硅谷雜志:基于GIS的智能交通指揮集成系統設計
[ 導讀 ] 據《硅谷》雜志2012年第21期刊文稱,目前以打造物聯網技術和城市發展有機融合的智慧城市綜合體的進程中,智能交通占據著重要地位。
據《硅谷》雜志2012年第21期刊文稱,目前以打造物聯網技術和城市發展有機融合的智慧城市綜合體的進程中,智能交通占據著重要地位。智能交通指揮集成系統是通過計算機、多媒體、網絡、通信、GIS等技術將各類交通管理基礎應用系統有機地結合在一起,實現道路智能交通系統各類信息的智能化采集、快速傳輸和高度共享,提高交通運行效率,緩解城市交通壓力。
0引言
根據聯合國的一份報告估計,到2050年,將有大約70%的世界人口居住在城市中。這將對包括交通設施在內的各種城市基礎設施提出了更高的要求。而“十二五”期間智慧城市建設加速將帶動城市智能交通迅猛發展。智能交通是一個基于現代電子信息技術面向交通運輸的服務系統,它是以信息的收集、處理、發布、交換、分析、利用為主線,為交通參與者提供多樣性的服務,是未來交通系統的發展方向。
智能交通指揮集成系統是以集成為關鍵技術,同時結合其他多項技術,充分利用現有相關管理部門已有信息資源進行整合,建立道路交通信息儲存平臺,形成一個協調、有序、合作的綜合信息系統,為市領導、有關管理部門和公眾提供集成化的基礎資源信息和信息交互的平臺。系統以GIS技術為核心,以城市地理信息基礎數據平臺為背景,實現道路交通實時、動態信息與道路交通圖形信息的匹配、顯示。同時,可以對數據進行多路徑查詢和分類統計、綜合分析,為道路交通管理部門解決交通擁擠問題、制定道路交通發展規劃提供參考。
1系統結構
智能交通指揮集成系統通過對采集到的靜態與動態數據分析加工處理,來實施交通管理控制和誘導,及時對交通事件進行處理并通過多種渠道將交通信息發布給交通參與者。系統按功能結構劃分,包含交通數據采集子系統、中心數據庫管理子系統、交通信息處理子系統、交通輔助決策子系統、交通信息發布子系統、用戶管理子系統、設備管理子系統七部分。其中,交通數據采集子系統是整個智能交通指揮集成系統的基礎,目前交通管理系統中各個系統應用已經相當廣泛,但這些系統之間的信息關聯不足,限制了指揮決策的作用;采集子系統通過與這些系統建立標準的接口,采集主要的信息,為交通指揮系統提供資源。交通信息處理子系統對采集子系統提供的數據進行融合處理,并對其統計分析,得到高級數據,為指揮決策子系統提供依據;交通輔助決策子系統是為快速指揮調度提供了輔助功能。通過對交通信息的分析,提供預案,供指揮人員參考;交通信息發布子系統主要包括四種發布方式,電子地[FS:PAGE]圖、誘導系統、網絡和交通電臺;通訊子系統是整個公安交通指揮集成平臺內聯系的紐帶。
智能交通指揮集成系統結構圖如下:
系統流程圖如下所示:
2系統架構
系統所采集的數據主要來自于交通流采集系統采集的道路交通信息,還包括人工錄入交通事件信息和交通指令;信息采集部分將各類信息綜合處理后存入數據存儲子系統中;綜合信息資源層包括了共享信息數據庫及交通信息數據倉庫兩個部分,分別實現實時信息存儲、歷史信息存儲及交通數據挖掘分析等;應用基礎平臺層包括了空間數據引擎、GIS應用服務器兩部分構成,應用基礎為客戶化應用層提供公共的基礎平臺服務;客戶化應用層包括了信息發布系統、平臺管理系統兩大部分。信息發布系統提供一個基于GIS的交通信息發布查詢系統,遵循統一的數據發布規范向各個職能部門及公眾媒體發布相應的交通及相關信息;管理終端系統提供支持儲存共享平臺日常業務應用需求的管理應用系統。
系統采用成熟的三層構架模式,如下圖所示。
數據服務層集中了系統的主要數據,完成數據庫管理;
應用層是承擔事務處理的中間環節,負責和控制數據庫操作,接受、處理用戶終端的請求,負責系統的業務邏輯處理以及提供各類應用服務;
用戶終端位于系統的最前端。通過中間層應用服務獲得各項應用信息。
