基于大数据的智能交通管控指挥平台技术方案.docx

近几年来，随着国内经济的快速发展，高速马路建设步伐不断加快，全国机动车辆、驾驶员数量快速增长，交通管理工作日益繁重，压力与日俱增。为了提高公安交通管理工作的科学化、现代化水平，缓解警力不足，加强和保障道路交通的平安、有序和畅通，削减道路交通违法和事故的发生，全国各地建设和运用了大量的“电子警察”、“高清卡口”、“固定式测速”、“区间测速”、“便携式测速”、“视频监控”、“预警系统”、“能见度天气监测系统”、“LED信息发布系统”等交通监控系统设备。尽管修建了大量的交通设施，增加了诸多前端监控设备，但交通拥挤堵塞、交通平安状况仍旧非常严峻。由于道路上交通监测设备种类和生产厂家繁多，目前还没有一个统一的数据采集和交换标准，无法对全部的设备、数据进行统一、高效的管理和应用，造成各种设备和管理软件混用的局面，给运用单位带来了许多不便，使得国家大量的基础建设投资未达到预期的效果。各交警支队的设备大都采纳本地的分布式管理，交警总队无法看到各支队的监测设备与监测信息，严峻影响对全省交通监测的宏观管理；目前网络状况为设备专网、互联网、公安网并存的困难状况，须要充分考虑公安网的平安性，同时要保证数据的集中式管理；监控数据须要与“六合一”平台、全国机动车稽查布控系统等的数据对接，迫切须要一个全盘考虑面对交警交通行业的智能交通管控指挥平台系统。2、项目目标以党的十八届三中全会全面深化改革的精神为指导，以建立科学的交通管理体系、逐步提高管理的科学化水平和“智能交通系统”的应用程度为宗旨，以维护马路通行秩序、保障马路畅通、有效预防和削减交通事故为目标，以科技信息化建设应用为支撑，安徽超远信息技术有限公司起先研发面对公安交警行业的智能交通管控指挥平台系统。智能交通管控指挥平台建成后，达到了以下效果目标：(1)交通监视和疏导：通过系统将监视区域内的现场图像传回指挥中心，使管理人员干脆驾驭车辆排队、堵塞、信号灯等交通状况，与时调整信号配时或通过其他手段来疏导交通，变更交通流的分布，以达到缓解交通堵塞的目的。(2)交通警卫：管理人员随时驾驭交通警卫录像，大型集会活动的交通状况，与时调动警力，以保证交通警卫录像畅通。对监控范围内的突发性治安事务录像取证，为内外事警卫工作服务，起到综合治理效果(3)通过突发事务的录像，提高处置突发事务的实力。(4)通过对违章行为的处理，发挥智能交通管控系统在经济效益和社会效益方面的主动作用。(5)建立马路事故、事务预警系统的指标体系与多类分析预警模型,实现对高速马路通行环境、交通运输对象、交通运输行为的综合分析和预警，建立真正意义上的分析与预警体系。(6)与时精确地驾驭所监视路口、路段四周的车辆、行人的流量、交通治安状况等，为指挥人员供应快速直观的信息从而对交通事故和交通堵塞做出精确推断并与时响应。(7)收集、处理各类马路网动静态交通平安信息，分析研判交通平安态势和事故隐患，并进行可视化展示和预警提示。(8)供应接口与其他平台信息共享和关联应用，基于各类动静态信息的大数据分析处理，实现交通违法信息的互联互通、源头监管等功能。3、主要内容3.1 系统框架设计系统是一款面对道路交通监控系统建设、实现快速集成与各项监控基础业务应用为主要目标的平台软件，采纳B/S架构设计，支持集中部署下的分级授权应用管理。系统实现马路卡口、固定测速、移动测速、区间、路口电子警察、车载平台、交通事务检测等各设备子系统的平安接入，支持国标（28181协议）视频接入，以与非国标视频监控接入，实现卡口过车、违法、交通事务图像视频数据和各种文本监测信息数据的牢靠存储。