馬寧博

摘要：在國(guó)家相關(guān)政策的正確引導(dǎo)下，各地城市化進(jìn)程持續(xù)推進(jìn)，社會(huì)經(jīng)濟(jì)與科學(xué)技術(shù)均表現(xiàn)出良好的發(fā)展態(tài)勢(shì)，市政交通工程日益完善，為人們出行活動(dòng)創(chuàng)造了很多便利條件。智能化技術(shù)逐漸滲透到人們的生產(chǎn)生活中，表現(xiàn)出良好的應(yīng)用效能，促進(jìn)智能化技術(shù)在市政交通工程領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用進(jìn)程，能進(jìn)一步提升工程的智能化、網(wǎng)絡(luò)化水平，確保其在使用過(guò)程中創(chuàng)造最理想的效益。該文首先介紹了智能交通系統(tǒng)的主要構(gòu)成，其次分析智能化技術(shù)的基本應(yīng)用特征，包括精準(zhǔn)度高、操作無(wú)人化、無(wú)需應(yīng)用控制模塊等，最后較為詳細(xì)地探究其在交通工程控制中的應(yīng)用情況，包括道路監(jiān)控系統(tǒng)、外場(chǎng)智能終端、視頻監(jiān)控及車(chē)輛限載系統(tǒng)等。

關(guān)鍵詞：市政交通工程??自動(dòng)化控制??智能化??技術(shù)應(yīng)用

中圖分類(lèi)號(hào)：U495???文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

Research?on?the?Application?of?Intelligent?Technology?in?the?Automation?Control?of?Municipal?Traffic?Engineering

MA?Ningbo

（Hefei?Municipal?Design?and?Research?Institute?Co.，?Ltd.，?Hefei，?Anhui?Province，?230000?China）

Abstract：?Under?the?correct?guidance?of?relevant?national?policies，?the?process?of?urbanization?in?various?regions?has?been?continued?to?advance，?social?economy?and?science?and?technology?have?shown?a?good?development?trend，?and?municipal?traffic?engineering?has?become?increasingly?perfect，?creating?many?convenient?conditions?for?people?to?travel.?Intelligent?technology?has?gradually?penetrated?into?people's?production?and?life，?showing?good?application?efficiency，?and?promoting?the?application?process?of?intelligent?technology?in?the?field?of?municipal?traffic?engineering?can?further?improve?the?intelligent?and?networking?level?of?the?project，?and?ensure?that?it?can?create?the?most?reasonable?benefits?in?the?process?of?use.?This?paper?first?introduces?the?main?components?of?the?intelligent?transportation?system，?then?analyzes?the?basic?application?characteristics?of?intelligent?technology，?including?high?accuracy，?unmanned?operation，?no?need?for?application?control?modules，?etc.，?and?finally?explores?its?application?in?traffic?engineering?control?in?more?detail，?including?road?monitoring?systems，?outfield?intelligent?terminals，?and?video?monitoring?systems?and?vehicle?load-limiting?systems.

Key?Words：?Municipal?traffic?engineering;?Automatic?control;?Intelligence;?Technology?application

智能化技術(shù)是21世紀(jì)中一種重要的科技產(chǎn)物，將其規(guī)范地用在市政交通工程內(nèi)能取得良好成效，能實(shí)現(xiàn)對(duì)工程的自動(dòng)化控制，減少成本支出，提升各類(lèi)能源及資源的利用效率，使交通工程具備更高的價(jià)值，引領(lǐng)我國(guó)市政交通行業(yè)的智能化發(fā)展。

1?智能交通系統(tǒng)的介紹

1.1?GPS定位模塊

GPS定位模塊不僅是一項(xiàng)重要的交通協(xié)管內(nèi)容，也是建設(shè)智能交通網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建的基礎(chǔ)。在該模塊的協(xié)助下，不僅能順利地建設(shè)車(chē)載導(dǎo)航設(shè)備和物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)采集設(shè)備之間的聯(lián)動(dòng)關(guān)系，還能實(shí)現(xiàn)對(duì)無(wú)線或移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程的精細(xì)化控制。定位模塊通過(guò)聯(lián)合交通基礎(chǔ)信息采集系統(tǒng)，實(shí)時(shí)調(diào)整車(chē)輛基本運(yùn)動(dòng)及定位精度信息。車(chē)載終端設(shè)備還能和城市GPS系統(tǒng)構(gòu)建可靠的聯(lián)動(dòng)關(guān)系，可即時(shí)校驗(yàn)實(shí)時(shí)定位的差分?jǐn)?shù)據(jù)。

