城市智能交通系统设计大数据外挂研判系统设计设.docx
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城市智能交通系统设计大数据外挂研判系统设计设
城市智能交通系统整体规划·ITS
大数据外挂研判系统设计
第一章背景及需求
一.1形势与背景
一.1.1机动车出行需求不断增加，时间与空间分布模式转变
公众机动车出行需求不断增加、时间与空间分布模式转变、交通拥堵范围与程度扩大，需要ITS构建宏观调控手段。
一.1.2城市化进程加快，交通建设与管理并重
城市化进程加快，交通建设与管理并重，在大规模进行城市交通基础设施建设的同时，需要ITS软环境为城市交通可持续发展提速。
一.1.3打击多样化交通违法行为，维持交通管理秩序
面对日益严峻的交通管理需求，通过开展多种专项整治活动，打击机动车闯红灯、行人闯红灯、机动车斑马线不礼让行人、非法占用公交车道、道路逆行压线等行为，规范出行交通新秩序。
一.1.4打造绿色交通、节能减排的人居城市
打造绿色交通、节能减排的人居城市，引进先进的IT手段，通过交通物联网等技术，缓解交通拥堵、提高出行效率、减少交通事故、降低交通污染，实现“智慧交通、低碳出行”。
一.1.5ITS信息服务体系形成新架构
城市交通信息服务，借鉴国外先进经验，提出“智慧交通、低碳出行、感知全程”的公众出行服务理念，全力打造城市ITS信息服务体系新架构。
一.1.6构建人性化执法服务环境，合理规划勤务信息
以人为本，构建人性化执法服务环境，确保道路执勤、执法、现场事故处理等工作的安全、严谨和规范性，并做到“警力跟着警情走”，合理规划勤务信息。
一.2规划定位
一.2.1强化指挥中心职能，紧密围绕“六大业务核心”开展城市ITS建设
指挥中心智能交通信息平台，作为城市ITS发展的基础，其依托作用是显而易见的。
城市ITS建设将依托指挥中心智能交通信息平台，围绕秩序管理、事故管理、路网管理、特勤任务、交通肇事逃逸追捕、城市交通服务这六大业务核心，建设交通运行指挥中心、交通监管指挥中心、城市交通信息管理服务中心；建设/改造15个子系统，即交通固定点监视系统、交通制高点监视系统、交通违法手动抓拍系统、车辆监测及参数采集系统、交通事件视频检系统、公路车辆智能监测记录系统、闯红灯自动记录系统、违法占用公交车道监测记录系统、城市道路违法停车监测记录系统、机动车超速监测记录系统、机动车区间测速系统、人行横道智能监测系统、动态交通诱导系统、交通信号控制系统、执法车辆车载取证系统执法系统。
一.2.2依托城市已建成及规划格局，细分业务重点，构筑城市ITS感知网格
城市ITS感知网格的合理建设，依托于对城市已建成及规划格局的深入解读，综合考虑城市出入口、工业聚集区、商业聚集区、市民居住聚集区、道路分布、铁路分布、水路分布、客（货）运交通枢纽、建筑物空间分布及高度等因素，同时结合城市发展历史，不同阶段的发展需求和侧重点，进行科学的点位设置和前端感知设备类型选择，构筑“点、线、面、空”多维度一体的城市ITS动态感知网格。
一.2.3“打基础、上业绩、出成效”三年三大步，合理推进城市ITS进程
智慧城市ITS建设，主要通过三个阶段（分三期工程建设），即第一期改造工程（2017年至2018年），打基础、快速见效；第二期扩建工程（2018年至2019年），突出重点、上业绩；第三期提升工程（2019年至2020年）再创新、出成效。
按城市ITS发展阶段性的需要和发展重点的不同，进行科学的规划、建设、实施，以“打基础、上业绩、出成效”三年三步走的原则合理推进城市ITS发展进程。
一.2.4以人为本，推进人、车、路、环境协同发展
