基于路口神经元的交通出行服务设计方案.docx

1 .项目背景城镇化和经济的跨越式快速发展，满足了居民爆发性增长的驾驶出行需求，但随之而来的是不断恶化的交通拥堵、事故频发、环境污染等问题。在道路基础设施增长乏力的情况下，挖掘现有城市道路交通系统的潜力，综合利用物联网、云计算、车路协同、移动互联网等先进技术提高道路利用效率，成为解决以上问题的有效途径，也是交管部门不断努力的方向。在目前的道路交通环境下，大多数交通问题发生在路口附近，是由于驾驶人和交通管理者普遍存在的一些痛点问题造成的。对于驾驶人来说，因为复杂多变的气候环境、跟在大车后面、路边遮挡物等因素，无法准确掌握前方路口红绿灯、道路渠化等信息，造成驾驶过程中出现跟车闯红灯、走错车道、路口急刹等现象，极大的影响交通运行效率和安全；另一方面，驾驶人在驾驶过程中遇到一些不合理的标志标线或设备故障，没有有效的途径向交通管理者反馈，造成一定的社会舆论积压。对于交通管理者来说，一是对于自己路口所有的资产设备的状态无法准确获取，导致运维不及时产生交通混乱；二是没有有效的手段掌握城市的车流量情况，使交通管理和控制缺少科学的依据，不可避免的也造成了一定的道路资源浪费；三是缺少精准、实时、高效的交通信息发布渠道，无法为公众提供有效的交通信息服务。在此背景下，研发出基于物联网、云计算、车路协同、移动互联网等先进技术的交通设备管理与信息服务系统，解决驾驶人和交管部门存在的以上痛点问题。2 .系统架构该系统采用物联网“云+端”的技术架构，主要由手机APP.路口神经元、云端实时分析引擎和服务管理平台几部分组成。其中智能出行服务APP应用包含车内信号灯和掌上运维两个版本，分别服务于驾驶人和交警及运维人员等，并可根据具体需求定制开发；路口神经元作为感知设备，主要负责红绿灯信息以及信号机机箱的动力环境及环境变量的获取；实时引擎需要同时与十万台数量级的用户手持终端(Android/IOS)或车载终端、最多约4000台路口神经元、交通信号系统间数据交互，能够及时处理大并发数据，并提供对外数据接口;服务管理平台除用于路网、路口静态数据配置管理和整个系统的运行维护，还服务于交管运维及信息发布服务Q系统整体架构如下：交警专网大IS提分析平台图I系统整体架构示意图3 .软件设计方案3.1 APP子系统车内信号灯车内信号灯软件，面向互联网用户，为驾驶人提供动态的道路属性数据，包括前方即将到达路口的红绿灯配时、道路渠化等信息，同时集成导航功能，提供车辆实时导航、路线规划等服务。除此之外,最重要的是车内信号灯可以实时接收交通管理者下发的交通服务信息，以及通过APP可以实时上报自己在行驶过程中遇到的交通设备状态、交通运行状态以及对道路规则设置的意见、建议等。车内信号灯APP包括Android.IOS和微信小程序版本，支持正常行驶模式和信息上报模式。提示信息红绿灯信息道路渠化信息图2车内信号灯APP正常行驶模式示意图正常行驶模式下，整个APP界面分为上下两屏，上半屏主要是路口交通信息的展示，下半屏集成导航功能，中间设计一块交通信息提示区。其中红绿灯信息以非常直观、简明的方式进行显示，前方路口左转、直行、右转分别为什么颜色的灯以及剩余时间；道路渠化信息与路口实际渠化信息完全一致；交通信息提示区可以实时接收交通管理者发布的交通服务信息。<车内信号灯tr双独路星海路®04红绿灯灯苒车道设不红绿灯配时故障合理不合理路口需要配需增加可变可增加左转红绿灯车道窗待转区确认图3车内信号灯APP信息上报模式示意图信息上报模式下，驾驶人可以快速对路口问题进行选择性上报,既提高了上报效率，也保证了驾驶安全性Q掌上运维APP掌上运维APP软件，主要服务于交通管理者和运维人员通过互联网手段对路口设备的状态进行查看和运维。路口状态总览1645159154总数正常异常当前告警吗44需4门禁断电断网漏水巡度OQ中和桥Q大光四定位> O光华东街9。