采用三層結構能通過動態伸縮更好地平衡各個層面上服務器的負載,減少網絡上的信息流量,從而提高系統的吞吐量;可方便地以添加方式擴展相應層面上服務器數量以擴展處理能力和系統規模;同時,由于采用介于用戶終端和數據庫服務器中間的應用服務器,可提高數據庫中數據的安全性;另外,實現了主要業務數據的集中管理,可減輕系統的日常維護工作。
3系統功能
智能交通指揮集成系統將實現對已建成和規劃中的交通管理與控制各功能系統的集成應用,建立起一個溝通信息、掌控全局的集成指揮平臺。這個平臺將以數據交換和數據共享為核心,依托GIS引擎,以地理屬性為索引實現對各個功能系統和交通管控設施的操縱。系統將主要完成下述四個方面的任務:
1)建立統一的交通管理與控制信息獲取和交互機制。
建立統一的交通管理與控制信息接口,在一個統一的操作界面下,實現對信號控制系統、FCD道路交通信息采集、LED交通誘導系統、警用車輛GPS定位系統、公路卡口系統各種外場系統信息的獲取和交互。
2)實現對各類實時動態交通信息的采集和融合應用,建立動態反映城市交通實況的“電子模[FS:PAGE]擬板”。
對城市交通管理需要的動態信息(交通流量、信號機運行狀態、卡口監視圖像等)和靜態信息(機動車登記信息、駕駛人登記信息、交通設施登記信息等)進行處理,提供信息搜索、查詢、分析、統計和狀態顯示的“電子模擬板”。
3)建立“事件驅動”處理機制。
基于FCD實時道路交通信息數據、視頻檢測數據,可以建立起交通事件監測機制,以“事件驅動”為主線,實現對交通警情報警、警力資源調配、事件快速處置的決策支持和警情信息共享。
4)建立“任務驅動”處理機制。
系統使用“任務驅動”處理機制實現各類交通管控任務、道路施工交通管控、周期性交通擁堵交通管控的預置和自動監督執行。根據指定的任務、交通歷史數據生成的預防性任務,督促值班員或相關管理部門有針對性地啟動各類相關預案,并在系統的輔助下通過執行方案來完成交通管理指揮任務。
4網絡安全
智能交通指揮集成平臺建成后,動、靜態交通管理采集和信息發布將延伸至公安網外的外部網絡,因此基于公安網絡的特殊性、重要性和安全性,網絡安全考慮顯得尤其重要,充分利用現有條件下網絡安全防護技術和安全產品成為當務之急。
網絡系統的安全涉及到平臺的各個方面。按照網絡OSI的7層模型,網絡安全貫穿與整個7層模型。針對網絡系統實際運行的TCP/IP協議,網絡安全貫穿與信息系統的幾個層次,主要包括以下幾種安全:
物理層安全:主要防止物理通路的損壞、物理通路的竊聽、對物理通路的攻擊(干擾等)。
鏈路層安全:需要保證通過網絡鏈路傳送的資料不被竊聽。主要采用劃分VLAN、加密通訊(遠程網)等手段。
網絡層安全:需要保證網絡只給授權的客戶使用授權的服務,保證網絡路由正確,避免被攔截或監聽。
操作系統安全:保證客戶資料、操作系統訪問控制的安全,同時能夠對該操作系統上的應用進行審計。
應用平臺安全:應用平臺指建立在網絡系統之上的應用軟件服務器,如數據庫服務器、電子郵件服務器、WEB服務器等。其安全通常采用多種技術(如SSL等)來增強應用平臺的安全系統。
應用系統安全:使用應用平臺提供的安全服務來保證基本安全,如通過通訊雙方的認證、審計等手段。
網絡安全是一項動態的、整體的系統工程,從技術上來說,網絡安全由安全的操作系統、應用系統、防病毒、防火墻、入侵檢測、網絡監控、信息審計、通信加密、災難恢復、安全掃描等多個安全組件組成,一個單獨的組件是無法確保信息網絡的安全性。
網絡安全重[FS:PAGE]點針對一些普遍性問題,主要內容包括:應用防病毒技術,建立全面的網絡防病毒體系;應用防火墻技術,控制訪問權限,實現網絡安全集中管理;應用入侵檢測技術保護主機資源,防止內外網攻擊;應用安全漏洞掃描技術主動探測網絡安全漏洞,進行定期網絡安全評估與安全加固;應用網站實時監控與恢復系統,實現網站安全可靠的運行;應用網絡安全緊急響應體系,防范安全突發事件;應用虛擬局域網技術。
5結束語
