智能交通控制器，智能交通这个行业的前景如何

一、智能交通的原理是什么

给你一个具体的案例直观一些

南京机场高速公路交通工程的设计，主要包括交通安全、监控、通信、收费、照明等项目。其中交通工程监控、收费、通信三大系统通过国际招标，由西班牙圣科交通控制有限公司中标承建。工程投资折合人民币3600万元，1996年9月签订合同，1997年6月28日建成交付使用。

1监控系统

1.1系统概况

南京机场高速公路监控系统的目的是综合使用公路现场的各种数据和信号，对道路运行进行控制和优化，以完成如下功能：

(1)交通监测：车流量、速度、事故等；

(2)帮助驾驶员的紧急电话系统；

(3)天气情况监视系统；

(4)系统通信故障和报警监视；

(5)通过可变情报板等设备向驾驶员提供信息。

为了完成以上功能，各种检测器、可变情报板、可变警告标志、紧急电话、摄像机、气象站等设备安装在公路的适当位置，系统由监视和控制系统、外场终端系统二级计算机系统组成。

监视和控制系统安装在监控中心，用于监视、信息管理、传达指令。外场终端系统用于监视交通流量、天气状况、执行控制命令等，这一级由下列控制系统组成：地图板、投影仪、车辆检测系统、天气探测器、可变情报板(CMS)、CCTV监视系统、可变警告标志(CWS)、远端站系统。为了控制以上系统，采用了5个远端站作为这些系统和控制中心之间的通信接口，控制中心用于监视各种检测器、紧急电话和电视摄像机等，并对远端站收集到的故障和交通控制数据进行监视。整个系统采用以太网将各个计算机组成一个网络，而计算机与外场设备的连接方式则为分布式控制系统，并利用环路载波系统在光缆上进行数据信息的通信。这种局域网及其通信方式的优点是：通信灵活方便，网络结构简单，传输速率高，可靠性强，实用性好，可消除通信中的“瓶颈”现象。

1.2系统的组成

南京机场高速公路监控系统主要可分为5大部分：

1.2.1数据采集

本系统的目的主要是监视和控制交通状况，所以需要大量的交通数据、气象数据等。这些数据的采集主要靠车辆检测器系统、气象站、能见度检测器等设备来完成。

车辆检测器系统通过检测高速公路不同地段车辆密度、类型、车流量等因素，可作出管理方面的最优决策；通过对各地段交通流的检测和监视来判断事故的发生。机场路共有12个车辆检测器控制模块、24组4回路检测器、72组感应线圈。它们被安装在远端站和路上不同的段面上，以便收集各种交通参数。交通检测器把它们的数据传输到远端站，在一定的时间周期内，远端站中的车辆检测控制模块可将编制完的数据传输给中心，每个检测器控制模块均以Motolora 68000微处理器为核心，按Hioce算法检测超负荷占有率(排队、事故等等)，均带2个通信接口、16个检测输入端，足以完成各种数据检测的任务。气象检测器由Vaiscla生产的DM31道路气象站和FD12能见度检测器组成，其检测到的数据通过远端站送到监控中心。中心收到气象信息后，可通过CMS、CWS显示出来提醒驾驶员。DM31为自动气象站，是以计算机微处理器为基础的远控数据采集系统。，带有2个双向RS-232接口，一个与中心通信，一个与能见度检测器通信。气象检测系统主要有气象检测器、气象站及中心的前端计算机组成，数据以1200bps的速率，在点对点的同步串行线上传至最近的远端站，远端站再通过环路载波通信系统传送到中心，中心可有规律地对气象站及能见度检测器查询。

1.2.2数据分析

各种检测器检测到的数据量相当大，要经过一定的分析、计算、归纳等过程才能给管理人员。因此，在本系统中数据须由远端站先对检测器不断送来的数据进行统计和整理，再周期性地向中心发送。中心也可随时要远端站上传数据。简单地说，远端站系统用于完成沿公路布设的各种设备：车辆检测器、CMS、CWS、气象站与中心的通信。中心的基本目的是将常用的命令存贮在远端站的存贮单元内，它的二级操作使监控中的远端站的轮询有序。检测器控制模块、气象站与远端站的通信也是按二级模式工作的。在这种方式下，远端站能轻松地工作和管理大量的控制器、信号文件。中心与远端站采用迂回的改线结构，可防止设备间有断路现象发生。远端站是以Motolora 68302微处理器为核心设计的，自身带有实时时钟、8位A/D模数转换器，即分辨率高达1/256，测量精度足够。

