第 I 页 延庆县智慧交通
整体解决方案
二〇一五年十月
延庆县智慧交通整体解决方案
第 II 页 目 录
1. 概述 ........................................................................................................................... 4
1.1. 必要性分析 .................................................................................................... 4
1.2. 建设思路与原则 ............................................................................................ 6
1.3. 建设目标 ........................................................................................................ 7
2. 需求分析 ................................................................................................................. 10
2.1. 总体需求 ...................................................................................................... 10
智能交通整体解决方案
1.智能交通建设目标
交通的本质是将“人、车、路”的内部要素进行相互关联，其结果的好坏不仅取决于内部要素之间的整合协同，还受地理环境、产业结构及社会环境等诸多外部环境的制约。经济的快速发展，使系统中不确定的因素越来越多，如何有效的协调三者之间的关系，成为交通系统高效运行的关键。基于此，智能交通的整体框架主要划分为物理感知层、软件应用平台及分析预测及优化管理的应用。其中，物理感知层主要是对交通状况和交通数据的感知采集；软件应用平台是将各感知终端的信息进行整合、转换处理，以支撑分析预警与优化管理的应用系统建设；分析预测及优化管理应用主要包括交通规划、交通监控、智能诱导、智能停车等应用系统。
智能交通系统利用先进的视频监控、智能识别和信息技术手段，增加可管理空间、时间和范围，不断提升管理广度、深度和精细度，以达到以下4各目标：
提高通行能力；
减少交通事故；
打击违章事件；
出行信息服务；
智能交通整体应用框架图如下图1所示：
应用层平台层基础设施道路交通设施管理网上警务督察电警卡口系统警车与警员定位交通闭路电视监控集成指挥与调度交通信号控制交通诱导系统交通流量采集分析综合信息交换交通地理信息停车场管理停车诱导交通仿真交通运行评价违停抓拍路段抓拍占道违法监测警务综合业务管理公路车辆智能监测统一身份认证、接入球机...高清摄像机...监控视频线圈感应交通信号、诱导屏网络中心设备管理中心查询服务中心应用支撑中心数据处理中心信号控制中心指挥调度人员交警领导分控中心领导信息服务人员执勤警员用户层接入 2. 智能交通组成部分
智能交通整体系统主要组成部分包括：信息综合应用平台、信号控制、视频监控、智能卡口、电子警察、信息采集和处理、信息发布和信息服务等板块。
2.1 信息综合应用平台
信息综合应用平台并非将各个子系统在数据和空间信息在物理上的简单堆砌，而是在数据层面实现真正的融合和统一，并基于这些统一的数据实现城市交通的综合管理职能，真正成为“无缝集成管理、综合信息分析”的应用平台。
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智慧交通解决方案
作者：王大鹏 姜艳
来源：《中国新通信》2017年第10期
【摘要】 近些年来，随着我国经济的发展与社会的进步，我国各个城市的规模都在不断地扩大，其城市化进程的步伐也在逐渐加快，尤其是城市中的机动车数量在不断增加，这就给交通业的管理带来了一定的困难，如何解决城市中交通拥挤等一系列的交通问题成为当下热议的话题。下面，本文将针对智慧交通解决方案进行一个详细的分析。
【关键词】 智慧交通 解决方案 背景 应用
一、智慧交通相关背景介绍