支持主流厂商的各种卡口、电警、测速系统的接入；通过接入插件的简洁定制，即可快速实现其它厂商监测系统的接入。系统可与PGlS系统无缝集成，实现基于电子地图的设备在线监控、设备在线率统计、数据传输监控、设备抓拍数据监控、高清视频监控、交通流量与道路通行状态监控、交通事务监控、多条件随意组合的查车应用、车辆轨迹分析、车辆布控/比对/报警、区间违法合成、违法证据处理、交通监测数据综合统计分析等基础业务功能，并供应红/白名单管理应用、假牌比对/套牌检测、大车占道行驶检测、两客一危等重点车辆监管、交通执法服务站管理、交通事故统计分析等拓展性业务功能。平台可实现与公安交通管理综合应用平台、机动车缉查布控系统等对接，实现车辆登记信息查询、假牌车比对，违法证据录入后上传六合一平台、卡口文本与特征车牌数据上传缉查布控系统。全省高速公路状况:图像识别技术:事件检测预警技术:测速取证技术。海量信息数据处理。流量检测与智能诱导关穰技术提炼管控系统选型:固定式测速系统:高清卡口系统区间测速系统:管控系统软件.图3.1平台系统研发设计路途图大队用户【支队用户机动车缉查布应用层智能交通管控指挥平台基础服务综合统计分析两法服务站应用交通违法管理重点车辆监管车辆轨迹分析交通路况监测设备在线监控PGIS套牌车检测区间测速比对报警交通管理信息数据仓库视频图像大数据存储交通管理地理信息系统数据跨网安全接入数据分级传输和共享I设备层动速移测载台车平子察电警间速区测定速固测事测通检交件频控视监统卡系图3.2系统整体框架图3.2 项目研发重点1)系统UlWEB交互设计平台系统开发采纳Silverlight富客户端技术。微软Silverlight是一个跨阅读器、跨客户平台的技术，能够设计、开发和发布有多媒体体验与富交互(RIA,RichInterfaceAPPliCation)的网络交互程序。因为SiIVerlight供应了一个强大的平台，能够开发出具有专业图形、音频和视频的Web应用程序,增加了用户体验,进步增加用户交互界面的友好度。图3.3系统WEB端Ul人机界面2）平台系统数据库系统设计系统数据库采纳OraClelIg数据库,存储采纳索引、分区等优化手段，增加查询效率。是一套解决信息管理问题的工具，是数据文件与处理这些数据文件的程序的集合。数据库系统实现在多用户环境下牢靠地管理大量的数据，使得许多用户在并发处理时获得相同的结果，而且必需具有处理数据的高效性、牢靠性、平安性和容错性，同时供应简便易用的客户端用户操作过程和应用接入。数据库采纳数据库进程和应用程序分进程处理的Client/Server结构的关系型数据库，采纳大型数据库的磁盘空间管理形式，支持大量用户同时操作相同的数据，实现高度牢靠性、高度的平安性、高效率和在线备份机制。数据库的设计适合于各种不同的硬件环境和不同的操作系统，且具有接口便利和限制简洁的特性，并支持多点实时复制。3）系统平台数据通讯设计软件系统的数据通讯采纳ICE中间件与MQ队列中间件相结合的方式。在设计架构的时候运用ICE实现对系统应用的基础对象操作，将基础对象操作和数据库操作封装在这一层，在业务逻辑层以与表现层（java、php、.net、PythOn）进行更丰富的表现与操作，从而实现比较好的架构，便利后期扩展。ICE支持分布式的部署管理、消息中间件与网格计算等，可用C+、Java与c#等进行分布式的交互计算。MQ队列为构造以同步或异步方式实现的分布式应用供应了松耦合方法。消息队列的APl调用被嵌入到新的或现存的应用中，通过消息发送到内存或基于磁盘的队列或从它读出而供应信息交换。消息队列可用在应用中可执行多种功能，比如要求服务、交换信息或异步处理等。