 云图 大队级综合管理 决策支持交通监控 办公和日常业务警力调度 支队级决策管理 决策支持 综合指挥 现场控制 视频采集电子警察信号灯控制视频采集 交通车流 支队一级主要进行决策管理 由指挥中心完成 通过对地理信息 社会信息 政策信 息和各大队送来的交通管理信息等各种信息进行处理 完成决策支持和综合指挥 大队一 级分布于各个大队 进行交通监控 警力调度 处警管理 日常业务等功能 现场控制层是指各个路口的现场设备监控 共包括信号灯 电子警察 卡口 视频监 控设备四种 传递的信号有视频 检测数据和控制数据 包括违章信息等 等 决策 管理 控制的三级功能结构 既有分工又有合作 体现了合理的集中与分散 图 1 2 总体功能需求 北京市智能交通系统建设项目设计方案 浙江宇视科技有限公司 14 使整个交通管理系统构成一个有机的整体 使系统功能结构更加清晰 一方面 随着北京市交通的日益繁忙 对交通指挥管理提出了更高的要求 从而也产 生了大量的信息需求 另一方面 当前信息技术的迅速发展 客观上也为交通信息的大规 模 多渠道采集和处理提供了条件 因而可以把所需要的信息分为如下几大类 交通流信息 包括车流量 平均车速 密度 道路占用率 交通视频图像信息 分布于各个重要路口的摄像机采集的交通视频图像信息 交通事故信息 事故发生的时间 地点 原因 当事人 相关图片或录像 处理措施 等信息 交通违章信息 违章的时间 地点 违章事实 当事人 相关图片或录像 处理情况 车辆及驾驶员信息 车辆型号 图片 牌照 单位等信息 驾驶员姓名 性别 照片 驾照 单位等信息 接处警信息 报警时间 地点 警情描述 处警措施等 移动车辆及人员信息 警务车辆及交警的地理位置 交警姓名 编号 职务等 地理信息 包括北京市电子地图 地理位置图和街道分布图 以显示道路交通 重要 建筑物地理位置等 完备的城市交通地理信息 包括城区 街路 管线 信号设施 标准 标线 相关工程或建筑 信号机 摄像头 电子警察 主要网络节点及设备的位置信息等 天气信息 温度 湿度 雨雪 风向 风速 风力 能见度等 北京市智能交通系统建设工程的一个核心功能是信息集成 依靠这些信息 系统才得 以确保指挥部门根据交管需求 做出正确响应 指导指挥部门进行决策 科学管理 使整 个系统处于最优状态 取得最佳的管理效果和经济社会效益 北京市智能交通系统建设项目设计方案 浙江宇视科技有限公司 15 1 1 3 性能需求分析 北京市智能交通系统建设工程的性能需求可描述如下 智能交通建设的目标是提供高效 有序 规范的交通管理 要达到这个目标 要确定 明确的计划和调度方案 将目标转化为实施方案 对信息进行分析 并将最后的结果反馈 给最初的决策制订过程 使整个智能交通系统通过网络连接到一起 集成了覆盖整个城市的交通信息 以指挥 中心为核心 能够方便地了解各处的交通信息 办公和日常事务实现规范化 集成化 电子化 使交警支队 大队的工作步入规范化 高效化轨道 智能交通系统面临的挑战是如何找到获得最大经济社会效益的途径 然而由于交通管 理许多信息还不能获得 调度还没有精确的数学方法 交通情况还有许多突发的不可预知 的因素 为解决这些不确定和 软 问题 需要使用很多新技术 如专家系统 神经网络 数据整合 物联网应用 云计算技术 大数据整合等 这些技术不是用于替代人 而是用 于帮助人们做出决策 为对交通情况做出快速相应 这需要建立系统模型 并提供模型修正的可能性 实现包含交通流检测 信号控制在内的现场信号采集和控制 具备安全 准确 可靠 的性能 1 1 4 资源需求分析 北京市智能交通系统建设工程在系统集成中将使用多种不同的软件工具 其中多数与 数据规范 交换 通信协议和人 机界面等标准有关 