城市智慧交通系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)

摘? 要：隨著智慧城市概念的普及，智慧交通也成為智慧城市規(guī)劃設(shè)計(jì)中不可缺少的一部分。本文結(jié)合目前各地智慧交通的實(shí)際需求，提出了完整的智慧交通系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，首先詳細(xì)介紹了方案中的數(shù)據(jù)架構(gòu)設(shè)計(jì)，其次以套牌車(chē)識(shí)別為例，闡述了應(yīng)用的具體內(nèi)容和處理流程，最后對(duì)智慧交通的未來(lái)發(fā)展進(jìn)行了展望。

關(guān)鍵詞：智慧交通;套牌車(chē)識(shí)別;數(shù)據(jù)交換共享

中圖分類(lèi)號(hào)：U495? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2096-4706（2019）24-0076-03

Abstract：With the popularization of the concept of smart city，smart transportation has become an indispensable part of smart city planning and design. Combining with the actual demand of transportation traffic in different places，this paper puts forward a complete design solution of smart transportation system. Firstly，the system structure，data exchange and sharing in the design are introduced in detail. Secondly，taking the fake plate vehicles detection as an example，the concrete realization of the application is elaborated. Finally，the future development of intelligent smart transportation is prospected.

Keywords：smart transportation;fake plate vehicles detection;data exchange and sharing

0? 引? 言

業(yè)內(nèi)認(rèn)可的智慧交通的內(nèi)涵是指充分利用大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)等信息化手段，從根本上緩解交通資源錯(cuò)配、信息不對(duì)稱(chēng)的矛盾，建立綜合、智慧、綠色、平安的城市大交通生態(tài)環(huán)境，其外延在于統(tǒng)籌規(guī)劃、構(gòu)筑城市一體化大交通運(yùn)行體系，支撐城市的交通惠民、興業(yè)、善政的建設(shè)目標(biāo)，帶動(dòng)區(qū)域交通一體化的發(fā)展[1]。

當(dāng)前對(duì)于智慧交通的理論研究以及單個(gè)應(yīng)用模塊研究較多，電子警察、卡口、信號(hào)控制等以硬件為主的系統(tǒng)已是非常成熟的應(yīng)用。本文針對(duì)常見(jiàn)的地市級(jí)城市交通需求場(chǎng)景，結(jié)合筆者在各地的項(xiàng)目實(shí)踐，提出了對(duì)應(yīng)的典型的系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)框架，并以套牌車(chē)識(shí)別為例介紹了實(shí)現(xiàn)流程和具體實(shí)現(xiàn)方式。

1? 總體設(shè)計(jì)

智慧交通系統(tǒng)架構(gòu)，通常包括感知層、互聯(lián)層、平臺(tái)層、應(yīng)用層。這四個(gè)技術(shù)層相互作用，共同提供面向管理部門(mén)的交通管理及面向公眾的城市出行信息服務(wù)。

感知層是指利用RFID、紅外、雷達(dá)、攝像頭、GPS、傳感器、M2M終端、傳感器網(wǎng)關(guān)等一系列技術(shù)和對(duì)應(yīng)的采集設(shè)備，實(shí)現(xiàn)對(duì)交通特征信息的提取。

互聯(lián)層是指利用有線網(wǎng)絡(luò)、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)（包括移動(dòng)通信2G/3G/4G/5G、NB-IoT、LoRa等），將感知層所采集的信息實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)傳輸和互聯(lián)。

平臺(tái)層是指對(duì)通過(guò)構(gòu)建基于云計(jì)算的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)以及大數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)處理平臺(tái)，將現(xiàn)有的復(fù)雜交通體系進(jìn)行系統(tǒng)梳理集成，通過(guò)各種信息采集點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)城市交通的有效監(jiān)控和利用，業(yè)界已經(jīng)達(dá)成共識(shí)。

