1、信息采集系統(tǒng)解決方案1系統(tǒng)概述信息采集是信息服務(wù)的基礎(chǔ)，為信息處理和發(fā)布工作提供數(shù)據(jù)來源支持。信息數(shù)據(jù)來源的豐富性、準(zhǔn)確性、實時性、覆蓋度等指標(biāo)是信息服務(wù)的關(guān)鍵一環(huán)，對信息服務(wù)質(zhì)量的影響至關(guān)重要。針對交通流信息數(shù)據(jù)，包括流量、速度、密度等，目前主要是基于微波、視頻、地磁等固定車輛檢測器以及浮動車等移動式車輛檢測器進行采集，各種采集方式都存在響應(yīng)的利弊。針對車駕管以及出入境數(shù)據(jù)，包括車輛信息、駕駛?cè)诵畔ⅰ⒊鋈刖侈k證進度信息等，主要是通過和公安相關(guān)的數(shù)據(jù)庫進行對接，此類信息將在信息分析處理系統(tǒng)進行詳細介紹。針對目前交通信息來源的多樣性以及今后服務(wù)質(zhì)量水平發(fā)展對信息來源種類擴展要求，需要建設(shè)一套統(tǒng)一

2、的，具備良好兼容性和前瞻性的交通信息統(tǒng)一接入接口。一方面，本期項目的各種交通信息來源可以使用該接口進行數(shù)據(jù)接入，另一方面，當(dāng)新的或第三方的交通信息來源需要加入到本系統(tǒng)中來時，可以使用該接口進行數(shù)據(jù)接入，不需要再次投入資源進行額外開發(fā)。統(tǒng)一接入接口建成后，根據(jù)各種數(shù)據(jù)來源系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境、系統(tǒng)技術(shù)特性和交通流信息數(shù)據(jù)特點，開發(fā)相應(yīng)的交通信息數(shù)據(jù)對接程序，逐一完成微波采集系統(tǒng)、浮動車分析系統(tǒng)、人工采集等來源的交通信息數(shù)據(jù)采集接入。2系統(tǒng)架構(gòu)及功能介紹2.1 統(tǒng)一接入接口統(tǒng)一接入接口的建設(shè)的關(guān)鍵任務(wù)包括接口技術(shù)規(guī)范制定、路網(wǎng)路段編碼規(guī)則約定及交通信息數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)約定等多個方面。2.1.1 接口技術(shù)規(guī)范一方

3、面由于本系統(tǒng)接入的交通信息數(shù)據(jù)來源多樣，開發(fā)語言和系統(tǒng)運行的環(huán)境均存在差異，不具備統(tǒng)一的技術(shù)特性；另一方面，考慮到以后可能需要接入更多新的或第三方的信息系統(tǒng)作為數(shù)據(jù)來源，應(yīng)當(dāng)選擇較成熟和通用的接口實現(xiàn)技術(shù)作為本項目的交通流信息采集統(tǒng)一接入接口實現(xiàn)技術(shù)。根據(jù)目前信息系統(tǒng)建設(shè)的行業(yè)現(xiàn)狀，選擇WebService和TCP/UDPSocket作為數(shù)據(jù)傳輸接口的實現(xiàn)技術(shù)是較優(yōu)的選擇。WebService和TCP/UDPSocket具有實時性強、通用性強、應(yīng)用廣泛、技術(shù)支持資源豐富等優(yōu)勢，可以實現(xiàn)跨硬件平臺、跨操作系統(tǒng)、跨開發(fā)語言的數(shù)據(jù)傳輸和信息交換。項目實施時需要根據(jù)現(xiàn)有的信息采集系統(tǒng)的技術(shù)特點來具體分