作為智能交通的一個重要技術應用,智能交通指揮集成系統的建設將對道路的整體情況進行全面的收集和分析,可以及時有效地提供交通信息供市民參考。市民可據此自行規劃出行路線,更便捷地抵達目的地。同時,還可節省出行時間,提高辦事效率;節省出行能源消耗,實現“低碳出行”。系統還具備對收集的各種數據進行深度分析的能力,能為政府有關部門提供全面詳盡的第一手資料,對于今后城市規劃和民生策略的制定極具參考價值。
0引言
根據聯合國的一份報告估計,到2050年,將有大約70%的世界人口居住在城市中。這將對包括交通設施在內的各種城市基礎設施提出了更高的要求。而“十二五”期間智慧城市建設加速將帶動城市智能交通迅猛發展。智能交通是一個基于現代電子信息技術面向交通運輸的服務系統,它是以信息的收集、處理、發布、交換、分析、利用為主線,為交通參與者提供多樣性的服務,是未來交通系統的發展方向。
智能交通指揮集成系統是以集成為關鍵技術,同時結合其他多項技術,充分利用現有相關管理部門已有信息資源進行整合,建立道路交通信息儲存平臺,形成一個協調、有序、合作的綜合信息系統,為市領導、有關管理部門和公眾提供集成化的基礎資源信息和信息交互的平臺。系統以GIS技術為核心,以城市地理信息基礎數據平臺為背景,實現道路交通實時、動態信息與道路交通圖形信息的匹配、顯示。同時,可以對數據進行多路徑查詢和分類統計、綜合分析,為道路交通管理部門解決交通擁擠問題、制定道路交通發展規劃提供參考。
1系統結構
智能交通指揮集成系統通過對采集到的靜態與動態數據分析加工處理,來實施交通管理控制和誘導,及時對交通事件進行處理并通過多種渠道將交通信息發布給交通參與者。系統按功能結構劃分,包含交通數據采集子系統、中心數據庫管理子系統、交通信息處理子系統、交通輔助決策子系統、交通信息發布子系統、用戶管理子系統、設備管理子系統七部分。其中,交通數據采集子系統是整個智能交通指揮集成系統的基礎,目前交通管理系統中各個系統應用已經相當廣泛,但這些系統之間的信息關聯不足,限制了指揮決策的作用;采集子系統通過與這些系統建立標準的接口,采集主要的信息,為交通指揮系統提供資源。交通信息處理子系統對采集子系統提供的數據進行融合處理,并對其統計分析,得到高級數據,為指揮決策子系統提供依據;交通輔助決策子系統是為快速指揮調度提供了輔助功能。通過對交通信息的分析,提供預案,供指揮人員參考;交通信息發布子系統主要包括四種發布方式,電子地[FS:PAGE]圖、誘導系統、網絡和交通電臺;通訊子系統是整個公安交通指揮集成平臺內聯系的紐帶。
智能交通指揮集成系統結構圖如下:
系統流程圖如下所示:
2系統架構
系統所采集的數據主要來自于交通流采集系統采集的道路交通信息,還包括人工錄入交通事件信息和交通指令;信息采集部分將各類信息綜合處理后存入數據存儲子系統中;綜合信息資源層包括了共享信息數據庫及交通信息數據倉庫兩個部分,分別實現實時信息存儲、歷史信息存儲及交通數據挖掘分析等;應用基礎平臺層包括了空間數據引擎、GIS應用服務器兩部分構成,應用基礎為客戶化應用層提供公共的基礎平臺服務;客戶化應用層包括了信息發布系統、平臺管理系統兩大部分。信息發布系統提供一個基于GIS的交通信息發布查詢系統,遵循統一的數據發布規范向各個職能部門及公眾媒體發布相應的交通及相關信息;管理終端系統提供支持儲存共享平臺日常業務應用需求的管理應用系統。
系統采用成熟的三層構架模式,如下圖所示。
數據服務層集中了系統的主要數據,完成數據庫管理;
應用層是承擔事務處理的中間環節,負責和控制數據庫操作,接受、處理用戶終端的請求,負責系統的業務邏輯處理以及提供各類應用服務;
用戶終端位于系統的最前端。通過中間層應用服務獲得各項應用信息。
采用三層結構能通過動態伸縮更好地平衡各個層面上服務器的負載,減少網絡上的信息流量,從而提高系統的吞吐量;可方便地以添加方式擴展相應層面上服務器數量以擴展處理能力和系統規模;同時,由于采用介于用戶終端和數據庫服務器中間的應用服務器,可提高數據庫中數據的安全性;另外,實現了主要業務數據的集中管理,可減輕系統的日常維護工作。
3系統功能