應(yīng)用層則是基于管理和服務(wù)需求，針對(duì)平臺(tái)層的數(shù)據(jù)的運(yùn)用和管理使用。

各分層通用的技術(shù)基礎(chǔ)模塊的功能要求、具體實(shí)現(xiàn)方式基本比較明確，關(guān)于這四個(gè)層的分層更詳盡的功能介紹，可參見(jiàn)文獻(xiàn)[2-6]。文獻(xiàn)[2]研究了云計(jì)算技術(shù)在構(gòu)建交通云平臺(tái)、交通信息與發(fā)布、交通指揮控制、交通管理預(yù)警、交通規(guī)劃建設(shè)等方面的應(yīng)用前景。文獻(xiàn)[3]重點(diǎn)分析總結(jié)了城市交通大數(shù)據(jù)的若干研究?jī)?nèi)容及核心技術(shù)，提出了城市交通大數(shù)據(jù)智能應(yīng)用系統(tǒng)解決方案。文獻(xiàn)[4]提出了城市交通大數(shù)據(jù)中心的基礎(chǔ)框架。文獻(xiàn)[5]針對(duì)具體的昆山項(xiàng)目，提出系統(tǒng)總體架構(gòu)和功能架構(gòu)，詳細(xì)介紹交通數(shù)據(jù)采集、處理與應(yīng)用功能架構(gòu)實(shí)現(xiàn)方式。

本項(xiàng)目的總體架構(gòu)圖如圖1所示。

2? 典型設(shè)計(jì)

當(dāng)前難點(diǎn)是在通用技術(shù)的基礎(chǔ)上提供對(duì)應(yīng)的行業(yè)化組件應(yīng)用產(chǎn)品，從而保證技術(shù)能夠真正地聚焦于城市交通治理的痛點(diǎn)和問(wèn)題。本文以套牌車(chē)組件為例，詳細(xì)說(shuō)明該組件的工作內(nèi)容和處理流程，從而給其他應(yīng)用提供更好的借鑒。

套牌車(chē)組件是基于同一輛車(chē)不可能同時(shí)出現(xiàn)在兩個(gè)地點(diǎn)的原理，實(shí)時(shí)分析電警、卡口等不同系統(tǒng)采集的車(chē)輛號(hào)牌信息，實(shí)現(xiàn)套牌車(chē)的自動(dòng)檢測(cè)和報(bào)警。結(jié)合道路的實(shí)際交通狀況及路網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，利用最優(yōu)路徑算法計(jì)算經(jīng)過(guò)任意兩個(gè)監(jiān)控點(diǎn)所需的最短時(shí)間，并以此作為判別套牌車(chē)的時(shí)間閾值。平臺(tái)針對(duì)各監(jiān)控點(diǎn)上傳的車(chē)輛信息，實(shí)時(shí)計(jì)算其通過(guò)其他監(jiān)控點(diǎn)的時(shí)間記錄，然后針對(duì)每個(gè)監(jiān)控點(diǎn)的經(jīng)過(guò)記錄，判斷其經(jīng)過(guò)時(shí)間到當(dāng)前時(shí)間是否小于這兩點(diǎn)之間的套牌車(chē)時(shí)間閾值，如小于時(shí)間閾值，則該車(chē)有套牌嫌疑，平臺(tái)將報(bào)警提示。

2.1? 組件內(nèi)容

2.1.1? 組件服務(wù)注冊(cè)功能

通過(guò)Web Service服務(wù)發(fā)布的方式，將套牌車(chē)甄別組件注冊(cè)到業(yè)務(wù)組件容器中。本組件發(fā)布的接口功能包括：（1）套牌車(chē)輛甄別報(bào)警服務(wù)接口;（2）套牌車(chē)輛軌跡查詢(xún)服務(wù)接口;（3）套牌車(chē)輛證據(jù)查詢(xún)服務(wù)接口;（4）套牌車(chē)輛數(shù)據(jù)庫(kù)黑名單布控?cái)?shù)據(jù)更新接口。