4、析，以選定采用WebService或TCP/UDPSocket作為接口實現(xiàn)技術(shù)，必要時可以兩種方式并舉，提供高兼容度的接口形式。為了保護接入接口及其數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩裕苊鈵阂夤粼L問，避免惡意數(shù)據(jù)竊取，可以使用身份認證、加密傳輸?shù)燃夹g(shù)來加以保證。統(tǒng)一數(shù)據(jù)采集接口的工作流程可以如下進行：數(shù)據(jù)對接程序圖1統(tǒng)一接入接口工作流程收到數(shù)據(jù)2.1.2 路段編碼規(guī)則必須約定一套統(tǒng)一的路段編碼規(guī)則，才能實現(xiàn)系統(tǒng)間交通流數(shù)據(jù)相互理解和無縫共享。路段編碼規(guī)則為各個路段約定一個唯一性代號，各數(shù)據(jù)來源在上傳交通信息數(shù)據(jù)及交通信息融合處理后發(fā)布時均采用該代號來標(biāo)識相應(yīng)的路段，使得交通信息可以在各系統(tǒng)見相互理解。系統(tǒng)擬采

5、用一下方式表示路段編碼：1 .路網(wǎng)節(jié)點信息路網(wǎng)節(jié)點指路網(wǎng)中各路段單元的端點，通常是道路交叉口或道路的起止點，如下圖所示：圖2路網(wǎng)節(jié)點圖中編號為122/123/137/138/139點道路交叉口均為路網(wǎng)節(jié)點。系統(tǒng)擬提供的路網(wǎng)節(jié)點信息包含節(jié)點編號、節(jié)點名稱以及節(jié)點所在地點的經(jīng)緯度信息。2 .路網(wǎng)路段信息路網(wǎng)路段是指交通路段密切相關(guān)的相鄰路段單元的集合，路段中的各單元交通路況會非常接近，所以在交通流信息發(fā)布中，將路段作為路況信息發(fā)布的最小道路單位。路段編碼使用其線路所經(jīng)過的有序節(jié)點序列表示，如圖2中，連接節(jié)點122/123/139的路段表示為“122-123-139”（西往東走向），如果該路段允許雙

6、向行駛，則東往西走向的路段表示為“139-123-122”。系統(tǒng)你提供的路網(wǎng)路段信息包括路段編碼、起點編碼、終點編號、所在道路名稱、道路類型、路段中心線編號、路段長度、行車方向等信息項。2.1.3 交通信息數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)交通信息數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是交通信息數(shù)據(jù)的載體，尤其在通用性要求甚高的統(tǒng)一接入接口中，交通信息數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的約定必須充分考慮各數(shù)據(jù)來源系統(tǒng)的特點及其可提供的交通信息數(shù)據(jù)的具體內(nèi)容和特性。一般地，微波、地磁、卡口、電警等系統(tǒng)均有專用的硬件設(shè)備對道路某斷面進行監(jiān)測，能提供車輛通過該道路斷面的真實速度，能統(tǒng)計制定時間段內(nèi)該道路斷面的交通流量、平均車速、平均車頭時距、時間占有率等指標(biāo)；浮動車交通流分析技術(shù)

7、基于車載GP索端提供的車輛定位數(shù)據(jù)來實現(xiàn)，一般只能跟蹤各個車輛的個體行為，用于提供各車輛所行駛的道路區(qū)間平均車速，無法采集交通流量、車臺時距或道路占有率等指標(biāo)。交通信息數(shù)據(jù)建議包含以下數(shù)據(jù)項:含義備注記小編P記出唯編P路段編碼如“122-123-139”起始時間如“2013-10-14T15:40:38”結(jié)束時間如“2013-10-15T16:00:38”交通路況*1交通流量單位：輛/小時,如“1411”平均時間占用舉單位：取值0100,如“50.3”平均行車速度單位：千米/小時，如“40.2”車頭時距單位：秒信息置信度單位：取值0100,如“75.0”取信的源數(shù)據(jù)類型*2備注可以為空值*1交