4）交通管理地理信息设计交通地理信息平台是智能交通管理的基础，本系统采纳ArcGIS系统集成技术开发。作为宏观显示监测设备的GlS地图模块，能够反映出监测设备的运行状态、故障报警、偷盗报警、路段流量异样报警等监测设备的综合信息，同时能够查看单个监测设备的工作状况（抓拍图片数量等）、实时监控视频等信息。系统支持依据某一号牌号码，在某段时间内经过各监测点位的历史记录，查询检索出车辆过车历史信息，并通过地理信息平台，动态回放车辆行驶轨迹。5）流量检测分析与智能诱导设计通过对前端设备实时上报的过往车辆数据，依据预制的算法进行实时统计分析，当某一路段的车流量数据，超过预定报警值后，系统在该路段前一段距离的LED诱导屏上显示相关预警信息，可提示过往车辆改道行驶等。6）实时性系统设计系统平台应用中，卡口过车、布控报警、违法、设备状态等数据的实时性要求都很高，基本要求无延时显示，这对实时消息通信技术的选择提出了更高的要求。整个系统在各个传输环节均采纳全双工网络通讯技术,保证数据的与时接收和处理，运用SiIverlight+WCF的技术实现B/S架构的双工通信技术，为了保证数据的与时存储，采纳RabbitMQ插件用来缓冲存储传输至后台的大量数据。7）车辆布控比对报警设计系统软件设计采纳模糊比对技术对车牌信息进行比对，当车牌信息识别不完全正确、布控车辆车牌信息不完整、与数据库中的黑名单车辆一样等，系统检测到这些嫌疑号牌时可分别做出相应的报警。8）系统可扩展性和平台开放性设计设备处理实力强，接口丰富，扩展实力强。系统在现有设备基础上，只增加相应的硬件设备与软件升级，即可实现将一条封闭路段上的随意两个或以上固定式测速系统改造为区间测速系统。系统软件预留接口，可随时更新换代，依据工作须要随时完善需求。同时，系统设计遵循开放性原则，使业务信息的输入、输出标准化，便于与其它系统之间的连接，使系统能支持多种服务器平台，支持开放网络传输协议，也便于系统本身的扩充与延长。3.3项目关键技术1）车辆图像采集、智能识别技术利用最新的图像识别算法技术，通过3D建模技术，将目前市场上主要的车型建立特定的3D模型，对抓拍到的车辆信息，通过算法和3D模型进行比对核准，来识别采集信息中车辆的类型；针对号牌号码和号牌颜色，利用号牌识别算法，能精确识别出军牌、警牌、教练车号牌、一般号牌等目前标准汽车号牌号码，能精确识别白色、黑色、蓝色、黄色等号牌颜色。2）事务检测预警技术通过内置在视频监控设备中的视频检测算法，利用安装在监测点位的视频监控设备采集的实时视频，可以检测到在视频监控区域内的违章停车、逆行、抛撒物、事故等事务，并能实时联动相关设备进行抓拍取证，对交通事故等事务信息，在后台系统能以图像、声音或发送短信的形式对相关执勤人员进行提示报警。3）机动车测速取证技术采纳多目标信号精确识别技术，保证监测数据的唯一性。同时，系统采纳高辨别率摄像机和一体化监控球机相结合的取证模式，取证内容包括:两张高清图片和一段标清视频录像；车辆超速时，自动抓拍高清图片和标清视频录像的取证，形成超速违法证据；图片与视频资料支持本地循环存储与防篡改功能。系统支持将满意条件的单点测速设备进行相应的区间设置，针对设定的区间进行区间测速，为了保证组成区间的单点设备的时间的精确性，前端设备采纳GPS模块进行时间校准，并利用CDMA、GPRS等无线或专用光纤传输技术，实时将抓拍数据传输至后端系统，设备支持断点续传、拨号检测与复位处理、信号检测、虚拟服务器和动态域名解析等技术。这较一般意义上的无线传输有了很大的提高。4）多类型前端监测设备采集的海量信息数据处理技术系统支持区间测速、电子警察、固定点测速、视频监控等多种类型的前端监测设备，采集到的海量信息数据进行存储、入库、查询、分析和整合。