近几年，随着城市化进程的加快，我国许多城市交通的现状已经不容乐观。尤其是大家上下班的这种高峰期，由于人流量大，私家车多，道路异常拥堵，即使不开私家车，地铁和公交车里也是拥挤不堪。机动车数量的增加还带来一个难题就是停车难，造成许多违法停车的事情发生，除此之外，交通事故也是频频发生。在这种情况下，交通部门的交通管理手段却还比较落后，有些城市在交通方面管理不得当，以致浪费了大量的人力物力财力，效率却没能提高。这种时候“智慧交通”应运而生，智慧交通主要是在智能交通的基础上，通过利用物联网、云计算、大数据等新技术来汇集更多的交通信息，从而为大家提供一种实时的交通数据。它不仅仅着眼于对交通信息的广泛应用与服务，还有利于提高既有交通设施的运行效率，从根本上体现了可持续发展的概念。
二、智慧交通的总体解决方案
一个城市的智慧交通是建立在现代电子信息技术的基础上的，主要包括八大系统，分别是交通信息采集系统、交通诱导系统、智能公交系统、治安卡口系统、指挥中心、电子警察系统、交通监控系统、交通信号控制系统。智慧交通采用感知层、网络层、云平台、数据库、应用层这五层架构，感知层即数据源，提供道路容量、停车场信息、事故报警等交通信息，这些信息通过网络层传至数据库，数据库主要是进行数据加载整合与数据存储管理的，而云平台主要是对这些数据信息进行云计算，通过一系列的分析、模拟、预测来对这些信息做出决策，应用到各种交通管理上去。
广州致远电子有限公司 文库资料 ©2017 Guangzhou ZHIYUAN Electronics Stock Co., Ltd. 文章源自广州致远电子有限公司，转载或引用请注明出处 1 嵌入式-A7工控核心板 智慧交通系统解决方案 你是否曾在十字路口望着绿灯变红却只能排队等候，在下班路上归心似箭却只能龟速行进，因为拥堵而丧失驾驶激情。现在，智慧交通管理系统来了，系统通过检测设备采集交通信息，并经整合计算，使驾驶道路成为绿波带，让你畅行无阻，点燃你行驶的速度和驾驶的激情。 图1 日常交通拥堵现状 智慧交通管理系统的大脑为交通指挥中心，指挥中心管理着多个子系统。各个子系统有其独立的功能，又相互协作。这些子系统建立在底层的硬件设备之上，硬件设备主要由6个控制器和一些检测设备构成。智慧交通管理系统的整体架构如图2所示。 广州致远电子有限公司 文库资料 ©2017 Guangzhou ZHIYUAN Electronics Stock Co., Ltd. 文章源自广州致远电子有限公司，转载或引用请注明出处 2 嵌入式-A7工控核心板 交通信息检测器路由器交通指挥中心地磁地磁地磁网络视频录像机云台摄像机高清摄像机球形摄像机环境信息检测器地面温度空气温度雾霾浓度烟雾检测交通信号控制机信号灯遥控器行人按钮校时模块噪声积水检测交通灯故障监控器检测模块交通信息采集系统交通诱导系统交通信号控制系统交通视频监控系统治安卡口系统电子警察系统倒计时器交通诱导控制器诱导屏 图2 路口交通管理系统 1.1 交通信息采集系统 交通信息采集系统是利用安装在车辆上和道路上的交通信息采集设备（传感器、摄像机等）进行车流量、车速、车长（车辆分型），车间距、拥堵状况等信息进行收集、处理和传输。是智慧交通管理系统中交通信息的数据源头。 1.1.1 交通信息检测器 交通信息检测器主要功能是接收检测器（地磁、摄像头）发送的检测数据，对得到的检测数据进行处理，然后将这些数据信息传输给别的子系统和交通指挥中心。设备配置有显示屏，可通过显示屏查看采集数据和通讯信息，也可通过显示屏设置通讯参数和对检测器进行参数配置。 广州致远电子采用Freescale i.MX6UL系列Cortex-A7处理器的M6G2C系列核心板做为控制器，设计出了交通信息检测器，检测器拥有丰富的接口资源和处理能力，并且配置了大容量工业级eMMC存储器和TF卡，用来存储采集数据。检测器可以通过网口进行固件的远程升级，减少后期的工作量。产品的方案框图如图3所示。核心板实物图如图4所示。 广州致远电子有限公司 文库资料 ©2017 Guangzhou ZHIYUAN Electronics Stock Co., Ltd. 