8、通路況包括：未知、順暢、緩慢、擁堵;*2數(shù)據(jù)源類型包括：視頻交通流數(shù)據(jù)、浮動車交通流數(shù)據(jù)、線圈交通流檢測數(shù)據(jù)、微波交通流檢測數(shù)據(jù)、卡口采集交通流數(shù)據(jù)、電子警察系統(tǒng)采集交通流數(shù)據(jù)、人工采集數(shù)據(jù)、其他類型；2.2 微波采集系統(tǒng)微波交通流檢測器是一種用于監(jiān)測交通狀況的檢測器。它通過發(fā)射低能量的連續(xù)頻率調(diào)制微波信號，處理回波信號，可以檢測多車道或檢測區(qū)域內(nèi)的車流量、道路占有率、平均車速、長車流量等交通流參數(shù)。此信息可用隔離接觸器連接到現(xiàn)行的控制器或通過串行通信線路連接到其它系統(tǒng)。微波交通流檢測器可以應(yīng)用于城市交通路口或高速公路的連續(xù)交通流信息檢測。微波交通流檢測器安裝與路面之上，施工無需破挖路面，具有

9、施工成本低、施工安全風(fēng)險低，安裝簡便、維護方便的特點。交通流微波檢測系統(tǒng)由前端微波檢測單元、通信網(wǎng)絡(luò)、中心設(shè)備等組成，其結(jié)構(gòu)如下圖所示：前端外場設(shè)備后臺數(shù)據(jù)中心食微波車輛檢測器微波車輛檢測器微波車輛檢測器微波車輛檢測器圖3微波采集系統(tǒng)結(jié)構(gòu)安裝在路面外場的微波車輛檢測器工作時，將實時采集路面交通流參數(shù)，保包括車流量、車速、占有率等內(nèi)容，通過通信網(wǎng)絡(luò)回傳到后臺數(shù)據(jù)中心并存放在中心服務(wù)器中，系統(tǒng)操作員可以通過中心控制計算機登錄到中心服務(wù)器對采集到的交通流數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)查詢、統(tǒng)計和管理等操作。微波采集系統(tǒng)可以通過調(diào)用本項目提供的交通流數(shù)據(jù)統(tǒng)一接入接口，或由本期項目提供數(shù)據(jù)格式標(biāo)準(zhǔn)化及上傳程序，將采集到的

10、交通流數(shù)據(jù)共享給本期項目相關(guān)系統(tǒng)，以實現(xiàn)微波交通流數(shù)據(jù)的采集功能。微波采集系統(tǒng)數(shù)據(jù)圖4數(shù)據(jù)接口設(shè)計2.3 地磁檢測系統(tǒng)車輛本身含有的鐵磁物質(zhì)會對車輛存在區(qū)域的地磁信號產(chǎn)生影響，使車輛存在區(qū)域的地球磁力線發(fā)生彎曲。當(dāng)車輛經(jīng)過傳感器附近，傳感器能夠靈敏感知到信號的變化，經(jīng)信號分析就可以得到檢測目標(biāo)的相關(guān)信息。地磁檢測器可以獲取地點時間、通過時間、時距、占有率、車流量、平均車速、車型、狀態(tài)（通過、剎車、起步）、剎車時間、起步時間、停車時間等數(shù)據(jù)。地磁檢測系統(tǒng)包含若干個地磁檢測器和一個接收器，以及一個用于轉(zhuǎn)化數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)處理器。系統(tǒng)采用的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)基于IEEE802.15.4規(guī)范的ZigBee技術(shù)，

11、通常為保證無線通信網(wǎng)絡(luò)的質(zhì)量，還會配有若干通信用的中繼器。地磁檢測器、接收器、中繼器、數(shù)據(jù)處理器共同構(gòu)成一套完整的無線地磁車輛檢測系統(tǒng)。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如下：第三方交通管騁平臺無線車輛檜測網(wǎng)絡(luò)平臺圖5地磁檢測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)地磁信息采檢測系統(tǒng)，檢測點一般安裝位置距離停車線100m以外，如需精確測速需要每個車道安裝兩個檢測器。通過智能數(shù)據(jù)處理器的以太網(wǎng)端口與3G路由器或光端機連接，借助蜂窩移動網(wǎng)絡(luò)或光纖，聯(lián)至控制中心平臺。地磁檢測系統(tǒng)可以通過調(diào)用本項目提供的交通流數(shù)據(jù)統(tǒng)一接入接口，或由本期項目提供數(shù)據(jù)格式標(biāo)準(zhǔn)化及上傳程序，將采集到的交通流數(shù)據(jù)共享給本期項目相關(guān)系統(tǒng)，以實現(xiàn)地磁交通流數(shù)據(jù)的采集功能。2.4 視頻檢