下面只关注与数据库存储数据 网 络传输数据 信息平台交换数据有关的三个主要的技术资源 北京市智能交通系统建设项目设计方案 浙江宇视科技有限公司 16 数据库技术资源 城市交通的信息系统需要方便 快速地存取大量的信息条的组合 数据库是提供这种 有效的存储的理想工具 关系数据库系统 RDBS 主要用于存储城市交通信息系统各子 系统所使用的经营和结构化的信息 如交通网络的拓扑表达法在不同的层次 可以用不同 的细致度来表达 包括数据融合和子系统调度等 北京市智能交通系统建设工程中的信息 系统还包含多个不同的 RDBS 它们的相互关系 整个集成系统与各子系统的关系 以及 它们与实时数据库的关系是北京市智能交通系统建设工程系统结构框架的主题 是系统集 成实践的一部分 从系统集成的观点看 信息存储需要满足以下一些要求 1 信息的存储只能是一次的 如要在更多的地方存储 对用户应是透明的 2 信息存储应当是安全的 必须有适当的备份与恢复程序 以保护由于意外删除而造 成的损失 防止未经授权的使用 防止未经授权修改对安全造成危害的数据改动 3 信息存储必须是有效的 一个结构好的 RDBS 对系统集成来说是关键的前提条件 有效的 RDBS 可用性对原始数据的存储是重要的 数据需要压缩以降低对硬盘的需求 硬盘必须是可靠的以减少存储的费用 合适的数据细致度和存储时间范围对过程数据的统 计分析是必要的 当把存储的原始数据处理成有用的信息之前 必须考虑到过程的动态特 性 数据的细致度和存储时间的考虑不能为此而付出过高的数据存储代价 网络技术资源需求 除了数据库技术外 网络技术又是北京市智能交通系统建设工程的一个关键因素 北 京市智能交通系统建设工程的网络是指信息系统网络 信息系统网络支撑大量的信息传递 包括数据 声音和图像 从发展的眼光看 现场的交警也将从通信的进步中受益 如可以 在现场直接了解到有关交通状况中的相关数据 以指导自己的现场指挥 网络设计首要的 事情是进行详细的数据流分析 数据的来源与目的地 数据存储节点 北京市智能交通系统建设项目设计方案 浙江宇视科技有限公司 17 不同节点的数据交换的频率 数据交换量的大小 平均值与峰值 同时使用的用户的数量 存取限制的要求 对加密的要求和与外部系统联系的接口 对噪音的灵敏度 数据交换的类型 包括声音 数据 图像 可靠性的要求 现在的网络技在性能和费用方面都已有非常巨大的进步 因此可以将城市交通所有的 支撑与决策中心集成在一个网络中 包括信息管理中心 指挥中心 技术服务 维护中心 等 唯一要考虑的问题是适当地确定网络的容量 尤其是带宽 信息交换平台 各个子系统之间需要通过网络传输数据 但软件之间的数据不仅量大 而且性质各异 因而随着信息系统的种类 数量以及它们之间的共享规模的越来越大 数据共享 软件共 享 软件版本升级 客户端逻辑功能扩展 数据安全性等诸多问题日益显现出来 这急需 我们建设一个信息交换平台 在用户服务层 应用服务层和数据服务层构成的三层结构中 信息交换平台就充当了应用服务层的作用 采用中间件 或称组件 技术予以实现 这种平台化的体系结构有着如下一些优点 开发采用面向对象技术 具有良好的可扩展性和升级能力 由于三层结构体系避免了各种前端软件直接连接数据库 为系统的安全性提供了体 系结构上的保证 北京市智能交通系统建设项目设计方案 浙江宇视科技有限公司 18 良好的系统健壮性 良好的系统可维护性和可管理性 在数据库技术 网络技术和信息平台技术的支撑下 通过获取数量众多 性质各异的 定量 半定量 定义 语义 不同模式的 不同深度和不同层次的信息 以完成整个交通 系统的全过程控制与决策任务 各类信息的获取 分类 容错 融合处理及评价工作任务 很重 