1、專案背景

近幾年來，隨著國內經濟的快速發展，高速公路建設步伐不斷加快，全國機動車輛、駕駛員數量迅速增長，交通管理工作日益繁重，壓力與日俱增。為了提高公安交通管理工作的科學化、現代化水平，緩解警力不足，加強和保障道路交通的安全、有序和暢通，減少道路交通違法和事故的發生，全國各地建設和使用了大量的“電子警察”、“高清卡口”、“固定式測速”、“區間測速”、“行動式測速”、“視訊監控”、“預警系統”、“能見度天氣監測系統”、“LED資訊釋出系統”等交通監控系統裝置。儘管修建了大量的交通設施，增加了諸多前端監控裝置，但交通擁擠阻塞、交通安全狀況仍然十分嚴重。

由於道路上交通監測裝置種類和生產廠家繁多，目前還沒有一個統一的資料採集和交換標準，無法對所有的裝置、資料進行統一、高效的管理和應用，造成各種裝置和管理軟體混用的局面，給使用單位帶來了很多不便，使得國家大量的基礎建設投資未達到預期的效果。

各交警支隊的裝置大都採用本地的分散式管理，交警總隊無法看到各支隊的監測裝置及監測資訊，嚴重影響對全省交通監測的巨集觀管理;目前網路狀況為裝置專網、網際網路、公安網並存的複雜情況，需要充分考慮公安網的安全性，同時要保證資料的集中式管理;監控資料需要與“六合一”平臺、全國機動車稽查布控系統等的資料對接，迫切需要一個全盤考慮面向交警交通行業的智慧交通管控指揮平臺系統。

2、專案目標

以黨的十八屆三中全會全面深化改革的精神為指導，以建立科學的交通管理體系、逐步提高管理的科學化水平和“智慧交通系統”的應用程度為宗旨，以維護公路通行秩序、保障公路暢通、有效預防和減少交通事故為目標，以科技資訊化建設應用為支撐，安徽超遠資訊科技有限公司開始研發面向公安交警行業的智慧交通管控指揮平臺系統。

智慧交通管控指揮平臺建成後，達到了以下效果目標：

(1)交通監視和疏導：通過系統將監視區域內的現場影象傳回指揮中心，使管理人員直接掌握車輛排隊、堵塞、訊號燈等交通狀況，及時調整訊號配時或通過其他手段來疏導交通，改變交通流的分佈，以達到緩解交通堵塞的目的。

(2)交通警衛：管理人員隨時掌握交通警衛錄影，大型集會活動的交通狀況，及時調動警力，以保證交通警衛錄影暢通。對監控範圍內的突發性治安事件錄影取證，為內外事警衛工作服務，起到綜合治理效果

(3)通過突發事件的錄影，提高處置突發事件的能力。

(4)通過對違章行為的處理，發揮智慧交通管控系統在經濟效益和社會效益方面的積極作用。

(5)建立公路事故、事件預警系統的指標體系及多類分析預警模型，實現對高速公路通行環境、交通運輸物件、交通運輸行為的綜合分析和預警，建立真正意義上的分析及預警體系。

(6)及時準確地掌握所監視路口、路段周圍的車輛、行人的流量、交通治安情況等，為指揮人員提供迅速直觀的資訊從而對交通事故和交通堵塞做出準確判斷並及時響應。

(7)收集、處理各類公路網動靜態交通安全資訊，分析研判交通安全態勢和事故隱患，並進行視覺化展示和預警提示。

(8)提供介面與其他平臺資訊共享和關聯應用，基於各類動靜態資訊的大資料分析處理，實現交通違法資訊的互聯互通、源頭監管等功能。

3、 主要內容

3.1系統框架設計

系統是一款面向道路交通監控系統建設、實現快速整合及各項監控基礎業務應用為主要目標的平臺軟體，採用B/S架構設計，支援集中部署下的分級授權應用管理。系統實現公路卡口、固定測速、移動測速、區間、路口電子警察、車載平臺、交通事件檢測等各裝置子系統的安全接入，支援國標(28181協議)視訊接入，以及非國標視訊監控接入，實現卡口過車、違法、交通事件影象視訊資料和各種文字監測資訊資料的可靠儲存。支援主流廠商的各種卡口、電警、測速系統的接入;通過接入外掛的簡單定製，即可快速實現其它廠商監測系統的接入。

