城市智慧交通系统方案设计

摘  要：随着智慧城市概念的普及，智慧交通也成为智慧城市规划设计中不可缺少的一部分。本文结合目前各地智慧交通的实际需求，提出了完整的智慧交通系统设计方案，首先详细介绍了方案中的数据架构设计，其次以套牌车识别为例，阐述了应用的具体内容和处理流程，最后对智慧交通的未来发展进行了展望。

关键词：智慧交通;套牌车识别;数据交换共享

中图分类号：U495      文献标识码：A 文章编号：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

业内认可的智慧交通的内涵是指充分利用大数据、云计算、物联网等信息化手段，从根本上缓解交通资源错配、信息不对称的矛盾，建立综合、智慧、绿色、平安的城市大交通生态环境，其外延在于統筹规划、构筑城市一体化大交通运行体系，支撑城市的交通惠民、兴业、善政的建设目标，带动区域交通一体化的发展[1]。

当前对于智慧交通的理论研究以及单个应用模块研究较多，电子警察、卡口、信号控制等以硬件为主的系统已是非常成熟的应用。本文针对常见的地市级城市交通需求场景，结合笔者在各地的项目实践，提出了对应的典型的系统整体设计框架，并以套牌车识别为例介绍了实现流程和具体实现方式。

1  总体设计

智慧交通系统架构，通常包括感知层、互联层、平台层、应用层。这四个技术层相互作用，共同提供面向管理部门的交通管理及面向公众的城市出行信息服务。

感知层是指利用RFID、红外、雷达、摄像头、GPS、传感器、M2M终端、传感器网关等一系列技术和对应的采集设备，实现对交通特征信息的提取。

互联层是指利用有线网络、无线网络（包括移动通信2G/3G/4G/5G、NB-IoT、LoRa等），将感知层所采集的信息实现网络传输和互联。

平台层是指对通过构建基于云计算的网络架构以及大数据数据处理平台，将现有的复杂交通体系进行系统梳理集成，通过各种信息采集点，实现对整个城市交通的有效监控和利用，业界已经达成共识。

应用层则是基于管理和服务需求，针对平台层的数据的运用和管理使用。

各分层通用的技术基础模块的功能要求、具体实现方式基本比较明确，关于这四个层的分层更详尽的功能介绍，可参见文献[2-6]。文献[2]研究了云计算技术在构建交通云平台、交通信息与发布、交通指挥控制、交通管理预警、交通规划建设等方面的应用前景。文献[3]重点分析总结了城市交通大数据的若干研究内容及核心技术，提出了城市交通大数据智能应用系统解决方案。文献[4]提出了城市交通大数据中心的基础框架。文献[5]针对具体的昆山项目，提出系统总体架构和功能架构，详细介绍交通数据采集、处理与应用功能架构实现方式。

本项目的总体架构图如图1所示。

2  典型设计

当前难点是在通用技术的基础上提供对应的行业化组件应用产品，从而保证技术能够真正地聚焦于城市交通治理的痛点和问题。本文以套牌车组件为例，详细说明该组件的工作内容和处理流程，从而给其他应用提供更好的借鉴。

套牌车组件是基于同一辆车不可能同时出现在两个地点的原理，实时分析电警、卡口等不同系统采集的车辆号牌信息，实现套牌车的自动检测和报警。结合道路的实际交通状况及路网的拓扑结构，利用最优路径算法计算经过任意两个监控点所需的最短时间，并以此作为判别套牌车的时间阈值。平台针对各监控点上传的车辆信息，实时计算其通过其他监控点的时间记录，然后针对每个监控点的经过记录，判断其经过时间到当前时间是否小于这两点之间的套牌车时间阈值，如小于时间阈值，则该车有套牌嫌疑，平台将报警提示。

2.1  组件内容

2.1.1  组件服务注册功能

通过Web Service服务发布的方式，将套牌车甄别组件注册到业务组件容器中。本组件发布的接口功能包括：（1）套牌车辆甄别报警服务接口;（2）套牌车辆轨迹查询服务接口;（3）套牌车辆证据查询服务接口;（4）套牌车辆数据库黑名单布控数据更新接口。

2.1.2  组件服务注销功能

通过业务组件容器，将套牌车甄别组件功能从业务组件容器中进行注销。本组件的状态变为不可用状态，其套牌车甄别组件发布的各种接口不在提供对外的服务调用。本组件发布的服务接口功能包括：（1）套牌车辆甄别组件注销服务接口;（2）套牌车辆甄别组件停止服务接口;（3）套牌车辆甄别组件状态更新接口;（4）套牌车辆甄别组件启动服务接口。