可以借助人工智能 神经网络 模糊逻辑 基于概率的证据理论 粗糙集理论等多 方面的智能化技术的研究成果 这将有利于北京市智能交通系统建设工程的建设 1 1 5 环境需求分析 从前面的分析可以看到北京市智能交通系统建设支撑环境应当包括数据库系统和网络 系统 只有在这两个支撑环境的支持下 才能实现北京市智能交通系统的各种功能 北京市智能交通系统建设系统涉及的数据很多 领域很广 既有大量的视频 语音 文档等数据 又有许多多样化的管理控制信息 既有需要快速处理的现场数据 又有需要 定期进行分析的统计数据 按照响应处理的时间和部门级别可以将它们大致分为三类 如 下图所示 北京市智能交通系统建设项目设计方案 浙江宇视科技有限公司 19 图 1 3 系统数据种类分布图 1 1 6 总体数据需求 第一类是决策系统的数据 它们用于进行辅助分析和辅助决策 处理时间较长 至少 是一天以上 涉及的部门也主要是指挥中心 第二类是管理指挥调度系统的数据 这里面既包括交通监控 警力调度 事故处理 接处警 诱导信息 车辆信息 驾驶员信息等业务数据 又包括财务 人事 文档等办公 数据 这类数据的处理时间在一天之内 主要由支队和大队处理 第三类是点控 线控 面控的控制系统数据 由于它们处在现场 需要迅速处理 保 证交通控制的快速 及时响应 所以它们的时间范围在分秒级别 所谓的点 线 面是指 路口 街道和地区 这类数据包括视频采集 电子警察 卡口三种设备的采集数据和信号 灯 诱导牌等的发布数据 可见 智能交通管理指挥系统的数据量十分庞大 这就使得数据的管理显得尤为重要 数据库系统是交通综合指挥和管理的基础 它提供系统所需的所有数据和文档 因而 北京市智能交通系统建设项目设计方案 浙江宇视科技有限公司 20 必须包含关系型数据库和文档型数据库 关系数据库系统用来支持用户可以不依赖时间与 身份通过查询管理器获得所需要进程的数据 在人们试图查找各种信息 以理解和改善系 统的性能时 查询是挖掘数据的有力的工具 根据交警业务的交叉分析 数据又分为基础数据和派生数据两个层次 其中基础数据 是交警工作的基本数据 包括地理信息 交通流量数据 机动车辆数据 驾驶员数据等 派生数据包括各类统计分析生成的数据等 智能交通指挥中心 的数据 特别是以上所 述的基础数据非常珍贵和重要 需要考虑容灾备份问题 同时数据库的存放位置对计算机 网络的流量均衡具有重大影响 也是网络安全和系统安全需要考虑的重要因素 基于上述考虑 指挥中心内部的各个子系统和各执勤大队均分散管理各自的有关数据 同时 支队指挥中心还管理和备份各中心子系统 执勤大队子系统中重要和常用的数据 以提高可靠性 并减少因支队及各执勤大队之间频繁进行数据通信所造成的延时 由此 系统集成环境数据管理结构如图 3 所示 无线集群 电话系统 城区光纤网 移动通讯 指挥中心局域网 基层单位n 子数据库 中心子系统n 子数据库 基层单位2 子数据库 中心子系统1 子数据库 基层单位1 中心子系统2 子数据库 日常事物管理 指挥中心 保密授权管理 集中式数据库 数据备份库 子数据库 重要数据管理系统 DDN 图 1 4 系统集成环境数据管理结构 北京市智能交通系统建设项目设计方案 浙江宇视科技有限公司 21 第 2 章 系统总体设计 2 1 系统项目组成 北京市智能交通系统平台 即北京市智能交通管理系统 BJ ITMS Intelligent Transportation Management System 是把道路 车辆等基础设施和电子 信息 通信等信 息技术以及科学的管理策略结合起来 达到有效地控制交通设施 给交通使用者提供有用 的情报 保障安全 便利的通行 为了提高整个交通系统的效率 智能交通管理指挥系统 