依据用户的需求，分析挖掘数据价值点，如套牌车分析、流量拥堵分析和跟车关联性分析等。针对省级范围内数据，为了兼顾网络宽带、存储查询效率，系统采纳集中加分布式存储的模式，对于占用存储空间较小的过往车辆号牌和违法等文本信息，以与统计运算的数据等，集中统一存储到总队，其他数据主要存储在各支队。数据存储采纳先进的数据仓库技术，并做高效率的备份设计，在满意海量数据存储、运算的前提下，保证数据的高平安性。3.4系统特点与优势3.4.1平台的特点1）跨平台网络传输设计：省级系统数据传输存在互联网和公安网两种传输方式，同时考虑到公安网络的平安性和数据的实时性，系统在设计过程中，采纳互联网和公安网进行跨平台数据访问和设备限制。2）基于云架构进行开发设计：采纳面对用户业务应用的设计思路，融合集群应用、负载均衡、虚拟化、云结构化、离散存储等技术，可将网络中大量各种不同类型的存储设备通过专业应用软件集合起来协同工作，共同对外供应高性能、高牢靠、不间断的数据存储和业务访问。3）综合管理平台软件：系统将卡口管理软件、固定式管理软件、区间测速管理软件、流淌点管理管理软件、视频管理软件等软件综合为一个平台软件，进行统一管理。4）GIS地图直观显示监测设备综合信息：作为宏观显示全省监测设备的GIS地图模块，能够反映出监测设备的运行状态、故障报警、偷盗报警、路段流量异样报警等监测设备的综合信息，同时能够查看单个监测设备的工作状况（抓拍图片数量等）、实时监控视频等信息。5）监测设备基本信息的扩展性管理：对全部的监测设备能够显示所在路段、所属支队等具体信息，同时存储该监测设备的硬件组成信息、各硬件的修理更换信息，以与积累的修理阅历等学问库信息，大大扩展了对监测设备基本信息的维护和管理。6）接口丰富的设备限制1：系统供应了丰富的接口与前端设备进行交互，运用户能便利、快捷地对远程监测设备进行限制操作，而不须要进行实地操作，大大提高了工作效率。主要包括监测设备常用参数设置、时间校准、设备自检等设备限制操作。7）不同种类的报警:报警主要包括设备故障报警、偷盗报警、位置报警、布控报警等，各类报警都会实时在软件中提示用户实行相应措施。8）敏捷多样式的统计报表：系统可以依据用户须要定制监测设备的流量、抓拍图片数、设备在线时间等统计报表，便于对各监测设备数据进行综合分析。9）完备的系统管理:系统依据用户三级权限的基本原则，将全部监测设备进行统一管理，同时对于每一级用户，其菜单功能权限可以自由敏捷安排。3. 4.2与同类产品的技术优势1）云存储相对于传统存储有以下优势：易于扩展：依据服务器运用人数和空间与时扩展存储空间，不会影响前端用户的运用。牢靠平安：数据同步有效避开了介质存储数据造成丢失损坏的问题。同时对服务器采纳磁盘阵列和磁带脱机备份方式，保障了云存储的平安。资源可控性：用户可主动限制数据访问权限。提高资源利用率：将数据集中起来，用户可以在任何地点，依靠单机或是移动设备随时访问数据。实现网内资源共享和协同工作，削减了传统的资源交换，提高资源的利用率。成本的下降：大大削减移动存储设备的运用，降低了企业成本。2）在平台系统中，频繁车辆关联性分析、重点车辆监控、云存储集群化部署、RFID技术的应用等，均为国内首创。3）系统可接入的前端设备类型丰富，优于大部分同类产品。可接入设备类型包括：卡口、电警、信号机、固定点测速、一动点测速、手持式测速、区间测速、视频监控、事务检测、能见度仪、路感、LED显示屏、可变限速牌、高音喇叭、声光报警器等。