文章源自广州致远电子有限公司，转载或引用请注明出处 3 嵌入式-A7工控核心板 USB HostMCIM6G2CVM05AAARM Cortex-A7528MHz主频Power ManagerRTC-PCF85063USB_Host插座256MB DDR3百兆以太网RJ45ANT3Power Input85~265VAC20W、12V RS422隔离，3级NET PHYNETRMIIUARTBatteryI2CSDIO1UART蜂鸣器PWMGPIO12V/5V12V/2AGPIO256MB FlashSPIANT2简易牛角座LCDNET PHYNETRMIISDIO2RS485隔离，3级UARTDEBUGDB9UART系统调试交换机芯片≥4路以太网上级服务器通讯USB设备MT070NL27液晶470组网ZigBee组网UPS≥15sPOWER指示灯：PWR：红 常亮RUN：绿 闪烁ERR：红 常亮GPIO运行指示报警信息车牌识别： 多路IP-CameraZM470ZM5161观察采集数据和设置通讯参数Zigbee470WIFIUARTANT1WM6201扩展工业级存储器4GBEMMC芯片标准SD卡座扩展存储（容量可选）复位按键GPIO预留≥5 × DO继电器隔离预留≥5 × DI光电隔离预留配件模块信息采集模块系统启动指示复位系统系统时钟 图3 交通信息检测器方案 图4 M6G2C核心板 1.1.2 地磁检测模块 对车流量的检测，目前使用最广的技术是通过地磁传感器进行检测。地磁检测模块内部具有控制器，控制器将检测到的数据处理过后通过无线模块发送到交通信息检测器。对于地磁监测模块7*24小时供电系统和稳定的无线传输需求，zigbee和LoRa的低功耗和高稳定性的组网模式应用于此优势就尤为明显，广州致远电子为用户提供Zigbee模块和LoRa模块来解决地磁检测模块的无线传输问题。同时还为用户提供各种天线布局方面的协助服务，为用户缩短研发周期、提升产品整体竞争力提供有效的保证。 1. Zigbee模块 ZM516X系列ZigBee无线模块是广州致远电子基于NXP的JN5168芯片开发的低功耗、高性能型ZigBee模块，它提供一个完整的基于IEEE802.15.4标准ISM（2.4-2.5GHz）频段的应用集成方案。支持FastZigBee、ZNET、JenNet-IP、ZigBee-PRO、RF4CE等协议，可快速应用于工业控制、工业数据采集、智能遥控器等场合。产品的图片如图5所示。 广州致远电子有限公司 文库资料 ©2017 Guangzhou ZHIYUAN Electronics Stock Co., Ltd. 文章源自广州致远电子有限公司，转载或引用请注明出处 4 嵌入式-A7工控核心板 图5 ZM516X系列ZigBee无线模块 2. LoRa模块 ZM470S系列产品是广州致远电子基于SI4432开发的一款工业级无线射频通讯模块，通过SPI接口与外部通信。最大通信距离超过1000米，产品的图片如图6所示。 图6 ZM470S系列LoRa无线模块 1.1.3 环境信息检测器 随着汽车产业的高速发展，交通安全事故发生的概率越来越高，除了人为因素以及车辆因素，交通环境、道路因素也对交通事故有着巨大的影响。当出现雨雪、雾霾等天气情况时，会在很大程度上降低道路的能见性，为道路交通埋下安全隐患；如果出现结冰或是积水的情况，车辆在行驶过程中，容易出现发飘以及刹车失灵、打滑的现象，诱发交通安全事故。这就需要环境信息监测模块来对道路环境进行检测，并将检测数据上传到管理中心，为道路交通管理提供参考数据。 IOT-3960L是广州致远电子有限公司精心推出的一款工业级工控主板，可用于环境检测。该主板采用了Freescale的基于ARM9内核的i.MX28x处理器，可满足数据采集或更高水平用户互动的消费电子和工业控制应用。产品上面有485、CAN等有线通讯接口，可以与环境检测传感器模块进行有线组网；模块上面的miniPCIE无线通讯接口（适配WIFI、GPRS、ZigBee、RFID、3G等带miniPCIE接口的模块）可以与环境检测传感器模块进行无线组网。产品通过以太网将检测信息上传至环境监控中心，再利用基站无线传输将路况传输至用户终端。产品可以通过网口进行固件的远程升级，减少后期的工作量。产品的图片如图7所示。 广州致远电子有限公司 文库资料 ©2017 Guangzhou ZHIYUAN Electronics Stock Co., Ltd. 文章源自广州致远电子有限公司，转载或引用请注明出处 5 嵌入式-A7工控核心板 图7 IOT-3960L工控主板 1.2 交通信号控制系统 交通信号控制系统是集现代计算机、通信、和控制技术于一体的区域交通信号实时联网控制系统。系统主要功能是控制机动灯红、黄、绿及行人红、绿灯的通、禁行工作时间、自动执行控制设置。可根据不同路口或同一路口不同时间段车流量的大小，自动调节相应的通、禁行时间。