系統可與PGIS系統無縫整合，實現基於電子地圖的裝置線上監控、裝置線上率統計、資料傳輸監控、裝置抓拍資料監控、高清視訊監控、交通流量及道路通行狀態監控、交通事件監控、多條件任意組合的查車應用、車輛軌跡分析、車輛布控/比對/報警、區間違法合成、違法證據處理、交通監測資料綜合統計分析等基礎業務功能，並提供紅/白名單管理應用、假牌比對/套牌檢測、大車佔道行駛檢測、兩客一危等重點車輛監管、交通執法服務站管理、交通事故統計分析等拓展性業務功能。

平臺可實現與公安交通管理綜合應用平臺、機動車緝查布控系統等對接，實現車輛登記資訊查詢、假牌車比對，違法證據錄入後上傳六合一平臺、卡口文字及特徵車牌資料上傳緝查布控系統。

圖3.1 平臺系統研發設計路線圖

圖3.2 系統整體框架圖

3.2專案研發重點

1. 系統UI WEB互動設計

平臺系統開發採用Silverlight富客戶端技術。微軟Silverlight是一個跨瀏覽器、跨客戶平臺的技術，能夠設計、開發和釋出有多媒體體驗與富互動(RIA,Rich Interface Application)的網路互動程式。因為Silverlight提供了一個強大的平臺，能夠開發出具有專業圖形、音訊和視訊的Web應用程式，增強了使用者體驗，進步增加使用者互動介面的友好度。

圖3.3 系統WEB端UI 人機介面

2. 平臺系統資料庫系統設計

系統資料庫採用oracle 11g資料庫，儲存採用索引、分割槽等優化手段，增強查詢效率。是一套解決資訊管理問題的工具，是資料檔案及處理這些資料檔案的程式的集合。資料庫系統實現在多使用者環境下可靠地管理大量的資料，使得很多使用者在併發處理時獲得相同的結果，而且必須具有處理資料的高效性、可靠性、安全性和容錯性，同時提供簡便易用的客戶端使用者操作過程和應用接入。資料庫採用資料庫程序和應用程式分程序處理的Client/Server結構的關係型資料庫，採用大型資料庫的磁碟空間管理形式，支援大量使用者同時操作相同的資料，實現高度可靠性、高度的安全性、高效率和線上備份機制。資料庫的設計適合於各種不同的硬體環境和不同的作業系統，且具有介面方便和控制容易的特性，並支援多點實時複製。

3. 系統平臺數據通訊設計

軟體系統的資料通訊採用ICE中介軟體及MQ佇列中介軟體相結合的方式。在設計架構的時候使用ICE實現對系統應用的基礎物件操作，將基礎物件操作和資料庫操作封裝在這一層，在業務邏輯層以及表現層(java、php、.net、python)進行更豐富的表現與操作，從而實現比較好的架構，方便後期擴充套件。ICE支援分散式的部署管理、訊息中介軟體及網格計算等，可用C++、Java及c#等進行分散式的互動計算。MQ佇列為構造以同步或非同步方式實現的分散式應用提供了鬆耦合方法。訊息佇列的API呼叫被嵌入到新的或現存的應用中，通過訊息傳送到記憶體或基於磁碟的佇列或從它讀出而提供資訊交換。訊息佇列可用在應用中可執行多種功能，比如要求服務、交換資訊或非同步處理等。

4. 交通管理地理資訊設計

交通地理資訊平臺是智慧交通管理的基礎，本系統採用ArcGIS系統整合技術開發。作為巨集觀顯示監測裝置的GIS地圖模組，能夠反映出監測裝置的執行狀態、故障報警、偷盜報警、路段流量異常報警等監測裝置的綜合資訊，同時能夠檢視單個監測裝置的工作狀況(抓拍圖片數量等)、實時監控視訊等資訊。