8 QQ光华路1=配时柔化路口告警ToPlo （最近30天）御遒街+蓝旗街2 负资人hym 报时间2019401 12:21当前告警排名设备名次数广州路儿营医院直永Ie路-紫丹路12花港北路天旺路门禁已开 U待签收其它状态通电联网工单中心+新建待签收处理中待审核已完结东干长巷路口机箱断电报警时间：2019.05.0212:02:24故陲类型：Bi电审核当前流程：已处理提交人：王三处理人：李天平龙华路十字路口机箱漏水报警时间:2019.04.2412:45:20故障类型：漏水（D当前流程：已处理提交人：系统上报处理人：刘天马龙顿中路路口机箱温度过高报警时间:2019.04.2212:22:10故得类型：温度过高C）当前流程：Efta提交人：系统上报处理人：刘天马图4掌上运维功能示意图交通管理者通过该APP可实时掌握城市所有路口的设备状态，以路口为单位统计正常与异常数量，从故障角度分类统计该类故障的具体路口以及路口数量，查看所有故障的处理状态（有没有人在处理、处理的状态），以及以路口为中心查看该路口所有设备的状态和红绿灯、渠化信息，最重要的是可以审核所有故障处理的情况Q运维人员可以实时获取路口设备的状杰，对故障工单进行签收和处理，并对处理状态进行拍照留存，用于交通管理者对其审核。1.2 服务管理平台服务管理平台通过对系统用户进行管理，为不同的用户分配不同的角色权限，保证系统访问的安全。其主要功能有路口查询、路口配置、路网配置、路口渠化配置等功能，为该系统提供基础的数据配置功能。另一方面，服务管理平台对整个系统的运行状态进行监控，保证其服务质量。同时，服务管理平台兼具掌上运维APP相关功能，提供了电脑版的运维环境。除此之外，服务管理平台能够方便快捷的向车内信号灯APP推送精准、实时、高效的交通服务信息，还可对公众在车内信号灯APP上反馈的问题进行查看和处理，形成警民互动的良好局面。图5服务管理平台示意图1.3 实时分析引擎实时分析引擎是该系统的核心业务子系统，通过多种接入方式与大量的路口神经元、手机终端、服务管理平台等建立通信接口，完成数据交互，并采用路口定位算法、数据融合算法等，为相关系统提供准确、实时、精准的业务数据分析和处理，从而为驾驶人和交警提供实时交通信息数据服务。4 .硬件设计方案该系统的硬件主要是指路口神经元，路口神经元安装在路侧，可实现红绿灯配时信息及路口设备状态的采集与预处理。多二，二传号灯视频检测器检测线圈TIG信号机机箱rJx路口神经元图6路口神经元功能示意图下表详细列举了路口神经元的各项硬件参数以及功能组成，单工模式接收信号机报文数据保除了原有系统的稳定性以及网络和数据安全。表1路口神经元功能参数JP-1000-2S（路口神经元）接口电源输入接口DC5V-15V宽电压范围供电RS232接口单工模式，单向接收信号机报文RS485接口单工模式，单向接收信号机报文硬件参数超级电容5.5V2F4G模块上行速率50Mbps,最大下行速率150MbPs,兼容GSM/GPRS网络，支持频段如下：移动LET-TDD:B38/B39/B40/B41移动TDSCDMA:B34/B39移动GSM:900/1800MHZSIM卡类型microSIM天线780-960MHz&1710-2700MHz5.OdBi额定电流平均电流200mA,峰值电流1.6A功能报文转发通过4G方式对预处理后的报文进行转发温湿度检测实时检测箱体温、湿度，超阈值告警浸水检测实时监测机箱是否渗水，渗水告警开箱入侵检测记录开箱次数、上报开箱告警掉电检测监测设备输入电源，掉电告警断网检测实时监控信号机网络连接情况，断网告警联网设备状态检测实时监控摄像头、地磁、线圈等联网设备的状态，异常告警5 .性能指标1、支持十万台数量级的用户终端(Android/IOS)或车载终端、最多约100O台路口神经元、交通信号系统保持通信，能够及时处理大并发数据；2、支持存储、检索、处理十万台数量级的用户手持终端或车载终端的各项数据信息，能够实时准确的检测用户的当前目标路口，向用户发送该路口的实时相位、倒计时、渠化信息(时延不大于1s,根据实际网络情况可能存在0.5s误差)。3、驾驶人前方到达路口预测准确率不低于99%。4、路口设备故障检测准确率不低于99%,故障检测时间不大于60秒。