1.2?計(jì)算機(jī)視覺(jué)信息處理

計(jì)算機(jī)視覺(jué)信息處理是計(jì)算機(jī)技術(shù)在智能交通系統(tǒng)內(nèi)的重要應(yīng)用形式，也是當(dāng)前處理、分析智能交通費(fèi)路面信息的基礎(chǔ)，規(guī)范應(yīng)用視覺(jué)信息處理與分析算法，一方面能幫助車(chē)主及外部系統(tǒng)用戶進(jìn)行合理的信息決策，另一方面能把模式識(shí)別算法有效融合到信息處理業(yè)務(wù)流程內(nèi)?；谟?jì)算機(jī)視覺(jué)原理形成的信息處理技術(shù)側(cè)重于實(shí)時(shí)處理車(chē)內(nèi)外視覺(jué)信息，能科學(xué)分析車(chē)輛的異常運(yùn)行狀態(tài)。視覺(jué)信息處理功能不僅體現(xiàn)在精準(zhǔn)辨識(shí)車(chē)內(nèi)動(dòng)態(tài)信息方面，還能把車(chē)外的周?chē)植吭O(shè)定為有效辨識(shí)區(qū)段，把斑馬線、行人、其他車(chē)輛等要物設(shè)定成視覺(jué)信息處置目標(biāo)，并幫助駕駛員或交管人員快速判斷出當(dāng)前是否存在著違法行為[1]。

1.3?RFID車(chē)載模塊

該模塊最大的特點(diǎn)是能集中管理車(chē)載終端、車(chē)輛運(yùn)行狀態(tài)及外部環(huán)境感知數(shù)據(jù)信息等，幫助駕駛員合理分析現(xiàn)場(chǎng)交通事故及處理應(yīng)急事件等。在RFID模塊內(nèi)，需要深化設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)化與非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的有效辨識(shí)方案，只有這樣才能確保RFID射頻信號(hào)有效聯(lián)動(dòng)其他結(jié)構(gòu)類(lèi)型的車(chē)載信息，搭建出智能化水平更高的車(chē)載終端信息處理模式。在RFID模塊內(nèi)，通過(guò)科學(xué)各類(lèi)系統(tǒng)參數(shù)，能夠精準(zhǔn)識(shí)別出入網(wǎng)的移動(dòng)設(shè)備型號(hào)。

1.4?ITS統(tǒng)一監(jiān)管平臺(tái)

在該平臺(tái)內(nèi)，要集成交通管理、電子收費(fèi)、安全輔助駕駛、交通基礎(chǔ)設(shè)施即ITS數(shù)據(jù)管理等諸多功能模塊，并獨(dú)立布置不同類(lèi)型與級(jí)別的用戶權(quán)限，借此方式使ITS監(jiān)管平臺(tái)運(yùn)行的安全性、可靠性得到保障。該平臺(tái)最大的功能體現(xiàn)在兩個(gè)方面：一是能有效管理控制不同用戶角色權(quán)限；二是確保不同區(qū)域交通基礎(chǔ)信息管理的有效性。在該平臺(tái)上，管理員能可視化分析各個(gè)運(yùn)輸管理網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的車(chē)輛與路況信息，并搭建職能型的應(yīng)急事件處置機(jī)制。駕駛員依照該平臺(tái)傳送至車(chē)載終端的決策信息處置交通事件，并實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)分析車(chē)輛運(yùn)作狀態(tài)與收費(fèi)狀況。

2?智能化技術(shù)的應(yīng)用特點(diǎn)

2.1?準(zhǔn)確性

市政交通工程自動(dòng)化控制領(lǐng)域合理應(yīng)用智能化技術(shù)，能明顯提高管理控制的精準(zhǔn)度，確保自動(dòng)化整體調(diào)控效果，促進(jìn)市政交通的順暢運(yùn)營(yíng)。在科學(xué)技術(shù)日異月新的背景下，自動(dòng)化控制手段在持續(xù)發(fā)展中取得了很大進(jìn)步，高度成熟的自動(dòng)化控制系統(tǒng)對(duì)人工的依賴(lài)程度日益減少，實(shí)際應(yīng)用中創(chuàng)造出更多效益。傳統(tǒng)交通工程自動(dòng)化體系發(fā)展中，提升精準(zhǔn)度是迫切需處理的一大現(xiàn)實(shí)問(wèn)題，促進(jìn)智能化技術(shù)和交通工程有效融合，能顯著增加海量數(shù)據(jù)處理工效，確保自動(dòng)化控制的精準(zhǔn)性。

