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全局化——技术上更智能化的前端设备使大规模部署成为现实，按照“共性平台+应用子集”的模式，不同应用场景和应用领域统一在相同的“共性平台”体系架构下，既避免了智能交通系统建设的重复投资，又保证了全局的和局域的交通信息系统管理与协调的一体化。
自动化——多类别异构子系统的叠加部署使信息采集手段更专业和准确，结合协同处理和模式识别，能够保证智能交通系统判知和决策的准确性和自动化，极大地减少人工干预的工作量和交通管理资源投入。
智能化——基于物联网技术的智能交通系统具有可感知、可判断、可控制、可管理、以及自动、动态、全局的基本智能特征；
是智慧城市体系中不可或缺的有机组成部分。
第2章智慧交通系统总体设计
2.1智慧交通系统整体架构
2-1智慧交通整体架构图
智慧交通系统从整体架构上可以从三个层次来进行划分：
2.1.1物联网感知层
感知层主要通过各种M2M终端设备实现基础信息的采集，然后通过无线传感网络将这些M2M的终端设备连接起来，使其从外部看起来就像一个整体。
这些M2M设备就像神经末梢一样分布在交通的各个环节中。
不断地收集视频、图片、数据等各类信息。
2.2.2物联网网络层
网络层主要通过移动通信网络将感知层所采集的信息运输到数据中心，并在数据中心得到加工处理形成有价值的信息，以便作出更好的控制和服务。
2.1.3物联网应用层
应用层是基于信息展开工作的。
通过将信息以多样的方式（各个应用子系统）展现到使用者面前，供决策、供服务、供业务开展。
2.2智慧交通系统应用架构图
智能交通应用系统由应用子系统、信息服务中心和指挥控制中心三部分构成：
2-2智慧交通应用架构图
应用子系统包括交通信息采集系统、信号灯控制系统、交通诱导系统、停车诱导系统、电子警察系统、高清治安卡口系统等。
信息服务中心包括远程服务模块、远程监测模块、前期测试模块、在线运维模块、数据交换模块和咨询管理模块六部分。
指挥控制中心包括交通设施数据平台、交通信息数据平台、GIS平台、应用管理模块、数据管理模块、运行维护模块和信息发布模块。
应用子系统实现各职能部门的专有交通应用，信息服务中心以前期调测、远程运维管理和远程服务为目的，结合数据交换平台实现与应用子系统的数据共享，通过资讯管理模块实现信息的发布，用户和业务的管理等。
指挥控制中心以GIS平台为支撑，建立部件和事件平台，部件主要指代交通设施，事件主要指代交通信息。
通过对各应用子系统的管理，以实现集中管理为目的，具有数据分析、数据挖掘、报表生成、信息发布和集中管理等功能。
应用系统详细架构图如下：
2-3智慧交通系统应用架构图
根据城市智慧交通建设的要求，结合各地道路条件，交通状况和目前的管理职能，提出本系统的主要功能需求如下
：
1）拥有先进的智能指挥控制中心，具有交通信息的实时自动检测、监视与存储功能。
应具有兼容、整合不同来源交通信息的能力。
2）对所采集到的交通信息进行分级集中处理，具有对道路现状交通流进行分析、判断的能力。
应能对道路交通拥挤具有规范的分类与提示，包括常发性交通拥挤、偶发性交通事件、地面和高架道路上存在的交通问题以及交通事故等；
并具有初步的交通预测功能。
3）在发现交通异常，包括来源于人工采集的信息时，能够以恰当的方式及时向相关交通管理人员报警、提示。
4）应具有多种发布交通信息的能力以调节、诱导或控制相关区域内交通流变化。
发布内容可以是交通拥挤、交通事故等信息。
发布的方式在本系统中主要采用web、广播、手机、可变信息屏等形式。
5）能够接受交通管理人员的各类交通指令，并在接受指令后能及时作出正确反应，基本达到预设效果。
能够为交通管理人员提供处理常见交通问题的决策预案和建议。
6）应具有大范围的信息采集、汇总、处理能力，具有稳定、可靠的软硬件设施配置和运行环境。
同时，在相关的节点应能够进行协调，所采集的信息经处理后，具有与其他相关机构、部门的信息系统相互进行信息共享、交换的能力。