2.1.2? 組件服務(wù)注銷(xiāo)功能

通過(guò)業(yè)務(wù)組件容器，將套牌車(chē)甄別組件功能從業(yè)務(wù)組件容器中進(jìn)行注銷(xiāo)。本組件的狀態(tài)變?yōu)椴豢捎脿顟B(tài)，其套牌車(chē)甄別組件發(fā)布的各種接口不在提供對(duì)外的服務(wù)調(diào)用。本組件發(fā)布的服務(wù)接口功能包括：（1）套牌車(chē)輛甄別組件注銷(xiāo)服務(wù)接口;（2）套牌車(chē)輛甄別組件停止服務(wù)接口;（3）套牌車(chē)輛甄別組件狀態(tài)更新接口;（4）套牌車(chē)輛甄別組件啟動(dòng)服務(wù)接口。

2.1.3? 組件服務(wù)配置及狀態(tài)監(jiān)控功能

通過(guò)業(yè)務(wù)組件容器，查詢(xún)套牌車(chē)輛甄別組件的實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)，能夠?qū)Ρ窘M件所需要的運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行配置管理。本組件配置服務(wù)及監(jiān)控的接口功能包括：（1）套牌車(chē)輛甄別組件狀態(tài)查詢(xún)服務(wù)接口;（2）套牌車(chē)輛甄別組件狀態(tài)參數(shù)設(shè)置服務(wù)接口;（3）套牌車(chē)輛甄別組件狀態(tài)日志查詢(xún)服務(wù)接口。

2.2? 處理流程

根據(jù)“短期內(nèi)不可能在兩地同時(shí)發(fā)現(xiàn)同一車(chē)輛”的原理，通過(guò)對(duì)不同地區(qū)、不同車(chē)牌的數(shù)據(jù)排查比對(duì)，發(fā)現(xiàn)套牌嫌疑車(chē)輛信息，號(hào)牌號(hào)碼及號(hào)牌種類(lèi)全部相同則視為排查成功。系統(tǒng)需設(shè)定兩監(jiān)控點(diǎn)的最小時(shí)間閾值，在小于該時(shí)間閾值的范圍內(nèi)，同輛車(chē)不可能在兩地同時(shí)出現(xiàn)，如設(shè)置最小時(shí)間閾值為30分鐘，在此時(shí)間閾值內(nèi)，將在兩地同時(shí)出現(xiàn)的車(chē)輛標(biāo)記為嫌疑車(chē)輛。系統(tǒng)分三步實(shí)現(xiàn)套牌車(chē)排查：（1）套牌比對(duì)功能。目前的電子警察系統(tǒng)已經(jīng)具備對(duì)車(chē)輛的車(chē)牌、顏色、車(chē)型的識(shí)別功能，可以完全利用電子警察車(chē)輛數(shù)據(jù)，作為套牌車(chē)檢測(cè)的車(chē)輛數(shù)據(jù);（2）規(guī)則管理功能。對(duì)于假牌照，可以直接在電子警察的車(chē)輛信息庫(kù)中進(jìn)行比對(duì)，如果沒(méi)有這種車(chē)牌，這輛車(chē)可能就是套牌車(chē)。對(duì)于冒用其他車(chē)的牌照，冒用車(chē)和被冒用車(chē)的車(chē)輛特征顏色、車(chē)型不同，也可以直接在電子警察的車(chē)輛信息庫(kù)中對(duì)比車(chē)輛的顏色和車(chē)型，如果顏色和車(chē)型存在差異，則認(rèn)為這輛車(chē)可能是套牌車(chē);（3）行程估算及計(jì)算流程。對(duì)于兩輛車(chē)牌照相同、顏色相同、車(chē)型相同，并且是真實(shí)牌照的情況，由于套牌的車(chē)輛一般都會(huì)避免出現(xiàn)在相同的地理位置上，基于這一特點(diǎn)，獲得套牌車(chē)輛與真實(shí)車(chē)輛所出現(xiàn)的位置與時(shí)間，通過(guò)GIS系統(tǒng)把套牌車(chē)輛與真實(shí)車(chē)輛在地理位置與時(shí)間上放在一起加以辨別，即計(jì)算獲得最近識(shí)別出某一牌照車(chē)輛所在的兩個(gè)地點(diǎn)之間的最近距離，并計(jì)算這兩個(gè)地點(diǎn)之間到達(dá)的最短時(shí)間與識(shí)別的時(shí)間間隔進(jìn)行比較，如果最短時(shí)間大于識(shí)別時(shí)間間隔，則很可能是套牌車(chē)輛。記錄該車(chē)牌一天的行駛軌跡。按距離最近原則分成兩個(gè)相對(duì)聚簇的節(jié)點(diǎn)集合A、B。計(jì)算集合A、B的平均坐標(biāo)S1、S2，計(jì)算該車(chē)牌登記的地點(diǎn)坐標(biāo)S0。計(jì)算S0到S1、S2的距離L1、L2。如L1>2L2，則L1是套牌車(chē)。流程如圖2所示。