1.2.3信息的发布

管理人员要根据公路上的情况及时向驾驶员提供各种信息以控制交通状况，这就需要监控系统能随时在高速公路上发布信息。本系统中的可变情报板和可变警告标志就可实现相应的功能。

可变情报板(CMS)是由高强度的发光二极管组成，亮度可自动调节，能见度约270m，

与远端站的通信采用RS-422接口。RS-422是以差分输入、平衡驱动的方式通信，相对于RS-232以地电平为参考电压的通信方式来讲，具有抗干扰性强、传输距离远、速度快等优点。通过此系统可向驾驶员提供天气情况、道路交通状况及新发生的事故等。CMS按模块化设计，可显示已有内容，也可显示实时编辑的内容，其信息由监控中心发送出来。

在公路上事故发生时，可变警告标志(CWS)可向驾驶员提供交通运行状况及相应的推荐速度。CWS采用了光纤技术，其优点是高亮度、低功耗、无眩光、易维护、可视性好。CWS也是通过远端站与监控中心通信。

1.2.4系统的维护

本系统设备众多、结构复杂，若仅靠人工来检修和维护此系统是肯定不行的。因此，本系统在设计时就考虑到了系统应具有很强的自检功能。本系统的控制设备从远端站、气象站到中心的交通控制计算机、紧急电话控制中心、CCTV控制系统都能实现自身的检测和维护功能。

远端站能根据要求定期或随时地对所控制的外场设备进行检查，并定期向中心上传信息，一旦检测到设备有故障，就向中心报警，并报告故障的具体内容。

紧急电话中心计算机能对所有紧急电话的各种功能进行定期检查或有选择的检查，设备的所有信息均可显示，一旦发现设备有故障，则在屏幕上显示和在打印机上打印出故障的具体内容。

CCTV控制系统将系统内所有摄像机的工作状态和通信状况，按照一定的周期不停地送到交通控制计算机。

交通控制计算机能随时或定期对远端站进行检查，远端站的和其控制的外场设备的信息显示在屏幕上，可随时发现故障报警，并能在打印机上打印出来。同时，交通计算机也能将紧急电话系统和CCTV系统的设备工作状况和报警进行显示和打印。管理人员可通过中心的各种计算机对系统进行检查和维护。 [Page]

1.2.5监控中心

监控中心主要有地图板、计算机系统、紧急电话中心、CCTV控制中心等设备。

地图板的作用在于可全面直观地显示道路全况，并可动态地显示设备运行状况。地图板设在控制中心内，由显示板和驱动器构成。地图板的尺寸为14×2.5m，为全国高速公路监控系统中地图板之最。地图板的控制是通过以微计算机为基础的控制器来完成的，控制器与监控中心计算机系统中的通信单元进行通信，并对信息进行实时修改。

计算机系统、紧急电话系统和CCTV控制中心均安放在一个大型操作台上。计算机系统由主计算机、交通控制计算机、彩色图型计算机等组成，此系统的主要功能为：

①收集车辆检测数据、交通流、占有率、气象状况、CCTV图像等。

②分析以上数据并可通过CCTV确认，向CMS、CWS发出命令，以完成实时控制。

③在地图板上显示道路与外场设备的状态、检测参数等。

④在大屏幕投影仪上动态显示高速公路的曲线、运行状况等。

⑤将公路上发生事故的时间、地点，损坏、处理方式等记录下来。

⑥数据查询和统计报表，包括交通报告、事故与事件的报告、控制命令的报告、所有设备工作状况的报告。

⑦对系统的软、硬件、外设自检，若有故障发生，将报警并采取措施排障。

⑧与收费系统进行数据通信，可收集、统计各个收费站的每种车型的车流量、收费金额以及交通总量、收费总额等数据，并打印成报表。

紧急电话控制中心用来为公路用户在发生故障或抛锚情况下提供路边通信服务，中心可控制本区域内的所有紧急电话。中心设备有计算机、通信终端、自动录音与放音机等。中心与路边的紧急电话进行双工式免提通话，即中心和路边的紧急电话均可进行呼叫。当某个紧急电话发出呼叫时，中心计算机会显示发出呼叫的该电话的信息，操作员即可通过控制台与之通话，并可进入数据库提供诸如医院、警察、加油站等信息以援助呼叫者，通话内容将被自动录音。