2.2?操作無(wú)人化

和傳統(tǒng)的自動(dòng)化控制相比較，相關(guān)部門(mén)利用智能化管控技術(shù)能更全面、精準(zhǔn)地把握市政交通的改變狀況，進(jìn)而輔助提升工程的自動(dòng)化水平。本地交管部門(mén)結(jié)合實(shí)際條件與智能化控制情況，有針對(duì)性地改進(jìn)既有程序設(shè)計(jì)方案，提升現(xiàn)實(shí)控制成效，不僅明顯緩解了相關(guān)人員的工作負(fù)擔(dān)，還規(guī)避了人為因素帶來(lái)的負(fù)面影響，在技術(shù)層面上確保了自動(dòng)化控制最質(zhì)量，促進(jìn)整個(gè)交通系統(tǒng)安穩(wěn)運(yùn)營(yíng)[2]。

2.3?無(wú)需應(yīng)用控制模型

市政交通工程運(yùn)行時(shí)現(xiàn)場(chǎng)情況可謂是變化莫測(cè)，以致會(huì)滋生出很多復(fù)雜問(wèn)題，合理應(yīng)用智能化技術(shù)能夠降低對(duì)傳統(tǒng)控制器的依賴(lài)程度，增加控制的緊密系數(shù)，能使以上現(xiàn)實(shí)問(wèn)題迎刃而解，將這些問(wèn)題帶來(lái)的不良影響降到最低，引領(lǐng)市政交通工程健康、穩(wěn)定發(fā)展。運(yùn)用智能化技術(shù)能處理交通工程發(fā)展中形成的各種動(dòng)態(tài)化復(fù)雜方程處理與操控目標(biāo)對(duì)象模型，立足于當(dāng)前交通成的運(yùn)營(yíng)現(xiàn)狀，有針對(duì)性地調(diào)控各類(lèi)交通設(shè)備設(shè)施。

3?智能化技術(shù)在交通工程自動(dòng)化控制中的實(shí)際應(yīng)用

3.1?道路監(jiān)控系統(tǒng)

監(jiān)控系統(tǒng)是當(dāng)前監(jiān)控交通流量的一項(xiàng)主要手段，具體是采用內(nèi)場(chǎng)、外場(chǎng)部署的監(jiān)控智能化終端設(shè)備執(zhí)行相關(guān)自動(dòng)化管控任務(wù)，具體是對(duì)特殊位置、特殊路段及橋梁等加大檢測(cè)與管控力度，全面采集外場(chǎng)設(shè)備、緊急電話、巡邏車(chē)等道路相關(guān)信息，預(yù)測(cè)可能發(fā)生的交通事故并對(duì)其所屬類(lèi)別做出科學(xué)劃分。目前合肥市的市政道路監(jiān)控系統(tǒng)，多采用不低于400萬(wàn)像素紅外網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)單獨(dú)設(shè)置。在市政道路事故中，相比較電子警察，監(jiān)控的優(yōu)點(diǎn)在于能夠還原事情的全過(guò)程，信息相對(duì)全面，同時(shí)配合事件監(jiān)測(cè)功能，可以實(shí)時(shí)地監(jiān)測(cè)道路狀態(tài)；而缺點(diǎn)在于需要人工后臺(tái)操作，無(wú)法自動(dòng)抓怕并合成違法圖像。鑒于以上情況，未來(lái)道路監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)改造方向是運(yùn)用“視頻+自動(dòng)抓拍合式”。例如：在極端惡劣的氣候條件下，或者是交通事故高發(fā)的特殊路段上，通過(guò)在局部設(shè)置基于物聯(lián)網(wǎng)的智能道路監(jiān)控系統(tǒng)，運(yùn)用虛擬線圈車(chē)速檢測(cè)算法測(cè)定出車(chē)輛行駛速度，于視頻監(jiān)控圖像內(nèi)布置數(shù)個(gè)虛擬線圈，精準(zhǔn)確定出兩個(gè)虛擬線圈的現(xiàn)實(shí)距離，當(dāng)有運(yùn)行車(chē)輛通過(guò)虛擬線圈1以后，線圈1便會(huì)被即刻激活，開(kāi)始計(jì)時(shí)；車(chē)輛運(yùn)行經(jīng)過(guò)線圈2以后，線圈2被激活并開(kāi)始計(jì)時(shí)，隨后確定兩個(gè)線圈之間的時(shí)間差，依照速度運(yùn)算公式[3]：（代表車(chē)輛行駛的一段時(shí)間；時(shí)間中產(chǎn)生的位移），在確定車(chē)輛運(yùn)行速度以后，就可以對(duì)其采用有效的監(jiān)控措施，以減少或規(guī)避因超速帶來(lái)的交通事故。