3? 結(jié)? 論

建設(shè)交通強(qiáng)國(guó)是以習(xí)近平同志為核心的黨中央立足國(guó)情、著眼全局、面向未來(lái)作出的重大戰(zhàn)略決策，智慧交通是推動(dòng)大數(shù)據(jù)、互聯(lián)網(wǎng)、人工智能、區(qū)塊鏈、超級(jí)計(jì)算等新技術(shù)與交通行業(yè)深度融合的有力抓手。國(guó)務(wù)院發(fā)布的《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》，提出推動(dòng)人工智能與各行業(yè)融合創(chuàng)新，因此隨著人工智能等新技術(shù)的出現(xiàn)，智慧交通也必然不斷創(chuàng)新，通過(guò)復(fù)雜場(chǎng)景下的多維交通信息綜合大數(shù)據(jù)應(yīng)用平臺(tái)，全面打通數(shù)據(jù)孤島，實(shí)現(xiàn)智能化交通疏導(dǎo)和綜合運(yùn)行協(xié)調(diào)指揮，建成覆蓋地面、軌道、低空和海上的智能交通監(jiān)控、管理和服務(wù)系統(tǒng)，降低行業(yè)管理和交通秩序成本，提升效率。

參考文獻(xiàn)：

[1] 中興通訊股份有限公司.中國(guó)智慧城市規(guī)劃與建設(shè)：第二版 [M].合肥：安徽科學(xué)技術(shù)出版社，2017.

[2] 張勇，王海，劉思陽(yáng).云計(jì)算技術(shù)在智慧交通中的應(yīng)用研究 [J].智能城市，2018，4（21）：13-14.

[3] 熊剛，董西松，朱鳳華，等.城市交通大數(shù)據(jù)技術(shù)及智能應(yīng)用系統(tǒng) [J].大數(shù)據(jù)，2015，1（4）：81-96.

[4] 彭武雄，代義軍，白帆.城市交通大數(shù)據(jù)中心建設(shè)與展望 [J].交通與運(yùn)輸（學(xué)術(shù)版），2015（1）：67-70.

[5] 金建平.交通狀態(tài)預(yù)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) [D].西安：西安電子科技大學(xué)，2017.

[6] 企業(yè)網(wǎng)D1Net.中興智慧城市專(zhuān)題 [EB/OL].（2013-08-27）.https：//wenku.baidu.com/view/fbb6671710661ed9ad5 1f3bf.html？qq-pf-to=pcqq.c2c.

作者簡(jiǎn)介：孫天偉（1981-），男，漢族，山東煙臺(tái)人，工程師，信息系統(tǒng)項(xiàng)目管理師，碩士研究生，主要研究方向：信息與通信新技術(shù)在智慧城市等行業(yè)信息化領(lǐng)域規(guī)劃、咨詢(xún)、設(shè)計(jì)。