CCTV系统用于监视交通状况、收费广场和其它相关情况，该系统基本上由31套装有变焦镜头的彩色摄像机组成。全线28km基本上1km一套，无死角，摄像机与监控中心的视频/控制信号通过光纤传输。CCTV系统的控制系统也安放在监控中心，其设备包括视频、数字光端机，视频切换矩阵，录像机，闭路电视控制器等。当有报警时，中心的计算机系统收到外设产生的报警信号后，向切换矩阵发出控制信号。该区域内摄像机的图像将锁定在中心的监视器上，录像机可自动录像，并进行数字、时间和摄像机编码的叠加。

1.3监控系统软件

(1)主计算机采取的操作系统为广泛使用的UNIX多任务操作系统，应用开放软件采用了流行的高级C语言和DBASE数据库语言，人机操作界面为WINDOWS图形界面，网络通信协议采用了TCP/IP协议。主计算机负责计算机与计算机之间、计算机与其它设备的通信，并监视监控中心的通过以太网连接起来的整个计算机系统的工作状况。

(2)由交通控制计算机采取的操作系统和使用的编程语言、通信协议同主计算机。系统的输入为从车辆检测器来的交通参数、从气象控制器来的气象参数、事故与事件输入、外场设备的工作状态、收费站传来的交通信息等；系统输出为根据需要将整个公路及各个出、入口的信息进行显示和打印。在此基础上，应用软件实现的功能有：

①通信控制模块：与主计算机通信，并通过主计算机与地图板通信、与紧急电话中心通信、与CCTV控制系统通信、与外场设备通信。

②显示模块：将所有设备的信息和运行状况、报警与故障等在屏幕和地图板上实时显示出来。

③事件记录模块：对设备的任何操作、系统所发生的任何故障和变化、对事故的处理等都被记录和存贮。

④数据的存贮：对所有系统和设备的信息可根据需要进行存贮。

⑤与紧急电话系统的通信：将紧急电话系统所有电话的运行状况实时地收集和显示、记录。

⑥与CCTV系统的连接：可显示、记录所有摄像机的运行状况，并可预先设置摄像机的位置、角度等。

⑦报表的产生：可打印各种交通状况的报表、收费信息的报表、气象信息的报表、设备工作状况的报表。

(3)紧急电话系统控制中心软件的操作平台也是UNIX多任务操作系统。利用X-WINDOW提供了一整套友好用户界面的软件包，按功能应用软件可分为以下几个模块：

①通信驱动模块：是用来控制计算机的RS-232接口与紧急电话前向或后向通信，起到通信协议媒介的作用。

②事件记录模块：对系统工作时发生的所有事件进行记录，在需要时可在屏幕上显示(在windows状态)或者打印出来。

③信息预处理模块：这是一个辅助功能模块，根据从路边紧急电话收到的信息，可用此功能模块来修改紧急电话的状态。

④系统管理模块：这是主要操作单元，负责对紧急电话系统的所有操作控制进行管理。

⑤单个紧急电话控制程序：操作员可随时对任何一个紧急电话进行全面控制。

⑥系统操作人员数据库管理模块：运用此模块可增加、删除或修改管理紧急电话系统的操作人员小组成员，指定每个操作员的密码和相应的功能。

⑦数据库管理：系统内安装的所有电话均在此程序注册，可掌握每个紧急电话的设置与其它数据信息。

⑧记录处理模块：可对所有操作予以记录，记录文件中记录的操作均按时间顺序显示。

(4)远端站的软件主要以汇编语言为主，汇编语言速度快、对硬件的控制功能强。 [Page]