7）系统的硬件设备和软件平台及通信设施，应符合国家有关信息化安全管理方面的要求。
信息采集与发布系统应具有故障自检功能，使系统的运行管理人员能及时了解外场设备状况，并具有及时检查、维护这些设施的能力。
8）系统可实现私人交通服务、公众交通服务和商务交通服务，达到可运营的目的。
第3章智慧交通系统应用系统设计
3.1道路交通信息采集系统
3.1.1系统总体设计
城市道路交通信息采集系统按功能结构划分。
主要由四部分组成，
即：
交通数据采集子系统、道路交通数据综合处理平台、地面道路视频监控控制平台、通信与交通信息发布系统。
3-1道路交通信息采集系统总体设计图
交通数据采集子系统主要负责采集实时交通参数和视频图像信息。
并按一定的格式进行预处
理。
道路交通数据综合处理平台与道路视频监控交换平台主要负责将接收到的预处理数据进一步进行处理、分析、融合，完成交通信息的处理、存储和发布功能，并将中心区地面道路交通信息采集系统接入城市交通信息服务中心和指挥控制中心，并通过信息服务中心能与其他应用子系统进行交通信息共享。
交通信息发布子系统主要负责将融合后的结果数据转化为相应的交通信息，以不同的方式发
布，以向交通参与者提供各种交通信息。
基于光纤和电缆的通信系统为完成交通信息采集设备、交通信息发布设备与地面道路交通数据综合处理平台，以及摄像机与道路交通视频监视系统的视频图像信息交换控制平台之间的互联建立通信信道。
为了满足道路交通信息采集系统的近期和远期功能需求，需要新建一个中央控制和处理中心
----道路交通数据综合处理平台。
以下简称综合处理平台。
完成本系统的各种交通信息的汇集、存储、处理、管理和发布控制。
并为交通管理人员提供与系统的接口界面，对外提供交通信息共享。
为此，在系统构架中，道路交通信息采集系统以道路交通数据综合处理平台为核心，完成所要求的各项功能。
3.1.2信息采集分系统设计
交通信息采集系统被认为是ITS的关键子系统
是发展ITS的基础，成为交通智能化的前提。
无论是交通控制还是交通违章管理系统，都涉及交通动态信息的采集，交通动态信息采集也就成为交通智能化的首要任务。
智能交通系统（ITS）进程较快的国家或地区都把交通信息采集技术作为重中之重加以开发研究。
交通信息采集常用的技术有环形线圈、微波、视频、磁敏、超声波等几种探测技术。
根据系统总体要求，需要采集的交通数据信息主要有原始流量、折算流量、5分钟流量、占有率、饱和度、拥堵程度、行程时间和行驶度速等。
通过传输网络连接到汇集层网络系统，进而连接到核心层应用子系统数据库，实现交通信息的全面采集。
下面简述系统设计中的常用集中信息采集终端。
磁敏无线车辆检测器
目前交通信息采集的方法和技术很多，其中，磁敏探测技术具有低功耗、低成本、安装维护方便、采集信息量多等特点。
预计将来会成为交通动态信息采集技术主流。
检测器是一种通过磁敏传感器探测车辆对地磁的影响，以此来判断车道上车辆经过情况的无线传感器网络装置。
通过这种装置可实时准确感应车道上经过的车辆，并将采集到的信息通过无线传感器网络发送至与之配套使用的接收主机，完成智能红绿灯控制的前端信息采集。
接收主机再把相关信息传送给信号控制机，信号控制机通过获取的车流量信息来分析当前车道的占有率，从而智能分配红绿灯的开启时间，达到真正的智能控制效果。
3-2安装效果示意图
视频摄像机
★功能特点
1）全网络高清化设计,具有高分辨率图片及视频双码流输出；
2）采用最新一代高速DSP数字处理器、图像效果更加逼真、无色飘；
3）通过独一无二智能“视频分析”模式车牌捕获设计、智能自适应电子快门以捕捉快速运行物；
4）先进的影像修复技术确保图像的高保真度
5）通过RS-485通信协议进行远程监控管理
6）菜单式OSD调节功能能让设置变得更容易
★适用范围
1）适用于道路监控、卡口监控、出入口监控等交通车辆不同运行速度的抓拍
2）适用于路口逆光环境中监看红绿橙交通灯、车辆车型、车牌、车流量、各种违章等路况的全景监看