为驾驶员 步行者 运行 管理者提供多种形式的服务 ITMS 包括城市交通管理的方方面面 下图是 ITMS 所可能包括的系统构成及组织形式 本项目仅涉及其中部分系统的设计和建设 图 2 1 ITMS 项目构成图 ITMS 结构模块构成 换另外一个角度来分析 ITMS 的组成 下图是 ITMS 的结构模块 图 北京市智能交通系统建设项目设计方案 浙江宇视科技有限公司 22 图 2 2 ITMS 模块构成图 可见 ITMS 是有很多模块组成的 如下表 图 2 3 系统模块表 北京市智能交通系统建设项目设计方案 浙江宇视科技有限公司 23 2 2 系统逻辑结构 2 2 1 系统环境 外部实体清单 BJ ITMS 与外部各系统的联系 主要是通过建设中的北京市智能交通指挥中心进行来 实现的 实体名称说明 民警交警支队 交警大队在职交通警察的统称 值班员指挥中心 交通调度中心系统用户的统称 支队中心交警支队交通指挥中心 市民可能使用到系统的出行者 驾驶人的统称 分局中心北京市公安局指挥中心 系统与外部联系实体列表 特殊说明 为保证公安信息系统数据的安全性和保密性 BJ ITMS 的外场系统和调度室计算机网 络之间进行网络上的隔离 需要通过有物理隔离措施的数据交换系统进行数据交换 2 2 2 用户定义 本部分对系统建成后的用户进行描述 用户 类别 角色名称简单说明 交通调度交通调度 值班领导负责辖区内重大警情 大型活动的交通调度 值班主任负责辖区内日常的交通调度工作 在授权范围履行 交通调度职责 监控员主要是通过视频监视系统辖区交通状况和突发事件 情况 信息采集和发布员在交通调度过程中采集和发布交通信息 接处警员负责接收非 110 来源的警情 监督 协调 指挥大 队接处警工作 指挥中心 违法抓拍员通过视频监控抓拍交通违法行为 视频监视视频监视 维护相关人员 系统配置与系统管理 对供应商进行协调 进行系统设施的管理 北京市智能交通系统建设项目设计方案 浙江宇视科技有限公司 24 使用者相关人员 对交通状况进行监控 对事故多发路段和出路口等进行监控 系统用户列表 2 2 3 总体逻辑结构 BJ ITMS 系统逻辑结构 以数据流图 DFD 和关联数据字典为表达方式 是系统分 析阶段的重要工具 也是表达系统分析成果的重要手段 总体逻辑结构主要表达 BJ ITMS 系统与系统外部实体的数据流关系 数据流图 PY ITMS 值班员 交警支队 民警 市民 出行者 车 主与驾驶员 领导 D0 10资源配置信息 D0 11资源配置要求 D0 08现场处警信息查询 预留 电子警察后台 处理系统 D0 06交通调度指令 D0 07外场控制指令 D0 12决策支持信息 预留 D0 01交通信息 支队交通调度 中心 D0 03交通监控信息 D0 04警情处置报告 D0 02交通警情信息 D0 09现场报告 D0 05交通违法事 件证据信息 信号控制 D0 13信号相位信息 D0 14设备工作信息 分局 D0 15 视频信息 系统顶层数据流图 数据字典 编 号 数据名主要属性 D0 01交通信息通过可变情报板 互联网门户网站 微博等方式发 布的交通信息 BD ITMS 北京市智能交通系统建设项目设计方案 浙江宇视科技有限公司 25 D0 02交通警情信息交通警情单号 110 报警流水号 报警时间 报警 人姓名 报警电话 报警电话地点 案发时间 报 警点代码 案发地点 规范地址 规范地址代码 所属单位代码 增援中队代码 所属辖区代码 案 件对象 警情性质 警情性质代码 警情类型 案 件等级 警情阶段 警情内容 处理单位 接处 警接到时间 接警员 优先级别 派警时间 到达 时间 处警情况 是否出水 是否虚警 操作日志 