软件的功能可分为：

①通信控制模块：负责与监控中心和外场设备的通信功能。

②数据管理模块：一方面对外场设备传来的数据加以整理、统计；另一方面将中心传来的控制命令加以分析和执行，以控制外场设备。

③自检模块：周期性地或按要求检查自身与所控制设备的状态。

2运行与管理

南京机场高速公路建设现代化的监控系统，其目的就是运用先进的技术和设备，通过实时采集高速公路运行现场的各类交通数据和信息，并加以综合分析判断，以实现对交通运行管理作出最优决策，从而最大程度地发挥高速公路的运行效益，减少各类交通事故隐患的发生。

当然，一个先进的管理系统其设计再完善，建设质量再好，但如果没有专门的部门或人员来操作使用，那么其应有的功能和效益是不可能实现的。因此，为了加强对南京机场高速公路的交通运行管理，充分发挥监控系统的功能，首先专门成立了监控中心，具体负责南京机场高速公路的交通运行管理工作。该中心通过CCTV监控系统和紧急电话控制系统，对高速公路上行驶的各种车辆进行24h实时监视，随时发现公路上发生的各类交通事件，并及时向交警、路政部门下达指令，从而大大减少了交通事故隐患的发生。此外，监控中心还负责收集高速公路运行现场的各种交通信息、气象信息等，并加以分析判断后，及时通过可变情报板和可变警告标志发布有关交通、气象信息，以通知过往车辆的驾驶人员，来实现对交通流运行状态的最优控制。因此，监控中心不仅具有道路交通控制的职能，还具有高速公路的交通信息收集、分析和发布的职责，它是南京机场高速公路交通运行管理的核心机构。

其次，完善的规章制度是运用现代化监控系统加强高速公路管理的重要手段。大家都知道，高速公路交通运行管理具有其自身的特点，特别是在当前国家对高速公路交通管理有关法律法规不健全的情况下，如何处理好交通部门与交警部门以及社会车辆之间的关系则显得非常重要。因此，为了加强对南京机场高速公路的交通管理，我们与交警部门签定了“机场高速公路紧急事件处理步骤”等一系列协议，明确各自在交通管理中的职责和权利，从而保证了南京机场高速公路交通运行管理工作的协调开展。

第三，专业人才是运用现代监控系统加强高速公路管理的重要基础。交通管理监控系统是个结构复杂、功能强大的综合性管理系统，它涉及到交通管理、自动控制、网络通信和电子技术等多种学科。因此，它对系统管理工作人员的要求也不同于一般的管理工作岗位。为此，专门选调了一批学历层次较高、专业知识面广，并有一定工作经验的同志担任监控系统的运行管理工作。从目前系统运行情况来看，这些人员不仅完全胜任监控系统的运行管理工作，而且还承担了系统的运行维护工作，为系统的正常运行，充分发挥其在高速公路管理工作中的作用提供了保证。

自1997年6月28日南京机场高速公路交通管理监控系统与高速公路同步建成开通以来，虽然其运行时间较短，但在高速公路交通运行管理中已发挥了重要作用。1997年7～12月份，监控中心通过CCTV监视系统等及时发现并处理了高速公路上各类交通事件约700起，大大减少了交通事故隐患，有力地保证了南京机场高速公路的正常交通运行。随着时间的推移，监控系统在高速公路交通运行管理中的作用将愈加重要。

3体会

通过南京机场高速公路交通监控系统的建设，我们认为：

(1)在十分繁忙的高速公路上，如果没有科学的管理，车辆故障或交通事故造成的阻塞和后果将比一般公路严重得多，在高速公路上建立现代化监控系统是完全必要的。南京机场高速公路开通以来，监控系统发挥的巨大作用就证明了这一点。

二、什么是智能交通系统

智能交通系统（Intelligent Traffic System，简称ITS）又称智能运输系统（Intelligent Transportation System）是将先进的信息技术、通讯技术、传感技术、控制技术以及计算机技术等有效地集成运用于整个交通运输管理体系，而建立起的一种在大范围内、全方位发挥作用的，实时、准确、高效的综合的运输和管理系统。