实现以人为本，人、车、路、环境协同推进的发展模式，通过实时动态掌控交通出行热点的分布、出行方式选择、交通流在路网上的动态分配、交通出行在时间上的动态分配等信息，将人的交通出行行为与实时道路交通信息进行对应关联，构建数据、信息、知识、智慧的信息交互体系，推进人、车、路、环境协同发展。
一.3规划目标
一.3.1提升全城路网实时态势监控和交通秩序监管水平
依托全城道路监控系统，根据路口、路段和全城态势不同级别的路网监控要求，实现“点、线、面”综合三位一体的全城路网态势综合监控，提升综合态势监管水平。
一.3.2打造全城一体的城市智能交通数据中心
紧跟“公安交通集成指挥平台”建设改造脚步，建设以海量数据存储为基础、结合数据清洗、分析和融合的大数据系统和深度结构化云分析系统和保证业务系统健壮性的云运维系统，实现标准的数据采集接入以及业务数据应用的城市智能交通数据中心。
一.3.3提升交通管理分析的智能化程度，加强涉牌违法目标车辆的打击能力
针对城市涉牌违法车辆（1、未悬挂号牌；2、光盘遮挡号牌；3、防撞梁、备胎遮挡号牌；4、泥浆、油漆污损号牌；5、翻转号牌架；6、胶贴、涂抹号牌等车辆）管理的管理难点，提升业务平台的智能分析能力，整治城市涉牌违法车辆，提升非现场执法和秩序管理能力。
一.3.4提升应急指挥协作水平，加强应急处突综合调度能力
针对当前交管难度和路面执勤民警资源短缺的矛盾现状，通过三步走战略，即1、补齐路面一线民警的可视化指挥调度终端，2、打通前后端指挥调度体系，3、整合城市交警应急指挥资源，实现“警力跟着警情走，事件跟着预案走”的目的，并打造具备城市特色的特勤安保任务管理体系！
一.3.5提升道路科学辅助决策能力，优化路网渠化、信号配时等交通管理措施
依托于交通数据中心的数据分析能力，研发交通流、交通违法行为以及交通事故事件等城市交通综合态势评估系统，提供专项整治辅助分析和决策系统，提升道路管理科学辅助决策水平，优化路网配置、路口渠化、信号配时等交通管理措施。
一.3.6增加互联网+智能交通应用，增加道路交通信息交互能力，提升城市交通形象
转换交通管理理念，从管理者角度转变为出现服务者角度，增加路面信息交互设施，提高交通信息交互能力；依托于互联网+智能交通的应用模式，横向打通交通态势监控可视化与路网综合分析能力，提供交通出行者可视化出行的服务能力，提升城市交通形象。
一.3.7提高系统运维和数据运维的自主分析能力，提高智能交通系统健壮性
加强交管系统的运维体系建设，依托于数据中心对异常数据的自主分析和系统自运维能力，以数据运维、设备运维和网络运维为交叉验证的系统综合运维体系，结合运维端的远程化管理和会诊协同的需求，提供智能交通系统的健壮性。
一.3.8提升业务需求迅速转换为实际系统建设落地的能力，打造城市交通管理亮点
参考NGN思想，依托开放型的交通业务管理平台，将业务和基础数据与基础能力平台相分离，实现新需求、新功能（算法）以及新业务迅速植入系统能力，与当地的交管问题相结合，打造城市交通管理亮点。
第二章系统总体设计
二.1城市智能交通总体建设规划
序号
项目名称
第一期改造工程
第二期扩建工程
第三期提升工程
2017年-2018年
2018年-2019年
2019年-2020年
1
交通综合业务管理平台
初步搭建以视频管理为核心的智能交通综合管控平台
扩容升级数据接入和分析功能
提升数据分析价值和数据业务可视化服务
2
已建信息资源整合
实现不同品牌、不同类型设备端统一接入
以数据融合为中心，实现多表项、多维度类型数据的综合融合
以业务整合为目的，消灭假集成，结合数据中心实现业务和数据的统一归口
3
交通传输网络改造
实现基础系统的互联互通，根据业务需求实现网络链路升级改造
随数据中心改造设计弹性计算网络
与计算、存储、分发等需求结合SDN/NFV设计智能网络
4
交通综合数据中心
存储、分析和计算能力池化，云存储系统改造。