环形线圈车辆检测器
环形线圈车辆检测器是一种基于电磁感应原理的车辆检测器。
它的传感器是一个埋在路面下，通有一定工作电流的环形线圈。
一般为2米*1.5米，当车辆通过环形地埋线圈或停在环形地埋线圈上时，车辆自身铁质切割磁通线，引起线圈回路电感量的变化。
检测器通过检测该电感变化量就可以检测出车辆的通过或存在。
检测这个电感变化量一般来说有两种方式：
一种是利用相位锁存器和相位比较器，对相位的变化进行检测。
另一种方式则是利用由环形地埋线圈构成回路的耦合电路对其振荡频率进行检测。
环形线圈检测器是传统的交通流检测器，是目前世界上应用最广泛的检测设备。
他的主要特点是工作稳定、检测精度高。
他由3部分组成：
埋设在路面下的环形线圈传感器、信号检测单元（包括检测信号放大单元、数据处理单元和通信接口）及馈线。
3-3环形线圈车辆检测器
信号机
3-4信号机
用于车辆相位路，交通控制（软件同时提供8个行人相位和8个覆盖（跟随））相位。
能与计算机化联网。
当使用不同的软件，设备的应用能扩展到匝道控制、信息板控制、泵阀控制、车道变换控制及其它多种应用。
3.1.3信息发布分系统设计
交通信息发布设备直接接入综合处理平台，直接受综合处理平台控制。
在本系统中，发布信息数据库和信息发布控制器的功能和任务都在道路交通数据综合平台中实现。
交通信息发布子系统采用下图所示的框架结构实现与道路交通数据综合平台的互联。
3-5信息发布系统组成图
发布子系统用于发布决策的原始数据来源于主数据库，发布处理应用服务器上运行的不同发布功能要求的应用软件模块。
它从主数据库获得发布处理所需的各种原始信息，由于发布子系统是日后发展最快，要求人工智能、专家决策系统等支持的，逐渐发展的应用子系统。
其应用层软件对系统的处理要求较高，需要有有效的扩展手段，如增设应用服务器、服务器扩容、访问数据库速度和数据量的扩展以及应用软件之间通信强度增加等。
3.2智能信号灯控制系统
3.2.1系统总体设计
系统采用地磁感应车辆检测器完成对道路横截面车流量、道路交叉路口的车辆通过情况的检测。
以自组网的方式建立智能控制网络。
通过系统平台数据与信号机自适应数据协同融合处理的方式，制定符合试点路网车辆通行最优化的信号机配时方案。
以“智能分布式”控制交通流网络平衡技术。
对路口、区域交通流、道路交通流饱和度、总延误、车辆排队长度、通行速度、进行交通流的绿波控制和区域控制。
3-6无线自组网智能交通信号控制系统
3.2.2交通流信息采集
通过布设在道路上的车辆检测器，实时采集道路车流量信息、道路拥堵信息、车队长度、车道占有率信息、单车道平均车速信息等。
并将数据发送至系统中心平台。
作为路网内交通信号控制系统配时方案参考依据。
3-7交通流信息采集系统
3.2.3智能信号灯控制系统
通过埋设在道路交叉口的车辆检测器，判断车道使用状况。
根据中心平台对于相应车道车流量的统计数据进行融合处理，自适应变更交叉口信号灯配时方案，实行绿波控制
最大限度保证道路交叉口的通行顺畅。
3-8智能信号灯控制系统
3.3交通诱导系统
3.3.1系统总体设计
城市动态交通诱导系统由交通信息采集平台、交通数据综合处理平台和交通信息动态发布平台组成。
系统组成与结构如下图：
3-9交通诱导系统架构图
3.3.2交通信息采集
包括实时交通参数的采集和交通事件的采集。
实时交通参数、流量、占有率、平均车速、采集主要通过各类车辆检测器实时采集道路上通行车辆的流量、占有率和平均车速等交通负荷数据。
交通事件主要包括交通事故、道路施工、车辆抛锚等引起的交通拥堵事件，以及重大活动时的交通管制及保卫措施。
交通拥堵事件可通过专用的交通事件检测设备或人工进行采集，交通管制及保卫事件可由人工输入到交通诱导系统的事件库中。
3.3.3交通数据综合处理
主要完成实时路况的生成、交通事件的生成、通过对采集的实时交通参数进行处理，生成路网中各路段的实时交通状态并保存在实时交通状态数据库中。