地点位置等 D0 03交通监控信息视频监控设备所监视的影像信息 D0 04警情处置报告根据处警过程 填写的交通警情信息 见 D0 2 包括 110 警情流水号 处警大队编号 处警民警 编号 处警民警姓名 到达现场时间 处理过程描 述 处理结果描述 警情级别 警情类别 警情地 点 处理结束时间等 D0 05交通违法事件证据信息电子警察 视频监视所抓牌的超速 变线等交通违 法事件证据信息 D0 06 交通调度指令 D0 07外场控制指令 值班员操作的统称 D0 08现场处警信息查询现场处警时所需查询的信息 包括车驾管 被盗抢 警力资源分布等信息的查询 预留 D0 09现场报告民警通过对讲机 电台 电话的方式的口头报告 D0 10资源配置信息指挥中心通过 BJ ITMS 掌握警力资源 交通设施资 源情况 D0 11资源配置要求指挥中心操作 BJ ITMS 进行警力资源管理 交通设 施管理 D0 12决策支持信息决策支持用的统计分析信息 预留 D0 13信号相位信息主要是下载和上传信号控制设备相位信息 D0 14设备工作信息主要是上传设备工作状态信息 D0 15视频信息与分局共享 8 路视频信息 系统顶层数据字典 2 2 4 第一层逻辑结构 第一层逻辑结构主要表达 BJ ITMS 系统内部各业务域间的数据流关系 功能模块组成 根据对前面的业务分析 为完成以上业务需求 BJ ITMS 系统需至少由以下几大功能 模块组成 北京市智能交通系统建设项目设计方案 浙江宇视科技有限公司 26 1 交通调度 主要实现对外场系统集中控制 主要是通过在指挥中心实现对闭路电视监控系统 交通流检测系统 视频监控系统 治安卡口系统 信号控制系统的集中控制 通过使用事件驱动处理机制实现交通警情的处置 使用交通警情单来跟踪交通警情 处置的全过程 包括交通警情获知 交通警情排队 交通警情分派 交通警情处 置及记录 交通警情关闭 并通过交通警情单实现支队指挥中心 支队交通调度 中心等单位的警情信息共享 通过使用任务驱动处理机制实现警保卫交通调度任务 道路施工交通调度 周期 性交通拥堵交通调度 即值班员针对具体任务制定预案 方案或者根据支队交通调 度中心制定的预案 方案 在合适的时候启动 并在系统的辅助下通过执行预案 方案来完成交通调度任务 2 交通监控诱导 通过信号控制设备 事件检测 视频监控设备 信息采集设备实现对交通信息的监控 采集 发布等功能 3 警力资源管理 实现勤务安排和执勤岗位信息维护功能 具体包括记录每个警员 组织 清障车的 勤务安排 如执勤时间 管辖区域 执勤岗位 备勤地点等内容 并对各种岗 位信息 如管辖范围 警区和重点执勤岗位 警卫路线岗位 保卫区域岗位等 进行维护 警用装备管理 主要实现对警用装备的管理功能 能够维护装备基本信息 记录 使用人和领用时间 跟踪使用的过程 4 交通设施管理 对外场设施 包括视频监控设备 信息采集设备 电子警察设备 固定式和移动 式 治安卡口设备和信号控制设备等外场设备信息进行维护 对外场设施的故障信息进行统一监控和维护管理 5 非现场执法 北京市智能交通系统建设项目设计方案 浙江宇视科技有限公司 27 包括信息采集 信息处理 系统远程设置 违法信息接收 解密 设备检测 设备状态 故障信息查询 交通违法证据数据审核处理 2 2 5 第二层逻辑结构 第二层逻辑结构主要表达系统各业务域内部各功能模块各自的数据流关系 交通集中调度 功能模块组成 交通集中调度主要通过对外场系统 设备集中控制 通过使用事件驱动处理机制和任务 驱动处理机制实现交通调度任务 其主要功能模块包括 交通监控和诱导 4 2 5 2 1 视频监视 功能模块组成 视频监视主要是提供通过控制视频监控来发现拥堵 