系統支援根據某一號牌號碼，在某段時間內經過各監測點位的歷史記錄，查詢檢索出車輛過車歷史資訊，並通過地理資訊平臺，動態回放車輛行駛軌跡。

5. 流量檢測分析與智慧誘導設計

通過對前端裝置實時上報的過往車輛資料，按照預製的演算法進行實時統計分析，當某一路段的車流量資料，超過預定報警值後，系統在該路段前一段距離的LED誘導屏上顯示相關預警資訊，可提示過往車輛改道行駛等。

6. 實時性系統設計

系統平臺應用中，卡口過車、布控報警、違法、裝置狀態等資料的實時性要求都很高，基本要求無延時顯示，這對實時訊息通訊技術的選擇提出了更高的要求。整個系統在各個傳輸環節均採用全雙工網路通訊技術，保證資料的及時接收和處理，使用Silverlight+WCF的技術實現B/S架構的雙工通訊技術，為了保證資料的及時儲存，採用Rabbit MQ外掛用來緩衝儲存傳輸至後臺的大量資料。

7. 車輛布控比對報警設計

系統軟體設計採用模糊比對技術對車牌資訊進行比對，當車牌資訊識別不完全正確、布控車輛車牌資訊不完整、與資料庫中的黑名單車輛一致等，系統檢測到這些嫌疑號牌時可分別做出相應的報警。

8. 系統可擴充套件性和平臺開放性設計

裝置處理能力強，介面豐富，擴充套件能力強。系統在現有裝置基礎上，只增加相應的硬體裝置及軟體升級，即可實現將一條封閉路段上的任意兩個或以上固定式測速系統改造為區間測速系統。系統軟體預留介面，可隨時更新換代，根據工作需要隨時完善需求。同時，系統設計遵循開放性原則，使業務資訊的輸入、輸出標準化，便於與其它系統之間的連線，使系統能支援多種伺服器平臺，支援開放網路傳輸協議，也便於系統本身的擴充與延伸。

3.3專案關鍵技術

1. 車輛影象採集、智慧識別技術

利用最新的影象識別演算法技術，通過3D建模技術，將目前市場上主要的車型建立特定的3D模型，對抓拍到的車輛資訊，通過演算法和3D模型進行比對核准，來識別採集資訊中車輛的型別;針對號牌號碼和號牌顏色，利用號牌識別演算法，能準確識別出軍牌、警牌、教練車號牌、普通號牌等目前標準汽車號牌號碼，能準確識別白色、黑色、藍色、黃色等號牌顏色。

2. 事件檢測預警技術

通過內建在視訊監控裝置中的視訊檢測演算法，利用安裝在監測點位的視訊監控裝置採集的實時視訊，可以檢測到在視訊監控區域內的違章停車、逆行、拋撒物、事故等事件，並能實時聯動相關裝置進行抓拍取證，對交通事故等事件資訊，在後臺系統能以影象、聲音或傳送簡訊的形式對相關執勤人員進行提示報警。

圖3.4 區間預警示意圖

3. 機動車測速取證技術

採用多目標訊號準確識別技術，保證監測資料的唯一性。同時，系統採用高解析度攝像機和一體化監控球機相結合的取證模式，取證內容包括：兩張高清圖片和一段標清視訊錄影;車輛超速時，自動抓拍高清圖片和標清視訊錄影的取證，形成超速違法證據;圖片及視訊資料支援本地迴圈儲存及防篡改功能。

系統支援將滿足條件的單點測速裝置進行相應的區間設定，針對設定的區間進行區間測速，為了保證組成區間的單點裝置的時間的準確性，前端裝置採用GPS模組進行時間校準，並利用CDMA、GPRS等無線或專用光纖傳輸技術，實時將抓拍資料傳輸至後端系統，裝置支援斷點續傳、撥號檢測與復位處理、訊號檢測、虛擬伺服器和動態域名解析等技術。這較普通意義上的無線傳輸有了很大的提高。