一般分成畅通、缓慢和拥堵三个等级，也可根据实时交通参数：
流量、占有率、平均车速，根据一定的事件判定算法，生成交通拥堵事件。
交通事件也可由专用的交通事件采集设备生成或人工输入到交通事件数据库中。
3.3.4交通信息发布
根据城市路网的交通流分布特征，制定常发性交通堵塞及突发交通事件时的交通流组织及疏导预案。
针对不同的系统用户设计不同的信息发布应用软件，一般包括以下几种发布方式：
1）交通诱导屏
交通诱导信息屏主要对出行车辆进行群体性交通诱导。
由出行车辆根据诱导信息自主选择出行路径。
根据不同的设置地点可采用以下三种交通诱导屏：
2）可变信息标志屏
可变信息标志屏，采用绿、黄、红分别表示路段畅通、拥挤、堵塞。
这种显示屏主要用于显示实时交通路况，由行车人员根据实时路况选择出行路径。
系统并不给出具体的路径选择，一般以红色路段表示拥堵、黄色路段表示缓慢、绿色路段表示畅通。
3）图文+可变信息标志屏
这种格式的显示屏除了显示路段的实时路况外，还可以在嵌入的图文LED显示区域上显示以下几种信息：
a）前方路段发生的交通事件提示、事故、施工、交通管制等。
b）到达前方重要目的地的最佳路径及预计行程时间。
例如体育场馆、风景区等。
c）交通安全宣传等公共信息显示。
4）全可变图文LED显示屏
这种格式的显示屏机可以图形方式显示前方路段的实时交通路况，同时可以滚动显示交通事件、重要目的地最佳路径及交通安全宣传等公共信息。
但此种格式的屏幕显示控制更为复杂，需要编制大量的显示预案。
5）面向车载和移动终端的信息发布
通过移动终端发布实时路况及实时交通事件信息。
还可结合车载导航系统，为车辆提供更为先进、复杂的动态交通诱导服务。
6）面向公共网络用户的发布
可以通过公共INTERNET网络平台，以GIS+实时交通状态+实时交通事件的形式发布城市路网的实时交通状态。
3.4智能停车场系统
3.4.1系统工作原理
通过车位探测器将停车场的车位数据实时采集后，节点控制器按照轮询的方式对各个车位探测器的相关信息进行收集，将数据压缩编码后传送给中央控制器。
中央控制器对信息进行分析处理，并传送到停车场管理电脑、数据库服务器。
同时，该系统将相关处理数据通过各LED车位引导屏、车位状态指示灯对外发布，引导车辆进行高效有序的停放。
3.4.2停车场组网设计
3.5电子警察系统（书面全称：
城市路口综合违法监测系统）
3.5.1总体设计
图3-10系统拓扑图
城市路口高清综合违法监测系统（以下简称电警系统）由路口前端部分、网络传输部分和中心管理单元部分构成。
路口前端主要包含高清智能一体机、补光灯；
网络部分主要包含交换机、光纤收发器；
中心管理单元包含电子警察中心管理服务器、数据存储主机和视频存储主机。
一、路口前端部分
城市路口高清综合违法监测系统路口单元部分主要由视频捕获设备（高清智能CCD摄像机、SD存储卡与补光灯）和数据传输设备（交换机、光纤收发器）组成，能够完成红绿灯状态检测、机动车违法行为检测、违法图片抓拍、夜间补光灯控制、相关信息网络上传等任务。
路口四个方向的高清智能一体机通过网线汇总到地面机柜中的交换机上，交换机与光纤收发器相连转换成光信号后通过光纤将抓拍数据与实施视频传输到交管中心。
图3-11路口单元布局图
二、硬件安装设计
摄像机、补光灯的安装位置直接影响到整个系统的工作效果，为达到最好的监测效果，根据实际施工经验推荐以下施工参考：
Ø
钢结构：
立杆杆高6米，距离路面停止线20米，距离路口红绿灯不超过100米；
摄像头架设：
摄像机架设尽可能选在检测区域的中心位置，500万可以检测3个车道，稳定安装于钢结构杆件之上；
补光灯架设：
补光灯同摄像机架设于同一水平线上距离摄像机1.5米左右，2个车道需要1个LED补光灯，3车道需要2个LED补光灯；
机箱架设：
架设于钢结构立杆出现孔上方，采用悬挂侧向安装。
图3-12安装示意图
3.5.2路口单元工作流程图
整个系统采用纯视频分析的方式进行识别检测，同时做到红绿灯状态识别；