大数据系统改造，ETL和kafka体系工具嵌入，统一纳管实时和历史数据。
形成以数据为中心的云计算平台。
5
交通信息建设标准建设
发布数据接口/数据协议前端信息采集建设指导意见。
发布标准接口组件以及完善的标准体系。
形成完整的南北向接口以及数据分发管理权限控制。
6
交通服务体系
发布渠道布建，信息发布管控可视化。
融合视频服务和数据服务，实现精准信息发布。
预留交通分析能力，横向打通民生服务和多政府部门协同合作能力。
表1城市智能交通总体规划表
二.2围绕六大业务核心开展ITS子系统建设
序号
业务核心
项目名称
功能与作用
第一期改造工程
第二期扩建工程
第三期提升工程
2017年-2018年
2018年-2019年
2019年-2020年
秩序管理
高清路面固定点监控系统（智慧监控）
1、实现对路口、路段及周边环境的远程实时全景监控及录像记录。
2、支持机动车、非机动车、行人识别；
3、对机动车车牌进行识别；
4、监测路网通行状态的细节信息，可用于流量检测、事故检测、套牌车辆检测等其他附加功能。
高清路面监控系统建设工程
【点位设置原则】
1）随路建设；
2）交通事故频发路段；
3）道路交通管理重点、难点、复杂部位；
高清路面监控系统扩建工程
【点位设置原则】：
1）根据已建成点位格局，进行进一步点位加密；
2）道路交通管理重点、难点、复杂部位需要建设；
点位建设基本完毕
交通制高点监视系统
1、实现对区域道路状况及周边环境的远程实时监控及录像记录。
2、监测路网通行状态的宏观态势，发现交通故障点。
高清制高点监控系统建设工程
【点位设置原则】
1）在道路交通管理重点区域周边选取合适的高层建筑；
高清制高点监控系统扩建工程
【点位设置原则】：
1）根据已建成点位格局，进行进一步点位加密；
2）道路交通管理重点、难点、复杂部位需要建设；
点位建设基本完毕
1
交通违法手动抓拍系统
1、建设在道路路口、重要场所出入口等不宜对车辆违法行为进行自动分析判断的场所，通过远程人工手动抓拍方式实现特定违法类型（违法停车、违章变道、压线、逆行等）的违法视频和图片数据采集记录，用于解决交警非现场执法需求。
2、震慑交通违法，通过规范驾驶员的操作行为改善交通秩序。
交通违法手动抓拍系统
【点位设置原则】：
1、利旧现有监控点位，部署新的动态抓拍系统平台，通过部署视频综合平台以及控制键盘完成现有监控点位抓拍改造需求；
交通违法手动抓拍系统
【点位设置原则】：
1、根据已经建设的动态抓拍点位，进行进一步点位加密，为保证低时延性，采用HD-SDI高清数字球机；
点位建设基本完毕
综合高清人脸取证电子警察系统
1、在路口或路段对车辆进行视频监测，自动发现、跟踪交通违法车辆，判断与记录其交通违法行为，生成执法依据。
2、震慑交通违法，通过规范驾驶员的操作行为改善交通秩序。
综合型高清视频电子警察系统建设工程
【点位设置原则】：
1、随路建设，即完成对交通信号改造路口的电子警察系统的新建；
2、违法行为频繁的路口必须建设；
综合型高清视频电子警察系统扩建工程
【点位设置原则】
1）根据已建成点位格局，进行进一步点位加密；
2）违法行为多发路口需要建设；
点位建设基本完毕
违法占用公交车道监测记录系统
采用移动车载式建设模式，部署在公交车驾驶台上，实现对机动车辆违法占用公交车道行为的自动检测和取证，达到规范驾驶人员出行违法占用公交车道的行为。
违法占用公交车道监测记录系统
【点位设置原则】
1、随公交线路和公交专用车道建设；
2、市区拥堵路段、景区公交占道、BRT车道多发路段必须建设；
违法占用公交车道监测记录系统
【点位设置原则】
1）区域公交线路需要建设；
2）城乡结合区域、城际公交区域需要建设；
违法占用公交车道监测记录系统
【点位设置原则】
1）在扩建的基础上完成剩余城市公交线路建设；