4. 多型別前端監測裝置採集的海量資訊資料處理技術

系統支援區間測速、電子警察、固定點測速、視訊監控等多種型別的前端監測裝置，採集到的海量資訊資料進行儲存、入庫、查詢、分析和整合。根據使用者的需求，分析挖掘資料價值點，如套牌車分析、流量擁堵分析和跟車關聯性分析等。針對省級範圍內資料，為了兼顧網路寬頻、儲存查詢效率，系統採用集中加分散式儲存的模式，對於佔用儲存空間較小的過往車輛號牌和違法等文字資訊，以及統計運算的資料等，集中統一儲存到總隊，其他資料主要儲存在各支隊。資料儲存採用先進的資料倉庫技術，並做高效率的備份設計，在滿足海量資料儲存、運算的前提下，保證資料的高安全性。

3.4系統特點及優勢

3.4.1 平臺的特點

1. 跨平臺網路傳輸設計：省級系統資料傳輸存在網際網路和公安網兩種傳輸方式，同時考慮到公安網路的安全性和資料的實時性，系統在設計過程中，採用網際網路和公安網進行跨平臺資料訪問和裝置控制。

2. 基於雲架構進行開發設計：採用面向使用者業務應用的設計思路，融合叢集應用、負載均衡、虛擬化、雲結構化、離散儲存等技術，可將網路中大量各種不同型別的儲存裝置通過專業應用軟體集合起來協同工作，共同對外提供高效能、高可靠、不間斷的資料儲存和業務訪問。

3. 綜合管理平臺軟體：系統將卡口管理軟體、固定式管理軟體、區間測速管理軟體、流動點管理管理軟體、視訊管理軟體等軟體綜合為一個平臺軟體，進行統一管理。

4. GIS地圖直觀顯示監測裝置綜合資訊：作為巨集觀顯示全省監測裝置的GIS地圖模組，能夠反映出監測裝置的執行狀態、故障報警、偷盜報警、路段流量異常報警等監測裝置的綜合資訊，同時能夠檢視單個監測裝置的工作狀況(抓拍圖片數量等)、實時監控視訊等資訊。

5. 監測裝置基本資訊的擴充套件性管理：對所有的監測裝置能夠顯示所在路段、所屬支隊等詳細資訊，同時儲存該監測裝置的硬體組成資訊、各硬體的維修更換資訊，以及積累的維修經驗等知識庫資訊，大大擴充套件了對監測裝置基本資訊的維護和管理。

6. 介面豐富的裝置控制:系統提供了豐富的介面與前端裝置進行互動，使使用者能方便、快捷地對遠端監測裝置進行控制操作，而不需要進行實地操作，大大提高了工作效率。主要包括監測裝置常用引數設定、時間校準、裝置自檢等裝置控制操作。

7. 不同種類的報警:報警主要包括裝置故障報警、偷盜報警、位置報警、布控報警等，各類報警都會實時在軟體中提示使用者採取相應措施。

8. 靈活多樣式的統計報表:系統可以根據使用者需要定製監測裝置的流量、抓拍圖片數、裝置線上時間等統計報表，便於對各監測裝置資料進行綜合分析。

9. 完備的系統管理:系統按照使用者三級許可權的基本原則，將所有監測裝置進行統一管理，同時對於每一級使用者，其選單功能許可權可以自由靈活分配。

3.4.2 與同類產品的技術優勢

1. 雲端儲存相對於傳統儲存有以下優勢：

Ø 易於擴充套件：根據伺服器使用人數和空間及時擴充套件儲存空間，不會影響前端使用者的使用。

Ø 可靠安全：資料同步有效避免了介質儲存資料造成丟失損壞的問題。同時對伺服器採用磁碟陣列和磁帶離線備份方式，保障了雲端儲存的安全。

Ø 資源可控性：使用者可主動控制資料訪問許可權。

Ø 提高資源利用率：將資料集中起來，使用者可以在任何地點，依靠單機或是移動裝置隨時訪問資料。實現網內資源共享和協同工作，減少了傳統的資源交換，提高資源的利用率。

Ø 成本的下降：大大減少移動儲存裝置的使用，降低了企業成本。

2. 在平臺系統中，頻繁車輛關聯性分析、重點車輛監控、雲端儲存叢集化部署、RFID技術的應用等，均為國內首創。

3. 系統可接入的前端裝置型別豐富，優於大部分同類產品。可接入裝置型別包括：卡口、電警、訊號機、固定點測速、一動點測速、手持式測速、區間測速、視訊監控、事件檢測、能見度儀、路感、LED顯示屏、可變限速牌、高音喇叭、聲光報警器等。