车辆车牌识别、跟踪；
车辆违法抓拍；
视频录像、实时点播等功能。
整个系统工作流程图如：
图3-4所示。
图3-13工作流程图
3.5.3传输线路总体设计
图3-14系统网络拓扑示意图
路口单元的网络设计主要是将路口多个方向的高清智能一体机汇总到一起，以便向系统中心上传数据。
可采用有线和无线两种方式进行网络连接。
有线方式直接采用超五类网线将高清智能一体机同交换机进行连接；
无线方式通过无线传输模块实现用无线方式将路口多个方向的摄像机汇总到一起的目的，避免施工布线的麻烦。
路口单元到中心网络部分的网络设计主要实现各路口单元同中心单元的互联，以实现各路口数据到中心的传输。
由于路口一般距离监控中心较远，所以在实现方式上需采用光纤进行传输。
在前端路口加装光纤收发器将网络信号转换成光信号，通过光纤将信号传输到管控中心，之后通过管控中心的光纤收发器将光信号转化成网络信号。
3.5.4中心管理单元设计
中心管理单元主要由中心管理服务器、数据库管理服务器、打印服务器组成。
主要实现中心web服务、数据存储、视频存储、和报表罚单的打印工作。
图3-15中心网络结构图
第四章城市路口综合违法系统功能
4.1路口单元功能
4.1.1闯红灯违法抓拍
城市路口高清综合违法监测系统直接通过分析视频可以检测行驶车辆的状态信息。
在红灯状态时如果有车辆经过检测区，系统便对该车辆进行抓拍。
由于采用视频轨迹跟踪方式，系统可判断右侧混行车道行驶车辆越过停止线后是直行还是右转，如果右转，系统便不进行抓拍。
闯红灯车辆捕获率：
白天：
≥98%，夜间：
≥92%；
闯红灯捕获有效率：
≥95%，夜间：
≥90%；
图4-1闯红灯违法
图4-1白天直行车道闯红灯违法
图4-2夜间直行车道闯红灯违法
图4-3左转车道闯红灯违法
4.1.2不按规定车道行驶违法抓拍
由于采用直接分析视频的方式监测车辆的行驶状态，系统可以准确判断直行车道左右拐、右拐车道直行与左拐、左拐车道直行与右拐等违法行为。
不按车道行驶捕获率：
≥92%，夜间：
不按车道行驶捕获有效率：
≥88%，夜间：
≥85%；
直行车道左右拐右拐车道直行与左拐左拐车道直行与右拐
图4-4不按车道行驶
图4-5直右混行车道左转违法
图4-6直行车道右转违法
图4-7白天左转车道直行违法
图4-8夜间右转车道直行违法
4.1.3车辆逆行违法抓拍
路口高清综合违法监测系统可直接检测抓拍车道中逆向行驶的车辆，同时直接识别出车辆的车牌信息。
逆行捕获率：
逆行捕获有效率：
图4-9示意图
图4-10车辆逆行违法
4.1.4车辆压线违法抓拍
城市路口高清综合违法监测系统可直接检测抓拍压线的车辆，同时直接识别出车辆的车牌信息。
压线捕获率：
压线捕获有效率：
≥88%；
图4-11压线
图4-12车辆压线违法
4.1.5违法图片保存功能
城市路口高清综合违法监测系统具有图片保存功能，保存图片格式采用JPEG格式，图片编码符合ISO/IEC15444:
2000的要求。
图片信息可根据用户的需求进行叠加，合成的图片清晰度可以满足人工对车辆号牌号码进行认定，图片中红灯信号不会出现泛白、光晕等颜色失真而影响人工对红灯信号的判断。
4.1.6治安卡口功能
城市路口高清综合违法监测系统可直接对非红灯信号状态下通过的车辆进行车牌号码自动识别，并进行记录存储。
记录格式可根据用户要求自己选择保存1～2张，记录信息包括：
检测地点名、车道方向、车牌号、车牌颜色等。
系统可自动对车辆牌照进行识别，包括车牌号码、车牌颜色的识别。
卡口车辆捕获率：
≥95%；
卡口车辆捕获有效率（识别率）：
图4-13卡口图片
4.1.7机动车车牌自动识别
车牌号码自动识别
系统能识别的字符包括:
阿拉伯数字
“0～9”十个
英文字母
“A～Z”二十六个
省市区汉字简称
京、津、晋、冀、蒙、辽、吉、
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