智能交通系统的应用范围：包括机场、车站客流疏导系统，城市交通智能调度系统，高速公路智能调度系统，运营车辆调度管理系统，机动车自动控制系统等。

智能交通系统的作用：它通过人、车、路的和谐、密切配合提高交通运输效率，缓解交通阻塞，提高路网通过能力，减少交通事故，降低能源消耗，减轻环境污染。

智能交通系统的组成：

1、交通信息采集系统：人工输入、GPS车载导航仪器、GPS导航手机、车辆通行电子信息卡、CCTV摄像机、红外雷达检测器、线圈检测器、光学检测仪等等。

2、信息处理分析系统：信息服务器、专家系统、GIS应用系统、人工决策等等。

3、信息发布系统：互联网、手机、车载终端、广播、路侧广播、电子情报板、电话服务台等等。

中国智能交通体系框架

目前的中国ITS体系框架的基本情况如下：用户服务包括9个服务领域、47项服务、179项子服务；逻辑框架包括10个功能领域、57项功能、101项子功能、406个过程、161张数据流图；物理框架包括 10个系统、38个子系统、150个系统模块、51张物理框架流图；应用系统包括58个应用系统。

一、车辆控制系统

指辅助驾驶员驾驶汽车或替代驾驶员自动驾驶汽车的系统。该系统通过安装在汽车前部和旁侧的雷达或红外探测仪，可以准确地判断车与障碍物之间的距离，遇紧急情况，车载电脑能及时发出警报或自动刹车避让，并根据路况自己调节行车速度，人称“智能汽车”。

二、交通监控系统

该系统类似于机场的航空控制器，它将在道路、车辆和驾驶员之间建立快速通讯联系。哪里发生了交通事故。哪里交通拥挤，哪条路最为畅通，该系统会以最快的速度提供给驾驶员和交通管理人员。

三、运营车辆高度管理系统

该系统通过汽车的车载电脑、高度管理中心计算机与全球定位系统卫星联网，实现驾驶员与调度管理中心之间的双向通讯，来提供商业车辆、公共汽车和出租汽车的运营效率。该系统通讯能力极强，可以对全国乃至更大范围内的车辆实施控制。行驶在法国巴黎大街上的20辆公共汽车和英国伦敦的约2500辆出租汽车已经在接受卫星的指挥。

四、旅行信息系统

是专为外出旅行人员及时提供各种交通信息的系统。该系统提供信息的媒介是多种多样的，如电脑、电视、电话、路标、无线电、车内显示屏等，任何一种方式都可以。无论你是在办公室、大街上、家中、汽车上，只要采用其中任何一种方式，你都能从信息系统中获得所需要的信息。

三、智能交通这个行业的前景如何

随着智能交通科技和产业的发展，我国正在形成一个安全可靠、便捷高效、绿色智能、开放共享的现代化综合交通运输体系。《“十四五”现代综合交通运输体系发展规划》明确提出，加快智能技术深度推广应用，坚持创新驱动发展，推动互联网、大数据、人工智能、区块链等新技术与交通行业深度融合，推进先进技术装备应用，构建泛在互联、柔性协同、具有全球竞争力的智能交通系统。

智慧公路系统将先进的数据通信技术，传感器技术、人工智能等新兴技术有效地综合运用于交通运输，服务控制和车辆管理，加强车辆，道路、运维三者之间的联系，从而保障安全，提高效率，改善环境，节约能源。连接起城市与乡镇的智慧数字化全面发展，打造智慧城市、数字乡村新格局。

智慧交通实现基于全域三维可视空间、多源异构数据治理、动静融合业务管控的数字孪生平台，让公路、桥梁、附属设施等公路交通基础设施具备多维感知能力，能够实现彼此间的信息互联互通和自动控制，并与交通工具、交通参与者的协同联动，为公路交通安全和高效通行提供数据支撑。

可视化以全域全路网全要素数字化为基础，以全周期全业务数字化为引领，赋能高速公路管理服务全网络全业务数字化升级。

随着画面初始化后，映入眼帘的是以沈海高速厦门至泉州段作为项目背景的可视化场景，流光溢彩的霓虹效果展示了高速公路在 GIS地图上的走向，以动画延伸的方式进行展示，让人眼前一亮。配合底部公路动画效果样式图，更贴合了整个项目场景。