圖3.5 前端裝置接入系統後的處理流程圖

4. 指揮交通整合平臺具有豐富的資訊釋出方式：不僅具有傳統的LED、可變限速牌資訊釋出，還開發了微信、微博、WEB、簡訊等創新型資訊釋出方式，適應平臺實際應用中的多樣性。

圖3.6 系統裝置聯動及資訊釋出流程圖

3.5系統主要創新點

(1)針對省級高速高等級公路的交通管控特點，綜合集成了GPS、ICE、GIS、高清監控、雷達檢測、號牌號碼的智慧識別等技術，整合了監控伺服器系統軟體、管控平臺軟體，設計開發了智慧交通管控指揮平臺。

(2)基於海量資料的大資料分析技術，生成車輛軌跡分析判斷並自動預警，實現了套牌車輛分析比對預警、頻繁出入車輛關聯性分析研判、重點車輛監控和對關鍵節點路徑回溯。其中頻繁車輛關聯性分析、重點車輛監控為國內首創。

(3)基於IT雲端儲存技術，自主研發了視訊以及海量圖片雲端儲存系統，並可通過平臺向微信、微博等釋出交通訊息。採用以雲端儲存為核心的IT技術與安防監控行業特點進結合，針對性地開發出具有行業屬性的先進視訊、海量圖片雲端儲存系統。海量視訊、圖片雲端儲存系統其核心技術包括叢集化部署、流媒體服務、分散式流資料儲存與管理等。其中叢集化部署屬國內首創。

(4)基於監控伺服器系統軟體，以前端卡口裝置、氣象系統裝置、LED釋出系統裝置、視訊事件檢測裝置、測速儀裝置等為基礎，實現前端交通裝置的聯動。前端裝置對惡劣天氣、交通事件檢測結果通過監控伺服器發往管控指揮業務平臺，平臺經監控伺服器控制LED釋出系統裝置，進行資訊釋出及預警，實現一次事故預警、二次事故預防的作用。

(5)基於監控伺服器系統軟體，前端裝置安裝GPS移動報警、微振動防盜檢測、語音裝置和一體化監控球機，實現前端裝置的異常報警。

(6)基於視訊檢測識別分析，對視訊中運動目標事件檢測與分析，對目標進行軌跡檢測追蹤，根據物理流的統計，實現周界警戒及入侵檢測。

(7)基於視訊檢測識別分析，通過對目標前景與背景的分割，從原始視訊中提取目標的活動資訊，將視訊目標活動重排序實現視訊的摘要和檢索，通過視訊濃縮摘要技術縮短視訊檢視時間，有效地配合人工錄影核查。

(8)基於視訊檢測識別分析，實現視訊質量的檢測，徹底解決視訊監控系統自我檢測和反饋的問題，為監控系統長期穩定有效執行提供可行的解決方案。

(9)基於公路車輛智慧監測記錄系統和RFID技術(電子標籤技術)，實現RFID技術在智慧交通領域的應用，進一步對智慧交通指揮平臺進行補充。RFID技術應用到智慧交通領域，為國內首創。

3.6系統性能特徵

3.6.1系統資料精度要求

1. 時間資料：要能夠精確到秒。

2. GIS地圖的顯示：支援使用向量地圖。

3.6.2軟體系統對時間響應特性

為充分保障軟體的響應要求，系統從以下幾個方面提升軟體效能：

1. 軟體採用模組化設計，嚴格按照軟體工程要求進行過程管理和開發。

2. 裝置監測資訊資料接收採用非同步多執行緒方式，資料傳輸和解析通暢無阻塞。

3. 資料庫操作多采用儲存過程方式，一方面使業務和表現脫離，同時充分利用儲存過程響應時間短的特性，縮短系統的響應時間。

4. 通過系統登陸驗證和許可權分配，有選擇性的傳輸和接受資料，降低不必要的資料流量，提高網路利用率，提升軟體效能。

5. 查詢的響應：

①　本系統資料查詢響應：採用分頁查詢機制，一般業務查詢，總歷時小於5秒。對於日、周、月的統計性查詢，總歷時小於30秒;