r家仲总尔蛆交岫恰官家集而建公一监 监胫中，心他见皮仪 ran路啰怩缶信息发加系结A佰忠求集系统 l J可变情报板分析原丝交通厂搭、电I 视自、传火I络、电话、泌过 kN.W-l 前方透小坪龙布 交通事故、执J Hi、 r象等事 fI . imrttr方分可交限 迎联M融劣大r 维行伸则Wiitt车 晒分浓入LJ钾 mj1、棍班卖Mr1 .两1«珞段全 线入口*4闭：2 .入IJHr, 力於f告制J指总岫 过系统续布Hi 去。他分析给出限速 e也值,2, i秀 *K*ri 当琉，睨IW限速原IAh 3、可变眼侬牌 提示'"I r限迎柩 H4-工、通过信息系 年没布粒先环境 狙咯软彳JM通 知,2、不允许麻务 区停留的年晒9¢ 囹。2、自动自即JriR IJtt 口的俗号灯. 次应加力SMj、I，Kia分源的u ftj图3.5前端设备接入系统后的处理流程图4）指挥交通集成平台具有丰富的信息发布方式：不仅具有传统的LED、可变限速牌信息发布，还开发了微信、微博、WEB、短信等创新型信息发布方式，适应平台实际应用中的多样性。 微FQQ )-公共信息网站)手机短指 )交通广播台)交通胡导 ) 巡逻车 )信号控制 )视领腌控)内部信息ll4:)图3.6系统设备联动与信息发布流程图3.5系统主要创新点(1)针对省级高速高等级马路的交通管控特点，综合集成了GPS、ICE、GIS.高清监控、雷达检测、号牌号码的智能识别等技术，整合了监控服务器系统软件、管控平台软件，设计开发了智能交通管控指挥平台。(2)基于海量数据的大数据分析技术，生成车辆轨迹分析推断并自动预警，实现了套牌车辆分析比对预警、频繁出入车辆关联性分析研判、重点车辆监控和对关键节点路径回溯。其中频繁车辆关联性分析、重点车辆监控为国内首创。(3)基于IT云存储技术，自主研发了视频以与海量图片云存储系统，并可通过平台向微信、微博等发布交通信息。采纳以云存储为核心的IT技术与安防监控行业特点进结合，针对性地开发出具有行业属性的先进视频、海量图片云存储系统。海量视频、图片云存储系统其核心技术包括集群化部署、流媒体服务、分布式流数据存储与管理等。其中集群化部署属国内首创。(4)基于监控服务器系统软件，以前端卡口设备、气象系统设备、LED发布系统设备、视频事务检测设备、测速仪设备等为基础，实现前端交通设备的联动。前端设备对恶劣天气、交通事务检测结果通过监控服务器发往管控指挥业务平台，平台经监控服务器限制LED发布系统设备，进行信息发布与预警，实现一次事故预警、二次事故预防的作用。(5)基于监控服务器系统软件，前端设备安装GPS移动报警、微振动防盗检测、语音装置和一体化监控球机，实现前端设备的异样报警。(6)基于视频检测识别分析，对视频中运动目标事务检测与分析，对目标进行轨迹检测追踪，依据物理流的统计，实现周界警戒与入侵检测。(7)基于视频检测识别分析，通过对目标前景与背景的分割，从原始视频中提取目标的活动信息，将视频目标活动重排序实现视频的摘要和检索,通过视频浓缩摘要技术缩短视频查看时间，有效地协作人工录像核查。(8)基于视频检测识别分析，实现视频质量的检测，彻底解决视频监控系统自我检测和反馈的问题，为监控系统长期稳定有效运行供应可行的解决方案。(9)基于马路车辆智能监测记录系统和RFID技术(电子标签技术)，实现RFID技术在智能交通领域的应用，进一步对智能交通指挥平台进行补充。RFlD技术应用到智能交通领域，为国内首创。3. 6系统性能特征系统数据精度要求1）时间数据：要能够精确到秒。2）GlS地图的显示：支持运用矢量地图。软件系统对时间响应特性为充分保障软件的响应要求，系统从以下几个方面提升软件性能：D软件采纳模块化设计，严格依据软件工程要求进行过程管理和开发。