城市道路违法停车监测记录系统
1、通过前端抓拍球机，内置智能分析算法，利用机器视觉代替人工视觉进行车辆目标提取、违法行为自动判定、自动跟踪放大、自动车牌识别；
2、兼具机器连续工作优势和人类部分认知能力，准确、快速地对机动车违法停车行为进行检测记录。
城市道路违法停车监测记录系统
【点位设置原则】
1、因违停引起的拥堵高发路段必须建设；
2、学校、医院、公众服务机关人员聚集区域等违停行为多发路段必须建设；
城市道路违法停车监测记录系统
【点位设置原则】
1、城市次干道、支路需要建设；
2、小区出入口、超市路口等人员朝夕聚集现象明显的路段需要建设；
城市道路违法停车监测记录系统
【点位设置原则】
在扩建的基础上，增加城市主干道、快速路等城市道路的违停建设，实现城市一体的违停抓拍。
人行横道智能监测系统
1、系统建设在非灯控路口，前端采用高清网络摄像机，配合前置视频分析记录仪，对机动车“不礼让行人”行为自动检测并取证记录，同时具有卡口记录功能。
人行横道智能监测系统
【点位设置原则】
针对学校、医院等行人较多的非灯控斑马线路段必须建设；
人行横道智能监测系统
【点位设置原则】
在改造的基础上加密点位，在城市道路其他中间路段需要建设
点位建设基本完毕
2
事故管理
交通事件视频检测系统
1、实现交通事故自动检测，报警及预案联动，并提供过程录像取证。
2、快速发现、定位交通事故，缩短事故处理、紧急救援、恢复交通的时间，减轻交通事故对动态交通的影响。
3、针对不同应用场景（高速公路、桥梁、隧道），提供违停、逆行、倒车、拥堵、抛洒物、行人、烟雾等可能引发交通事故的事件进行检测。
交通事件检测系统建设工程
【点位设置原则】
1）随路建设；
2）交通事故频发路段必须建设；
3）拥堵、违法停车现象频发路段必须建设；
4）高速公路匝道出入口、隧道、桥梁路口需要建设。
交通事件检测系统扩建工程
【点位设置原则】
1）交通事故频发路段需要建设；
2）拥堵、违法停车现象频发路段需要建设；
3）高速公路其他重要路段需要建设
点位建设基本完毕
移动车载执法取证系统
1、实现交通道路路况现场移动巡逻，现场执法可视化管理调度；
2、提供道路移动测速、非法占用公交车道、高速公路非法占用应急车道等移动端执法取证手段。
3、协同其他警种进行现场车辆拦截，机动车缉查布控管理。
移动车载执法取证系统
【点位部署原则】
1、覆盖支队直属巡逻中队执法车辆，满足实时路况巡逻要求。
2、覆盖国省道执法巡逻路段执法车辆，满足移动执法需求。
移动车载执法取证系统
【点位部署原则】
1、在新建的基础上，增加移动执法车辆的覆盖密度；
2、高速巡逻大队执法车辆完成全覆盖，重点节假日实现非法占用硬路肩行为的流动取证。
移动车载执法取证系统
【点位部署原则】
完成移动执法车辆全覆盖。
公路车辆智能监测记录系统
1、在城市道路、高速公路等重要路段区间，实现对过往机动车辆的自动检测和记录，以及车辆属性信息的自动提取和图像叠加，达到车辆查控、人脸识别、不系安全带检测等目的。
公路车辆智能监测记录系统
【点位设置原则】
在城市出入口、加油站、国省道、高速公路以及城市主要道路等城市车辆必经路段必须建设；
公路车辆智能监测记录系统
【点位设置原则】
在改造的基础上加密卡口点位，增加城市支路、城乡结合道路等点位的建设密度；
完成全部城市立体的卡口点位建设
4
特勤任务
交通信号控制系统
1、自动协调和控制区域内交通信号灯的配时方案、均衡路网内交通流运行，使停车次数、延误时间及环境污染减到最小，充分发挥道路系统的交通效益。
2、实现联网控制、绿波带：
区域协调控制、公交优先控制等。
老城区XX个路口信号机的联网改造工程
【点位设置原则】：
1）老城区需优先改造；
2）重要交通枢纽至城市行政区及重大活动举办场所之间道路优先改造。