交通事故 治安 突发事件等警 情或对警情进行确认等服务 功能包括对摄像头控制 频道切换 设备配置 故障信息采 集等 主要功能如下 1 摄像头控制 包括锁定控制 云台控制 镜头控制等方面 2 频道切换 包括频道切换锁定和频道切换控制 3 设备配置 包括故障 状态信息的采集间隔 4 故障信息采集 采集闭路电视设备所发出的故障信息 4 2 5 2 2 交通数据采集 功能模块组成 交通流信息采集主要实现对交通流数据的采集 处理 统计以及数据存储以及对外场 设备各种运行参数的配置 主要功能包括 数据采集 北京市智能交通系统建设项目设计方案 浙江宇视科技有限公司 28 原始数据处理 故障自检 参数配置 数据查询与统计 警力资源管理 实时记录每个民警 组织 大型装备的在特定时间段内的岗位安排变动情况及装备使用 情况 功能模块组成 警力资源管理包括对交警民警 警用装备 勤务安排的统一管理 并为交通调度和辅 助决策提供支持 警力资源管理主要包括以下功能模块 民警信息的维护 勤务管理 警 用装备的管理等 1 民警信息的维护 主要是对交警民警所在组织的基本信息进行维护 维护的结果可 供勤务安排 警用装备的领用 交通调度等操作时查询和调用 2 勤务管理 主要是记录民警 清障车 中队等在特定时间段的执勤岗位 并对重要的执 勤岗位信息 警区信息等进行维护 3 警用装备的管理 主要是对交警所使用的各种警用装备的使用 领用 情况等进行 记录和跟踪 交通设施管理 功能模块组成 交通设施管理主要是对外场设施 包括视频监控设备 信息采集设备等分布信息进行 维护 并对外场设施的故障进行统一监控和维护管理 其功能模块组成如下 1 交通设施基础数据管理 对外场设施属性 供应商或维护单位信息等基础信息进行 统一维护 2 交通设施部署管理 对外场设施的分布 管辖单位等部署信息进行统一维护 北京市智能交通系统建设项目设计方案 浙江宇视科技有限公司 29 3 交通设施故障信息采集 提供各种便捷的交通设施报障手段 对报障结果能进行及 时方便的汇总 4 交通设施维护管理 对设施故障的维护过程进行统一管理 非现场执法 功能模块组成 非现场执法是指采用固定或移动 超速自动监控设备 或 视频监视 等采集设备 对交通违法行为进行记录 获取交通违法信息 经过预处理和复核确认交通违法信息的有 效性之后 认定违法事实 包括信息采集 信息处理 系统远程设置 违法信息接收 解密 设备检测 设备状态故障信息查询 2 3 系统物理结构 2 3 1 总体结构设计 系统总体结构是一个系统的基础性组织框架 它阐明系统的功能 构成 系统环境及 彼此之间逻辑关系和协作关系 北京市智能交通系统建设项目设计方案 浙江宇视科技有限公司 30 系统会聚交换机磁磁盘盘阵阵列列 千千兆兆以以太太网网口口 解解码码器器 LAN 服务器 服务器 服务器 中心设备 IP网络 摄像机 光纤收发器 光纤收发器 违法抓拍 控制机 光纤收发器 光纤收发器 工业交换机 摄像机 编码器 光纤收发器 光纤收发器 串口服务器微波检测器 IP网络 摄像机 光纤收发器 光纤收发器 违法抓拍 控制机 光纤收发器 光纤收发器 工业交换机 摄像机编码器 光纤收发器 光纤收发器串口服务器 微波检测器 DLP大屏幕显示 视频信号 前端汇聚交换机前端汇聚交换机 光纤交换机 数字视频矩阵 解解码码器器 视频IPSAN存储设备 监视器 监视器 视频信号 硬盘录象机 百百兆兆以以太太网网口口 外场设备 交通流 事件检测 控控制制键键盘盘 PC 通信设备 2 3 2 软件结构设计 系统软件架构设计 4 3 2 1 1 系统边界 系统外部关联关系图 北京市智能交通系统建设项目设计方案 浙江宇视科技有限公司 31 BJ ITMS 