12、測系統(tǒng)交通流信息視頻檢測系統(tǒng)主要包括視頻圖像采集設(shè)備、視頻傳輸網(wǎng)絡(luò)、交通流視頻檢測器等。視頻檢測器采用虛擬線圈技術(shù)，利用邊緣信息作為車輛的檢測特征，實時自動提取和更新背景邊緣，受環(huán)境光線變化和陰影的影響較小；同時采用動態(tài)窗的方式來進行車輛計數(shù)，解決了采用以往固定窗方式進行車輛計數(shù)時由于車輛變道而導(dǎo)致的錯誤、重復(fù)計數(shù)問題。視頻檢測器能對視頻圖像采集設(shè)備或交通電視監(jiān)視系統(tǒng)的視頻信號自動進行檢測，主要采集道路的微觀交通信息如流量、速度、占有率、車輛間距、排隊長度等，適用于近景監(jiān)控模式。交通流信息視頻檢測系統(tǒng)在檢測到交通事件事故時，能夠快速自動報警和自動錄像。視頻檢測系統(tǒng)可以通過調(diào)用本項目提供的交通流

13、數(shù)據(jù)統(tǒng)一接入接口，或由本期項目提供數(shù)據(jù)格式標(biāo)準(zhǔn)化及上傳程序，將采集到的交通流數(shù)據(jù)共享給本期項目相關(guān)系統(tǒng)，以實現(xiàn)視頻交通流數(shù)據(jù)的采集功能。圖7數(shù)據(jù)接口設(shè)計2.5 浮動車采集系統(tǒng)基于浮動車的交通流信息采集與分析技術(shù)對于把握整個路網(wǎng)的交通流數(shù)據(jù)有著極其重要的意義。浮動車分析無需安裝任何固定點監(jiān)測設(shè)備，使用的數(shù)據(jù)源僅僅是浮動車的位置數(shù)據(jù)和車速數(shù)據(jù)，極大程度上降低的建設(shè)硬件投入；另外，由于浮動車分析技術(shù)的靈活性，理論上，有浮動車行駛的道路上都可以用該技術(shù)分析得到道路的交通狀態(tài)數(shù)據(jù)，可以保證極高的交通流信息路網(wǎng)覆蓋度。浮動車數(shù)據(jù)采集與分析模塊需要具備根據(jù)車輛GPS定位數(shù)據(jù)和車速等信息分析道路交通狀況的功能

14、。由于浮動車分析技術(shù)依賴GPSt位和車速，也有一定的局限性，分析結(jié)果的準(zhǔn)確性較大程度上受到GPS定位誤差和車速檢查誤差的影響，故模塊具備剔除錯誤數(shù)據(jù)(包括錯誤的GPS®位數(shù)據(jù)和車速數(shù)據(jù))功能，并能根據(jù)計算時刻路段上的浮動車覆蓋程度等因素來給出分析結(jié)果的置信度。浮動車系統(tǒng)與傳統(tǒng)的固定點檢測方法相比，浮動車系統(tǒng)具有如下特點：(1) 覆蓋面廣：采集范圍不再僅僅是點、線，而是面；(2) 投資省：浮動車系統(tǒng)通常結(jié)合車輛監(jiān)控、調(diào)度和誘導(dǎo)系統(tǒng)建設(shè)，大大節(jié)省了投資；(3) 施工難度低：施工工作量僅在于衛(wèi)星定位裝置的安裝，難度極低；(4) 采集數(shù)據(jù)多樣、準(zhǔn)確：浮動車系統(tǒng)采集的路段平均車速、旅行時間對于