XX区域信号灯控制系统扩建及联网工程
【点位设置原则】：
按区域划分进行系统扩建。
点位建设基本完毕（路口灯控率＞75%，学校周边安全设施设置率≥99%）
5
交通肇事逃逸追捕
机动车超速监测记录系统（视频检测、雷达测速）
1、实现城市主要出入口路段、关键部位限速路段超速车辆的实时检测、记录、报警。
2、对通行车辆进行视频监测、图像抓拍、车牌识别，车辆黑名单比对报警等。
机动车超速监测记录系统
【点位设置原则】
1、城市主要出入口路段
2、关键部位限速路段
3、城市高架
机动车超速监测记录系统
【点位设置原则】
根据已建成点位格局，进行进一步点位加密；
点位建设基本完毕
机动车区间测速系统（雷达单点测速+区间测速）
机动车区间测速系统建设在高速公路、城市高架、城市快速路等路段区间，采用雷达检测卡口实现单点测速，并利用区间测速管理软件实现区间行车速度测算，同时具有卡口记录功能
机动车区间测速系统
【点位设置原则】
1、高速公路
2、城市高架
3、城市快速路
机动车区间测速系统
【点位设置原则】
根据已建成点位格局，进行进一步点位加密；
点位建设基本完毕
6
城市交通服务
车辆监测及参数采集系统
系统建设在城市道路、公路、高速等路口和路段区间，可实现实时机动车辆信息采集和周期性的交通参数采集、统计，同时具有视频监控功能。
车辆监测及参数采集系统
【点位设置原则】
1、随路建设；
2、结合流量控制的信号机路段进行建设；
车辆监测及参数采集系统
【点位设置原则】
根据动态交通诱导的数据量进行加密，保证各大流量采集路段均有采集系统；
点位建设基本完毕，根据2017年至2018年的城市交通流数据（OD/出行方式/运行效率等），构建XX城市交通运行模型。
提供交通态势预测、道路交通管理及应急仿真决策支持
动态交通诱导系统
1、实现城市道路交通通行状况的实时动态信息发布。
2、对交通流进行实时信息采集，并提交中心平台进行分析、应用及管理。
道路交通信息发布系统建设工程
【点位设置原则】
1）随路建设；
2）道路交通管理重点、难点、复杂部位；
道路交通信息发布系统扩建工程
【点位设置原则】
1）根据已建成点位格局，进行进一步点位加密；
2）道路交通管理重点、难点、复杂部位需要建设；
表2ITS子系统建设规划表
二.3以人为本开展交通信息交换平台建设
序号
项目归类
项目名称
功能与作用
完成时间
1
交通数据服务平台
交通汇集交换网络
连接现有主要交通信息网络，实现各部门网络的互联互通，采集各部门基础交通信息，实现高效、安全的信息交换。
2017
2
交通数据汇聚标准接口
定制统一交通信息标准规范，实现统一的数据服务接口，形成汇集交换数据平台，完成各原始交通数据的整合与标准化，为共享传输数据服务。
2017
3
交通数据云计算平台
采用交通云存储技术、交通大数据技术，引入虚拟化平台技术，打造标准的数据处理链路、数据分发链路和分布式数据处理总线，为交通业务应用提供高速数据计算、处理、分发通道。
2018
4
交通数据云分析平台
采用图片、视频二次结构化分析算法，对实时抓拍图片、视频资源等进行结构化分析，用于交通大数据分析的基础数据来源。
2019
4
交通数据中心
以云存储、大数据、云计算、云分析、二次结构化等手段为依托，打造以数据维度为核心的接入、处理、存储、转发、应用的交通数据中心平台，并通过定义统一的数据输入输出接口，满足行业内各种不同厂商之间的系统互联。
2020
5
交通整体调控系统
交通整体调控
对信号灯路口的运行状况进行监视和控制；实现对交通流数据的分析和统计；与交通综合监控、交通诱导及交通指挥等子系统紧密集成，根据获取的交通综合监测数据，实现对交通流的有效控制。
2017
6
信号区域控制
实现对一定区域内联网信号控制路口的联动控制，实现区域信号控制的最优化。
2018
7