是北京交警大队的一个重要项目 BJ ITMS 通过各种接口来实现与众多公安 网内 公安网外各个应用系统的联接 4 3 2 1 2 系统层次分解 集成指挥调度系统 数据采集 设备控制层 VDSVES事件检测CCTV卡口 交通信息处理核心 服务子系统 信息数据处理核心业务层 电子地图系统 综合信息系统集成平台 信号控制移动指挥 系统内部各子系统层次图 如上图所示 系统划分为两个层次 分别是 信息数据处理核心业务层 该层完成 BJ ITMS 的核心业务逻辑处理 它包含的是综合信息系统指挥中心 综合信 息系统指挥中心是一个 BJ ITMS 核心应用子系统的集合 它包含了集成指挥调度系统 交 通信息处理核心服务等子系统 大屏幕控制系统以及地图数据 主要完成对交通信息数据 的集中融合处理 包括交通流量计算 交通拥堵判断和突发事件判断等复杂运算 对交通 数据和交通警情的展现 控制和管理等功能 数据采集 设备控制层 它负责及时采集所有外场硬件设备的检测数据和故障报警信息 并进行初步的处理 然后交付给上层的信息数据处理核心业务层 同时它又准确及时地把控制指令发送到控制 设备 该层的特点是不涉及业务处理 只负责数据的快速及时采集与设备的快速准确控制 北京市智能交通系统建设项目设计方案 浙江宇视科技有限公司 32 4 3 2 1 3 系统软件架构设计 在系统分解和系统边界划分的基础上 可以推导出系统软件功能架构如下图所示 系 统软件功能架构图也是系统层次分解图的进一步细化描述 系统软件功能架构说明 1 系统软件功能架构图着重描述 BJ ITMS 的软件构成和各个重要构件 业务子系统 的关联协作关系 2 综合信息系统集成平台是 BJ ITMS 的核心子系统 并包涵集成调度系统和交通信息 处理核心服务等系统 综合信息集成平台一方面与交通调度中心对接 实现警情共享和协 同处警 并通过交通信息核心处理服务集成各个外场子系统 另一方面 通过消息 功能 调用和数据共享等方式直接集成内部的任务管理 警力资源调度管理 外场交通设施管理 辅助支队指挥中心人员进行交通调度 3 综合信息集成平台实现了对各外场子系统 交通流量检测子系统 交通视频监控子 系统 交通诱导子系统 电子警察 治安卡口子系统 的统一数据采集 然后将采集到的 各种交通数据融合换算成各种道路交通信息 进行综合交通调度 还有外场设备的统一控 制和管理 它打断各业务系统与各外场设备的直接偶合关系 使各业务子系统能控制各外 场设备的同时 又不需要关心具体设备的特性 系统软件部署设计 4 3 2 2 1 系统软件部署图 北京市智能交通系统建设项目设计方案 浙江宇视科技有限公司 33 中中心心应应用用服服务务器器 部部署署的的系系统统 模模块块 集成指挥调度子系统 交通信息处理核心服务 运运行行环环境境 对象中间件服务器 消息中间件服务器 Web服务器 UNIX VDS子子系系统统 外外场场设设备备服服务务器器 部部署署的的系系统统 模模块块 交通信息采集子系统 交通信息采集子系统接口软 件 运运行行环环境境 Windows 2003 Server 外场内网系统 中中心心数数据据库库服服务务器器 数数据据库库实实例例 表表空空间间 集成管控软件 交通信息处理核心服务 运运行行环环境境 Oracle 10g Database UNIX VMS外外场场设设备备 服服务务器器 部部署署的的系系统统 模模块块 交通诱导子系统设备管理软 件 交通诱导子系统通信 接口软 件 运运行行环环境境 Windows 2003 Server 中心系统 VES外外网网 服服务务器器 部部署署的的系系统统 模模块块 电子警察子系统软件 电子警察子系统接口软件 运运行行环环境境 Window