15、了解道路運行狀況、分析擁堵原因、提供交通誘導(dǎo)服務(wù)等都是非常關(guān)鍵的參數(shù)。(5) 浮動車交通流采集子系統(tǒng)包含三方面的主要任務(wù)：(6) 從外部系統(tǒng)接收浮動車GPSt位數(shù)據(jù)作為分析數(shù)據(jù)源；(7) 對采集到的GPSt位數(shù)據(jù)作分析處理，得出各路段的路況信息；(8) 將分析結(jié)果提供給多源交通流信息分析處理系統(tǒng)作進一步分析融合。浮動車交通流采集子系統(tǒng)主要由前端浮動車檢測單元、通信網(wǎng)絡(luò)、中心設(shè)備等組成，中心設(shè)備主要包括數(shù)據(jù)接入服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、數(shù)據(jù)分析服務(wù)器和數(shù)據(jù)共享服務(wù)器，如下圖所示：前端外場設(shè)備后臺數(shù)據(jù)中心圖8浮動車采集系統(tǒng)結(jié)構(gòu)其中數(shù)據(jù)接入與共享服務(wù)器一方面用于接收GPSt位數(shù)據(jù)，并將接收到的數(shù)據(jù)存放到

16、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器中為后續(xù)處理分析提供數(shù)據(jù)源；另一方面，負責(zé)向子系統(tǒng)外界（主要是多源交通流信息分析處理系統(tǒng)）提供分析結(jié)果數(shù)據(jù)的訪問接口，通過相關(guān)接口將分析結(jié)果共享給其他子系統(tǒng)或外部系統(tǒng)。管理服務(wù)器為浮動車分析系統(tǒng)提供管理支持，供系統(tǒng)管理和維護人員對系統(tǒng)進行運行狀態(tài)跟蹤和故障排除，監(jiān)控其他服務(wù)器的運行情況。數(shù)據(jù)分析服務(wù)器用于部署浮動車數(shù)據(jù)分析處理過程中需要的各類分析分析程序，負責(zé)對原始GP繳據(jù)進行驗證、篩選、校正，并進行地圖匹配以及分析得到路段車速和旅行時間估算。數(shù)據(jù)庫服務(wù)器為子系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)存儲和訪問服務(wù)。存儲的數(shù)據(jù)內(nèi)容包括原始GPSt位數(shù)據(jù)、分析過程中間數(shù)據(jù)以及分析結(jié)果數(shù)據(jù)。由于浮動車分析系統(tǒng)需要處

17、理的數(shù)據(jù)量大，數(shù)據(jù)庫服務(wù)器的性能在很大程度上影響系統(tǒng)的分析容量。浮動車數(shù)據(jù)采集模塊主要對外提供數(shù)據(jù)采集接口和數(shù)據(jù)共享接口。圖9接口設(shè)計(1)數(shù)據(jù)采集接口數(shù)據(jù)采集接口為浮動車交通流采集子系統(tǒng)的上行接口，其目的在于從系統(tǒng)外部接收浮動車GPS定位數(shù)據(jù)，為浮動車交通流數(shù)據(jù)分析和路況提取提供最原始的數(shù)據(jù)來源。(2)數(shù)據(jù)共享接口數(shù)據(jù)共享接口為浮動車交通流采集子系統(tǒng)的下行接口，其目的在于向子系統(tǒng)外界共享浮動車交通流采集分析結(jié)果，通過交通信息統(tǒng)一接入接口將數(shù)據(jù)共享到交通信息融合、處理模塊。2.6 人工采集數(shù)據(jù)系統(tǒng)提供人機交互界面來錄入人工采集的交通流量數(shù)據(jù)，支持逐項填寫，支持基于已有的格式或新約定的文件格式進行導(dǎo)入導(dǎo)出操作：2.7 其他數(shù)據(jù)來源其他數(shù)據(jù)來源的處理相對簡單，只需要按統(tǒng)一接入接口規(guī)定的接口技術(shù)規(guī)范,調(diào)用該接口上傳各系統(tǒng)采集到的交通信息即可:如果日后需要接入其他系統(tǒng)的交通信息數(shù)據(jù)，也可采用這種方式進行數(shù)據(jù)接入。3應(yīng)用案例目前，國內(nèi)眾多大中型城市已經(jīng)完成交通信息采集的初步建設(shè)，能夠基本滿足城市主干路網(wǎng)的交通誘導(dǎo)需求。為采集范圍更廣、覆蓋更全面的