快速路出入口控制
实现对进出快速路车流的全面管控，保证快速路主干道的畅通；满足勤务和突发事件的管控需求，节省警力资源。
2019
8
公交信号优先
为通过交叉路口的公交车提供优先通过的信号相位，以充分发挥公交专用车道优势，保障公交车快速、稳定、高效的运营。
2019
9
交通运行指挥系统
运行监测
完成对全市交通状况实时监视
2017
10
交通管理指挥
强化二级指挥中心的处警功能，加强一级指挥中心的宏观调控与监督职能
2017
11
应急调度
接收、处理交通事故及紧急事件报警，实时科学合理的调度辖区内的警力、紧急救援、路障清理力量，快速处置紧急交通事故、交通突发事件及社会治安事件。
2018
12
发布管理
接收、核实交通路面状况信息、交通运营信息、交通事故及紧急事件报警，制定科学的发布策略，并建立专门机构，负责交通信息的对外发布管理与审核。
2018
13
呼叫中心
对接入信息建立快速确认、核查处理机制，对咨询信息快速做出回应，并及时把事件信息与交通投诉信息传送至出行信息服务部门与相关的企业运输组织，并跟踪、监督执行情况。
2018
14
出行信息服务系统
行车出行提示
为车辆驾驶者提供行车路线优化，停车换乘计划等。
2017
15
停车诱导
均衡各停车场泊位，提升停车场利用率。
2017
16
多媒体播报
通过调频广播、数字广播、电视向用户推送交通信息服务，路况播报、动态导航等。
2017
17
互动信息服务
通过移动终端、手机、PC等，实现公众信息查询、深度位置服务、信息订阅、意见反馈等交互式信息服务。
2017
18
服务热线
公众出行信息服务系统为呼叫中心提供信息接口，用于报警、求助、查询等人工服务。
2017
19
交通管理及应急仿真决策支持系统
交通基础信息管理
从各个子系统提供共享信息，对多源异构GIS数据，GPS数据，交通事件检测数据、视频检测数据的接入、标准化处理、实现多源异构数据的融合处理。
2017
20
交通建设项目规、设计方案评估
根据要求将相关信息提供给城市交通仿真平台，进行宏观、中观、微观仿真和实时仿真运算。
2018
21
交通组织优化及区域仿真评价
模拟出新的道路基础设施建设、控制方案对交通的影响，辅助交通部门利用仿真结果对不同交通组织、设计方案进行比对、选择。
2019
22
城市交通应急仿真
模拟应急事件发生时采用相应预案的效果，通过二维或三维建模模拟技术，演示应急预案仿真实施的各个环节。
2019
表3信息交换系统建设规划表
图1.
第三章大数据外挂研判系统设计
三.1交通态势评估
针对各种检测手段采集的交通数据，构建交通流数据的分析模型，对交通流数据进行分析处理，同时，在“掌握现状、找出规律、科学诱导”总体建设思路方针的指导下，根据大量历史数据、相关数据及实时检测数据，对未来5-15分钟内的交通参数进行预测，可以使交通管理者及时了解路网运行状况的变化，及时采取对策，也可为出行者提供参考信息。
1）道路交通运行状况的分析
根据交通流信息采集系统、公路车辆智能监测记录系统采集的车辆号牌信息对路段行程时间进行综合分析，得到不同路段的行程时间状况，并基于GIS地图进行展示。
行程时间分析可以分为三个步骤：
Ø设置需要监控的上下游路口，并根据经验给出从上游路口到下游路口的平均时间和最短时间。
Ø对下游路口的通行记录，系统会去上游路口的通行记录缓存中查询同一车辆的通行记录，如果找到则首先对通行时间进行判断，若小于或大于阈值的时间，则进行剔除。
对于通行时间“合适”的车辆，依据上下游路口的通行记录，生成一项新的行车记录，并加入一个自定义的时间计算容器中。
Ø计算容器通过收集一定数量的行车记录，辅以某些可变参数对于全部
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