2.1.3  组件服务配置及状态监控功能

通过业务组件容器，查询套牌车辆甄别组件的实时运行状态，能够对本组件所需要的运行参数进行配置管理。本组件配置服务及监控的接口功能包括：（1）套牌车辆甄别组件状态查询服务接口;（2）套牌车辆甄别组件状态参数设置服务接口;（3）套牌车辆甄别组件状态日志查询服务接口。

2.2  处理流程

根据“短期内不可能在两地同时发现同一车辆”的原理，通过对不同地区、不同车牌的数据排查比对，发现套牌嫌疑车辆信息，号牌号码及号牌种类全部相同则视为排查成功。系统需设定两监控点的最小时间阈值，在小于该时间阈值的范围内，同辆车不可能在两地同时出现，如设置最小时间阈值为30分钟，在此时间阈值内，将在两地同时出现的车辆标记为嫌疑车辆。系统分三步实现套牌车排查：（1）套牌比对功能。目前的电子警察系统已经具备对车辆的车牌、颜色、车型的识别功能，可以完全利用电子警察车辆数据，作为套牌车检测的车辆数据;（2）规则管理功能。对于假牌照，可以直接在电子警察的车辆信息库中进行比对，如果没有这种车牌，这辆车可能就是套牌车。对于冒用其他车的牌照，冒用车和被冒用车的车辆特征颜色、车型不同，也可以直接在电子警察的车辆信息库中对比车辆的颜色和车型，如果颜色和车型存在差异，则认为这辆车可能是套牌车;（3）行程估算及计算流程。对于两辆车牌照相同、颜色相同、车型相同，并且是真实牌照的情况，由于套牌的车辆一般都会避免出现在相同的地理位置上，基于這一特点，获得套牌车辆与真实车辆所出现的位置与时间，通过GIS系统把套牌车辆与真实车辆在地理位置与时间上放在一起加以辨别，即计算获得最近识别出某一牌照车辆所在的两个地点之间的最近距离，并计算这两个地点之间到达的最短时间与识别的时间间隔进行比较，如果最短时间大于识别时间间隔，则很可能是套牌车辆。记录该车牌一天的行驶轨迹。按距离最近原则分成两个相对聚簇的节点集合A、B。计算集合A、B的平均坐标S1、S2，计算该车牌登记的地点坐标S0。计算S0到S1、S2的距离L1、L2。如L1>2L2，则L1是套牌车。流程如图2所示。

3  结  论

建设交通强国是以习近平同志为核心的党中央立足国情、着眼全局、面向未来作出的重大战略决策，智慧交通是推动大数据、互联网、人工智能、区块链、超级计算等新技术与交通行业深度融合的有力抓手。国务院发布的《新一代人工智能发展规划》，提出推动人工智能与各行业融合创新，因此随着人工智能等新技术的出现，智慧交通也必然不断创新，通过复杂场景下的多维交通信息综合大数据应用平台，全面打通数据孤岛，实现智能化交通疏导和综合运行协调指挥，建成覆盖地面、轨道、低空和海上的智能交通监控、管理和服务系统，降低行业管理和交通秩序成本，提升效率。

参考文献：

[1] 中兴通讯股份有限公司.中国智慧城市规划与建设：第二版 [M].合肥：安徽科学技术出版社，2017.

[2] 张勇，王海，刘思阳.云计算技术在智慧交通中的应用研究 [J].智能城市，2018，4（21）：13-14.

[3] 熊刚，董西松，朱凤华，等.城市交通大数据技术及智能应用系统 [J].大数据，2015，1（4）：81-96.

[4] 彭武雄，代义军，白帆.城市交通大数据中心建设与展望 [J].交通与运输（学术版），2015（1）：67-70.

[5] 金建平.交通状态预测系统的设计与实现 [D].西安：西安电子科技大学，2017.

[6] 企业网D1Net.中兴智慧城市专题 [EB/OL].（2013-08-27）.https：//wenku.baidu.com/view/fbb6671710661ed9ad5 1f3bf.html？qq-pf-to=pcqq.c2c.

作者简介：孙天伟（1981-），男，汉族，山东烟台人，工程师，信息系统项目管理师，硕士研究生，主要研究方向：信息与通信新技术在智慧城市等行业信息化领域规划、咨询、设计。