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    邱红桐:探索建设开放的智能交通管理系统和信号控制系统

    2018-11-15 14:14:51 来源:its114.com 评论:
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    11月9日,由科技部高新技术发展及产业化司、科技部高技术研究发展中心指导,中国智能交通协会主办的2018’第十三届中国智能交通年会“城市智能交通创新发展”论坛上,公安部交通管理科学研究所交通控制技术部主任邱红桐发表《智能化交通管理系统架构优化之思考》的主旨演讲,本文为现场演讲录音整理,未经演讲者本人审核。

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    邱红桐:我今天的汇报分三个内容。第一,系统发展概况,第二,系统架构,第三、下一步思路探讨。

    一、发展概况

    智能交通管理系统属于智能交通系统的一个分领域,是智能交通系统在道路交通管理领域的应用。具体来说,首先它的对象是面向道路交通管理部门,面向交警的具体应用,实现的是指挥、控制、执法、服务等四个主要功能。据不完全统计,全国建成使用的公安交通指挥中心已经达到600个,其中地市支队指挥中心的约260多个,约有80%的指挥中心建成应用集成指挥调度平台。

    智能交通管理系统的发展历程主要分四个阶段:

    第一阶段,引进吸收、原始应用,上世纪80年代,可以从1978年当时北京在前三门大街建了第一套交通信号控制系统讲起,交通信号需要民警手动控制;

    第二阶段,自行开发探索应用,上世纪90年代,1987年北京建成第一个信号自适应交通控制系统,1988年上海也建成同样系统,但这个阶段,很多城市的交通控制系统基本都还是进口为主。除了信号系统以外,视频系统也才开始建设;

    第三阶段,开始规范建设和集成应用。1997年,公安部交通管理局发布了《关于公安交通指挥中心建设和应用的若干意见》,明确了交通管理系统的功能、架构,包括人员配置,机构设置要求,从行政和技术两个角度都对系统建设进行了规范;1998年,公安部交通管理科研所提出了“集成平台”的概念。除了信号、视频、闯红灯数据系统之外,还从应用提升的角度提出了交通集成指挥系统的新理念;2003年,公安部发布了行业标准《公安交通指挥系统建设技术规范》,从技术角度明确了交通集成指挥系统的相关技术要求;

    第四个阶段,也就是现在正在推进的阶段。包含几个层面,一是管理需求,人民群众对于交通管理的诉求越来越强。二是信息化的推动,大数据、云计算,人工智能,互联网+等,从技术角度推动系统向创新发展、智能提升转变。

    二、系统架构

    智能交通管理系统架构的演变过程分为两种,一种是“烟囱式”架构(如下图):

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    从综合架构来看,系统林立,设备间难以实现联动控制。也就是说,每个系统都独立的数据库,再往上是独立的中心系统层,继续往上有独立的应用层,从前端到中心的过程里等于中心跟应用之间,前端设备跟应用之间也隔了两层。

    1998年,我们提出来了“集成式”架构(如图),统一系统数据接入,集成各子系统应用,但仍然难适应新业务应用的发展。

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    随着应用需求发展深化,数据丰富、庞大以及功能扩展、深化,还有各种应用技术的推广,传统的系统架构渐渐向新一代智能交通系统架构转变(如下图)。新一代系统架构包括六个层面,即感知层,基础设施层,中间平台层,这三层属于基础设施技术层,还有数据共享层,应用支撑层,业务应用层。

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    感知层

    这一层包括四个特征:一是感知手段多样化,交管业务覆盖广,认知技术提升快,识别感知维度多。这个层面里,所有前端设备都属于“N合一”多功能复合型、集约型设备。由前端赋能+后台智能识别,实现从感知能力提升到认知能力,从中心数据层到前端基础技术之间,子系统应用层逐渐消亡。