ETC门架系统一种高速不停车收费的设施。龙门架上可以安装一些鉴别汽车信息的设备，根据组装在汽车前挡风玻璃上的车载 RFID标签与在收费站 ETC行车道龙门架上的微波天线中间的微波加热专用型近程通信，利用软件连接网络技术应用与金融机构开展后台管理清算解决。

视频监控智能分析系统是道路交通方式不可缺少的监管手段。参考现场摄像头实际点位，在三维场景中进行对应位置的监控模型摆放，实现场景还原。用户通过三维场景对高速公路的摄像头位置一目了然，并进行实时监控信息采集与分析，将异常车辆信息等数据进行汇总。

对 ETC门架进行了完整的三维场景构建，能够管理门架以及门架上所有的设备对象。支持通过数据配置，生成不同的监控场景。

真实还原龙门架路口交通运行状态，2D面板重点展示门架编号、位置信息、门架车辆绑定信息、收费信息以及设备故障状态，方便运维人员对来往同行车辆进行筛查管理，便于开展交通健康诊断，有效解决路口交通拥堵和安全等问题，提升交通管理及服务水平。

ETC车辆监测

高速可视化管理运维平台中的 ETC门架系统同样可具备通行车辆分段计费、流量调查、视频监控、超速筛查等功能，汽车经过门架之后，门架上安装的监控系统会自动识别汽车，同时实现计费。

孪生车辆进出收费门架的过程，并以动态标签标注的形式展示每辆车辆收费结果，成功扣费车辆显示为绿色标签“交易成功"。扣费失败车辆显示为红标签”交易失败“，非 ETC车辆显示为黄标签”交易失败。

公路的实际管理工作中，由于公路管理布局零散，现场处置、中心调度、决策指挥等工作任务相对独立，缺乏统一的纵向、横向间的指挥调度体系。加强基础设施数字化管理能力，将大数据、物联网、视频分析、数据挖掘等相关技术应用到公路场景中来，快速提高公路的安全、快速、绿色运输和智能管控的能力。

设备监测

收费站是公路系统功能发挥的重要组成部分，公路收费站机电设备是保障公路正常运行的关键，高速公路的机电系统应该随着交通运输业的发展不断往信息化、智慧化更新。

2D可视化面板样式，将公路收费情况、车辆通行情况、出入口车道情况以及机电设备如栏杆机、车牌识别、车道监控、车道控制器、天线、费显、车道指示灯、情报板等设备的数量、运行情况以及设备运维情况进行汇总统计输出于大屏上，让运维人员无需再通过纸质文件传递信息与归档，提高工作效率，增强管理水平。

车道管理

打造的车道可视化管理系统，进一步提升了对收费车道的监控和异常处理的能力，可对每一条收费车道进行实时监控，实现“无人值守”"远程操作"的车道管理形式，助力打造畅行的高速公路收费站。

通过大屏上的面板对入口车道的车道通行指示灯、车道栏杆机进行通行、关闭、抬杆、落杆等操作。

服务区可视化

通过数字孪生技术将服务区、服务区内建筑、周边环境设施进行高度还原，支持融合物联网、大数据等各类信息技术，整合服务区现有信息系统的数据资源，通过“一张图”的形式进行服务区管理。未来将助力实现服务区高质量发展和旅游、商贸、物流等功能拓展。

支持多种方式的模型渲染，采用轻量化三维建模技术，以三维场景为基础，2D数据面板为辅，统计出服务区的基础地理信息、能耗（用水、用电）统计、接入天气系统实时查看到当日的环境监测、以及车辆统计与日车流量趋势图，实现服务区的数字化管理。

人流热力图

通过多个智能摄像头的图像识别分析，能形成一个完整的服务区热力图。显示休息区人流情况及拥挤程度，红色区域人群聚集，绿色区域游客较少。管理者通过Hightopo可视化数据进行人流监控可以建立人流预警机制。

通过数字孪生、大数据、物联网等信息化新技术与公路行业的深度融合，舒适、高效的通行能力以及日常运维管理的智能化日趋重要，赋能公路行业早日实现主动预测、自动处置、快速响应、服务高效，全面提升以人为本的智慧公路。