②　外場系統實時資料重新整理：網路時延除外，外場系統的實時資料採集到達城市智慧交通管理平臺，延時小於10秒;

③　交通管理業務系統資料查詢響應：採用分頁查詢機制，一般條件查詢，總歷時少於10秒。對於日、周、月的統計性查詢，總歷時小於30秒。

6. 指令響應：

①　外場系統控制指令響應：網路時延除外，從向外場系統釋出控制指令始，到外場系統返回執行結果，總歷時小於8秒;

②　平臺引數設定響應：網路時延除外，從向平臺傳送引數設定指令始，到平臺返回執行結果，總歷時小於8秒;

③　交通管理業務系統資料傳送響應：網路時延除外，從向交通管理業務系統傳送資料到接收到交通管理業務系統結果確認，總歷時小於10秒。

7. 對GIS操作的響應：

①　地名查詢響應：總歷時小於5秒;

②　地圖放大(縮小)響應：總歷時小於3秒;

③　距離計算響應：總歷時小於3秒。

3.6.3系統容量

1. 系統支援終端數總數最少100個，其中併發終端總數最少20個。

2. 交通警情單的處理數量，每日平均值最少100單。

3. 系統聯機儲存1年的業務資料(主要是交通警情單處理相關資料)，1年以上的業務資料進行離線轉存處理。其中預案/方案聯機儲存3年以上。

4. 系統支援主幹道路網公路外場子系統、測速系統的資料接入、儲存、應用能力，最少支援5年、每年有25%業務量增加的發展。

3.6.4故障處理要求

1. 座席計算機故障：由於各個座席配置的硬體、軟體功能相同，所以某個(或某些)座席發生故障時，可以暫時停止使用該座席，至維護完畢。

2. 如果大批座席計算機故障，按如下優先順序保障各項業務座席：

①　指揮排程;

②　交通管控;

③　接處警;

④　其他。

3. 伺服器故障：智慧交通管控指揮平臺的所有伺服器(資料庫伺服器、應用伺服器)，均應該有適當的容災設計，保證能7×24×365不間斷工作。

4. 網路與聯接故障：

①　指揮中心與使用者的網路聯接，應該保證能不間斷工作;

②　城市智慧交通管理平臺與外場裝置之間的網路聯接，應該有適當的容災設計，保證不出現大面積網路聯接中斷;

③　智慧交通管管控指揮平臺與相關業務系統之間的聯接，應該保證不出現超過1小時的中斷。

5. 智慧交通管控指揮平臺軟體故障：

①　智慧交通管控指揮平臺(包括伺服器上執行的應用服務和座席計算機執行的客戶端)應該有詳細的執行日誌，保證系統出現意外退出(如系統BUG)情況時，能很快地定位故障點;

②　智慧交通管控指揮平臺不允許出現大面積的軟體故障。

3.6.5其他指標

1. 安全性

①　系統日誌：保證系統失效、錯誤時可以對問題進行跟蹤;

②　身份認證：操作人員登入系統進行功能操作前，需要有嚴格的身份認證過程;

③　許可權認證：操作人員必須經過授權獲取相應功能的使用許可權;

④　操作日誌：記錄通過系統執行的所有操作，包括操作人、操作前後重要狀態記錄。保證在操作造成不良後果時可以跟蹤問題和恢復資料。

2. 可維護性

①　系統日誌的全面應用：城市智慧交通管理平臺(包括伺服器上執行的應用服務)應該有詳細的執行日誌，保證系統出現意外退出(如系統BUG)情況時，能很快地定位故障點。

②　操作日誌的全面應用：城市智慧交通管理平臺的所有操作，都有日誌記錄。保證人為操作失誤時可以進行跟蹤。

3. 資料庫

①　要能夠保證7×24×365服務。

②　能夠進行物理熱備份。

支援資料庫的容錯、雙機熱備份等功能