    这里有一个问题:中心“云端”计算是否会“取代”前端赋能。我认为不能取代。从三个角度进行分析,第一,特殊的应用场景需要:如完全由中心“云端”实现计算分析,则前端主、辅设备间联动协作效率将会大打折扣,以致降低性能指标或实现效果;第二,通信传输能力受限:完全由中心“云端”实现认知功能,对于通信传输能力和沟通建设成本都会相对较高,并不是所有地方都能承受;第三,云计算的分布,并行处理特征:“中心计算”+“边缘计算”的模式,在一定程度上体现了云计算的分布、并行处理特征。总而言之,中心“云端”计算需要,边缘计算也需要,这两者是不可或缺的。

    基础设施层和中间平台层

    这两层主要的作用是按需动态调配基础设施资源,进行统一集中管理,同时为上方的应用提供支撑服务。

    数据共享层

    从数据角度来讲,除了要借助交通管理数据之外,还要借助公安系统数据,外部单位数据,互联网数据,实现传统数据处理和大数据处理技术相结合,为上层应用支撑层和业务应用层提供数据资源,这是最关键的。

    应用支撑层

    这一层主要将共性的、通用的、可归纳的功能抽取、剥离,提炼为模块化、标准化功能模块。与业务应用层的区别在于更侧重于构建标准化、后台化的灵活调用的底层功能模块。

    业务应用层

    智能交通管理系统应用重点围绕“情、指、勤、督”四位一体模式,建设思路由厚重型、笼统型向轻量化、定制化方向转变。

    三、下一步思路探讨

    01标准化(系统架构)

    目前,新一代智能交通管理系统架构标准化工作已经提上议事日程,《公安交通指挥系统建设技术规范》(GA/T 445-2010)也在进行修订,还有就是从前端设备到中心的结构规范,我们正在制定数据技术规范。

    02兼容化(基础设施)

    什么是“大脑”?大脑的定位是什么?在当前阶段大脑发挥什么作用?下一阶段大脑能做什么?还有,如何提高构建“城市大脑”的基础设施软件硬件产品本身的兼容性,这个之前郭院长已经提到过了,我就不多说了。

    03开放化(“生态”系统)

    要实现开放化的生态系统,首先需要“城市大脑”各个展面的厂商合作搭建一个和谐的生态系统,同时,基础设施产品需要更高的开放性,以实现应用软件能在不同的基础环境中植入。

    传统的架构信号控制系统主要存在两个典型的问题,一是算法不兼容,比如scoot算法很好,但相较于其他家的系统,算法兼容性并不强。二是协议封闭,也就是中心系统跟信号之间协议封闭,因为每家系统都有各自特点。A系统是这个,然而B信号机的期限并不符合,这是系统存在的非常普遍的问题。针对这些问题,基于“大数据平台”的信号优化平台可以实现多系统数据融合共享,实现跨系统优化协作。

    怎么应用大数据?(如图所示)

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    在这里,ABCD不管有多少个系统,系统之间因为协议封闭,永远是一个独立的烟囱式架构系统,没办法产生联系。所举的几个方案,都是希望能够建立一个相对统一的协议。第一个方案,如果把信号机制迁移到平台的条件还不是很成熟,可以过渡建立一个统一的信号控制系统,当然前提是协议必须要统一。第二个方案,调解程序以后,我们可以把中间的控制端取消掉,真正实现前端设备直接对接中心。

    但是,如果拥有三四千台信号机的大城市要全部实现联网,还是要通过中间信号系统去连接中心,这是现实做法,我们不能一下子把所有信号机配时方案都取消掉,必须在逐步形成统一协议的基础上,通过中心系统把信号机逐渐统一起来。

    其实就我个人而言,公安部交通管理科研所在这方面应多做点工作。现在有几个标准,一个是交通部牵头的《信号机通信协议标准GB/T 20999-2017应用指引》,标准已经出了第二版了,但执行效果并不好;公安部牵头的《公安交通指挥系统建设技术规范》(GA/T 445-2010),在附录里面也提出相关的协议和规范,但还没有很具体的细化技术要求,这都是我们现在面临的比较客观的难题,希望有机会能和在座的各位共同探讨解决。

    我的演讲内容就那么多,谢谢大家!


  • 关键字: 交通管理系统 信号控制系统
  •    责任编辑:suyanqin
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