对维护交通秩序，改善路口通行率，避免路口交通事故起到举足轻重的作用。 1.2.1 交通信号控制机 交通信号控制机的主要功能是控制交通信号灯和倒计时器，板上集成GPS校时模块、4G通信模块、无线模块、以太网等；可以接收行人按钮和红外遥控器发出的信号。 广州致远电子采用Freescale i.MX6UL系列Cortex-A7处理器的M6G2C系列核心板做为控制器，设计出了交通信号控制器。控制器的方案设计如图8所示。 广州致远电子有限公司 文库资料 ©2017 Guangzhou ZHIYUAN Electronics Stock Co., Ltd. 文章源自广州致远电子有限公司，转载或引用请注明出处 6 嵌入式-A7工控核心板 USB HostMCIM6G2CVM05AAARM Cortex-A7528MHz主频Power ManagerRTC-PCF85063USB_Host插座256MB DDR3百兆以太网RJ45ANT3Power Input85~265VAC20W、12V 红外接收接口NET PHYNETRMIIUARTBatteryI2CSDIO1GPIO蜂鸣器PWMGPIO12V/5V12V/2AGPIO256MB FlashSPIANT2简易牛角座LCDNET PHYNETRMIIGPSUARTMiniPCIEUSB无线4G外部网络通讯USB设备MT070NL27液晶470组网ZigBee组网UPS≥15sPOWER指示灯：PWR：红 常亮RUN：绿 闪烁ERR：红 常亮GPIO运行指示报警信息ZM470ZM5161观察信号控制信息和配置参数Zigbee470标准SD卡座扩展存储（容量可选）复位按键GPIO≥12 × DO继电器隔离信号灯驱动板≥6 × DI光电隔离行人按钮GPS校时红外遥控器百兆以太网RJ45不同网段的视频电警接入UARTRS485隔离，3级倒计时器RS422隔离，3级UART交通灯故障检测器DEBUGDB9系统调试UART系统启动指示复位系统系统时钟 图8 交通信号控制机方案 1.2.2 交通灯故障监测器 交通信号灯安置在灯杆上面，这样的户外环境容易受到雨水、雷电、高温等的损坏。信号灯故障时会造成交通拥堵甚至是交通事故。所以需要对信号灯进行故障检测。信号灯故障监测可以通过光敏传感器直接检测灯光，也可以通过检测信号灯的电压和电流来对信号灯的状态进行检测。检测结果通过以太网上传到交通管理中心，也可以通过GPRS直接上报给交通灯维护管理中心。 致远电子采用Freescale i.MX28系列ARM9处理器的M28A-T系列核心板做为控制器，设计出了交通灯故障监控器方案，ARM9处理器资源少于A7处理器，但价格便宜，且资源应用于该方案已经足够。设备可以通过网口和GPRS进行固件的远程升级，减少后期的工作量。方案框图如图9所示。核心板实物图如图10所示。 广州致远电子有限公司 文库资料 ©2017 Guangzhou ZHIYUAN Electronics Stock Co., Ltd. 文章源自广州致远电子有限公司，转载或引用请注明出处 7 嵌入式-A7工控核心板 i.MX287ARM9454MHz主频Power Manager64MB DDR3百兆以太网RJ45ZM5161Power Input85~265VAC20W、12V RS422隔离，3级NET PHYNETRMIISDIO1UART蜂鸣器PWM128MB Flash简易牛角座LCDRS485隔离，3级UARTDEBUGDB9UART系统调试外部网络通讯信号灯监测设备 （光敏传感器）UPS≥15sPOWER指示灯：PWR：红 常亮RUN：绿 闪烁ERR：红 常亮GPIO运行指示报警信息显示故障信息Zigbee标准SD卡座扩展存储（容量可选）复位按键GPIO交通信号控制机信号灯监测设备 （电压、电流）GPRSUARTPCIE-SIM800G交通灯维护管理中心UARTUSB HostUSB设备USB_Host插座BatteryI2CRTC-PCF85063系统启动指示复位系统系统时钟 图9 交通灯故障监控器方案 图10 M28A-T核心板 在交通灯故障监控器上面用到了GPRS模块，该模块是交通灯故障信息上报的通讯模块。PCIE-SIM800G是广州致远电子有限公司推出的一款工业级GPRS模块，该模块采用SIMCOM公司SIM800G设计，模块尺寸小巧，可满足物联网数据采集或消费电子和工业控制等应用。产品如图11所示。 图11 SIM800G工业级GPRS模块