智能交通指揮集成系統將實現對已建成和規劃中的交通管理與控制各功能系統的集成應用,建立起一個溝通信息、掌控全局的集成指揮平臺。這個平臺將以數據交換和數據共享為核心,依托GIS引擎,以地理屬性為索引實現對各個功能系統和交通管控設施的操縱。系統將主要完成下述四個方面的任務:
1)建立統一的交通管理與控制信息獲取和交互機制。
建立統一的交通管理與控制信息接口,在一個統一的操作界面下,實現對信號控制系統、FCD道路交通信息采集、LED交通誘導系統、警用車輛GPS定位系統、公路卡口系統各種外場系統信息的獲取和交互。
2)實現對各類實時動態交通信息的采集和融合應用,建立動態反映城市交通實況的“電子模[FS:PAGE]擬板”。
對城市交通管理需要的動態信息(交通流量、信號機運行狀態、卡口監視圖像等)和靜態信息(機動車登記信息、駕駛人登記信息、交通設施登記信息等)進行處理,提供信息搜索、查詢、分析、統計和狀態顯示的“電子模擬板”。
3)建立“事件驅動”處理機制。
基于FCD實時道路交通信息數據、視頻檢測數據,可以建立起交通事件監測機制,以“事件驅動”為主線,實現對交通警情報警、警力資源調配、事件快速處置的決策支持和警情信息共享。
4)建立“任務驅動”處理機制。
系統使用“任務驅動”處理機制實現各類交通管控任務、道路施工交通管控、周期性交通擁堵交通管控的預置和自動監督執行。根據指定的任務、交通歷史數據生成的預防性任務,督促值班員或相關管理部門有針對性地啟動各類相關預案,并在系統的輔助下通過執行方案來完成交通管理指揮任務。
4網絡安全
智能交通指揮集成平臺建成后,動、靜態交通管理采集和信息發布將延伸至公安網外的外部網絡,因此基于公安網絡的特殊性、重要性和安全性,網絡安全考慮顯得尤其重要,充分利用現有條件下網絡安全防護技術和安全產品成為當務之急。
網絡系統的安全涉及到平臺的各個方面。按照網絡OSI的7層模型,網絡安全貫穿與整個7層模型。針對網絡系統實際運行的TCP/IP協議,網絡安全貫穿與信息系統的幾個層次,主要包括以下幾種安全:
物理層安全:主要防止物理通路的損壞、物理通路的竊聽、對物理通路的攻擊(干擾等)。
鏈路層安全:需要保證通過網絡鏈路傳送的資料不被竊聽。主要采用劃分VLAN、加密通訊(遠程網)等手段。
網絡層安全:需要保證網絡只給授權的客戶使用授權的服務,保證網絡路由正確,避免被攔截或監聽。
操作系統安全:保證客戶資料、操作系統訪問控制的安全,同時能夠對該操作系統上的應用進行審計。
應用平臺安全:應用平臺指建立在網絡系統之上的應用軟件服務器,如數據庫服務器、電子郵件服務器、WEB服務器等。其安全通常采用多種技術(如SSL等)來增強應用平臺的安全系統。
應用系統安全:使用應用平臺提供的安全服務來保證基本安全,如通過通訊雙方的認證、審計等手段。
網絡安全是一項動態的、整體的系統工程,從技術上來說,網絡安全由安全的操作系統、應用系統、防病毒、防火墻、入侵檢測、網絡監控、信息審計、通信加密、災難恢復、安全掃描等多個安全組件組成,一個單獨的組件是無法確保信息網絡的安全性。
網絡安全重[FS:PAGE]點針對一些普遍性問題,主要內容包括:應用防病毒技術,建立全面的網絡防病毒體系;應用防火墻技術,控制訪問權限,實現網絡安全集中管理;應用入侵檢測技術保護主機資源,防止內外網攻擊;應用安全漏洞掃描技術主動探測網絡安全漏洞,進行定期網絡安全評估與安全加固;應用網站實時監控與恢復系統,實現網站安全可靠的運行;應用網絡安全緊急響應體系,防范安全突發事件;應用虛擬局域網技術。
5結束語
作為智能交通的一個重要技術應用,智能交通指揮集成系統的建設將對道路的整體情況進行全面的收集和分析,可以及時有效地提供交通信息供市民參考。市民可據此自行規劃出行路線,更便捷地抵達目的地。同時,還可節省出行時間,提高辦事效率;節省出行能源消耗,實現“低碳出行”。系統還具備對收集的各種數據進行深度分析的能力,能為政府有關部門提供全面詳盡的第一手資料,對于今后城市規劃和民生策略的制定極具參考價值。
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