2）设备监测信息数据接收采纳异步多线程方式，数据传输和解析通畅无堵塞。3）数据库操作多采纳存储过程方式，一方面使业务和表现脱离，同时充分利用存储过程响应时间短的特性，缩短系统的响应时间。4）通过系统登陆验证和权限安排，有选择性的传输和接受数据，降低不必要的数据流量，提高网络利用率，提升软件性能。5）查询的响应：本系统数据查询响应：采纳分页查询机制，一般业务查询，总历时小于5秒。对于日、周、月的统计性查询，总历时小于30秒；外场系统实时数据刷新：网络时延除外，外场系统的实时数据采集到达城市智能交通管理平台，延时小于10秒；交通管理业务系统数据查询响应：采纳分页查询机制，一般条件查询，总历时少于10秒。对于日、周、月的统计性查询，总历时小于30秒。6）指令响应：外场系统限制指令响应：网络时延除外，从向外场系统发布限制指令始，到外场系统返回执行结果，总历时小于8秒；平台参数设置响应：网络时延除外，从向平台发送参数设置指令始，到平台返回执行结果，总历时小于8秒；交通管理业务系统数据传送响应：网络时延除外，从向交通管理业务系统发送数据到接收到交通管理业务系统结果确认，总历时小于10秒。7）对GlS操作的响应： 地名查询响应：总历时小于5秒； 地图放大（缩小）响应：总历时小于3秒； 距离计算响应：总历时小于3秒。系统容量1）系统支持终端数总数最少100个，其中并发终端总数最少20个。2）交通警情单的处理数量，每日平均值最少100单。3）系统联机保存1年的业务数据（主要是交通警情单处理相关数据），1年以上的业务数据进行脱机转存处理。其中预案/方案联机保存3年以上。4）系统支持主干道路网马路外场子系统、测速系统的数据接入、存储、应用实力，最少支持5年、每年有25%业务量增加的发展。故障处理要求1）座席计算机故障：由于各个座席配置的硬件、软件功能相同，所以某个（或某些）座席发生故障时，可以短暂停止运用该座席，至维护完毕。2）假如大批座席计算机故障，按如下优先依次保障各项业务座席：指挥调度；交通管控；接处警；其他。3）服务器故障：智能交通管控指挥平台的全部服务器（数据库服务器、应用服务器），均应当有适当的容灾设计，保证能7X24X365不间断工作。4）网络与联接故障：指挥中心与用户的网络联接，应当保证能不间断工作；城市智能交通管理平台与外场设备之间的网络联接，应当有适当的容灾设计，保证不出现大面积网络联接中断；智能交通管管控指挥平台与相关业务系统之间的联接，应当保证不出现超过1小时的中断。5）智能交通管控指挥平台软件故障：智能交通管控指挥平台（包括服务器上运行的应用服务和座席计算机运行的客户端）应当有具体的运行日志，保证系统出现意外退出（如系统BUG）状况时，能很快地定位故障点;智能交通管控指挥平台不允许出现大面积的软件故障。其他指标1）平安性 系统日志：保证系统失效、错误时可以对问题进行跟踪； 身份认证：操作人员登录系统进行功能操作前，须要有严格的身份认证过程； 权限认证：操作人员必需经过授权获得相应功能的运用权限；操作日志：记录通过系统执行的全部操作，包括操作人、操作前后重要状态记录。保证在操作造成不良后果时可以跟踪问题和复原数据。2）可维护性 系统日志的全面应用：城市智能交通管理平台（包括服务器上运行的应用服务）应当有具体的运行日志，保证系统出现意外退出（如系统BUG）状况时，能很快地定位故障点。 操作日志的全面应用：城市智能交通管理平台的全部操作，都有日志记录。保证人为操作失误时可以进行跟踪。3）数据库要能够保证7X24X365服务。能够进行物理热备份。支持数据库的容错、双机热备份等功能