3.2?外場(chǎng)智能終端

現(xiàn)代汽車(chē)上安裝的檢測(cè)器是用于檢測(cè)道路上是否有車(chē)輛通行的終端設(shè)備，根據(jù)檢測(cè)所得的數(shù)據(jù)，逐一計(jì)算出車(chē)輛數(shù)量、車(chē)速及道路占有率等指標(biāo)，進(jìn)而為編制自動(dòng)化控制方案提供可靠的參照數(shù)據(jù)。

一般情況下，車(chē)輛的檢測(cè)器是安裝在路面之下的，環(huán)形線圈傳感器、智能處理器等是檢測(cè)器的主要構(gòu)成，其中智能處理器內(nèi)分布著數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)傳輸接口及檢測(cè)信號(hào)放大單元等。與其他類(lèi)型的設(shè)備進(jìn)行比較，車(chē)輛檢測(cè)器檢測(cè)到的數(shù)據(jù)能提升交通參數(shù)的多樣性，幫助相關(guān)部門(mén)更加精準(zhǔn)地掌控目標(biāo)車(chē)道內(nèi)的車(chē)輛數(shù)目、車(chē)速及實(shí)際占有率等。檢測(cè)器的精準(zhǔn)度也處于較高水平，通常能超過(guò)90.0%[4]。實(shí)際檢測(cè)中相同型號(hào)車(chē)輛于相鄰車(chē)道之上兩個(gè)線圈內(nèi)會(huì)產(chǎn)生相互作用，在分析處理器的協(xié)助下精準(zhǔn)辨識(shí)出線路邏輯，生成相應(yīng)信號(hào)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)車(chē)道信息的整體檢測(cè)。車(chē)輛檢測(cè)器還具備自動(dòng)補(bǔ)償溫度的功能，在野外連續(xù)工作情景下也表現(xiàn)出較高的適用性。另外，運(yùn)用檢測(cè)器內(nèi)置的各種單元能安全有效的存儲(chǔ)各類(lèi)數(shù)據(jù)，且能夠和計(jì)算機(jī)外圍接口可靠銜接，精準(zhǔn)調(diào)控通信傳輸速率，若突發(fā)通信信號(hào)中斷的狀況，數(shù)據(jù)便會(huì)直接被整合到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)。

3.3?視頻監(jiān)控系統(tǒng)

該系統(tǒng)最大的功能是可以直觀地呈現(xiàn)出道路攝像覆蓋范疇中的交通運(yùn)行狀況，科學(xué)分析路段攝像機(jī)拍攝所得的圖像資料，輔助相關(guān)部門(mén)做出更科學(xué)、合理的管理決策，適時(shí)運(yùn)用有效控制措施，進(jìn)而確保道路運(yùn)輸?shù)捻槙扯?、可靠性，運(yùn)用數(shù)字錄像機(jī)完成記錄、存儲(chǔ)交通事件，為后期開(kāi)展分析取證工作提供可靠憑據(jù)。

當(dāng)前，國(guó)內(nèi)部分城市建成的監(jiān)控系統(tǒng)通常應(yīng)用低照度的彩色攝像機(jī)，日間的攝像效果通常較好，但因夜間照明條件較差，以致很難獲得理想的監(jiān)控效果。故而，視頻監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要配置應(yīng)用彩色與黑白隨光線亮暗程度智能切換的低照度球形攝像機(jī)設(shè)備，且應(yīng)具備較強(qiáng)的電子感應(yīng)功能，實(shí)際使用中能夠達(dá)到一體化。

這類(lèi)靈敏度較高的球形彩色黑白攝像機(jī)配備了自動(dòng)變倍變焦的鏡頭、解碼器、防護(hù)罩及云臺(tái)等裝置，參照環(huán)境光線亮暗程度能自動(dòng)切調(diào)彩色與黑白畫(huà)面，圖像內(nèi)的對(duì)比度始終是正常的，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)背景自動(dòng)化的補(bǔ)償干預(yù)，在攝像機(jī)上加裝電動(dòng)化（可遙控的）、可變焦距（變倍）鏡頭，能夠使攝像機(jī)觀察到更遠(yuǎn)的距離，清晰度也相應(yīng)提升，也可以將攝像機(jī)組裝在電動(dòng)云臺(tái)之上，通過(guò)操控控制器的形式，能夠使云臺(tái)帶動(dòng)攝像機(jī)在水平與垂直方向進(jìn)行自由旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而拓展攝像機(jī)的覆蓋面積。設(shè)計(jì)研制視頻監(jiān)控系統(tǒng)時(shí)還為其增設(shè)了加熱器（圖1）與空氣循環(huán)子系統(tǒng)，以規(guī)避水霧等物理性因素給透鏡表面帶來(lái)的影響，增強(qiáng)其對(duì)環(huán)境的適應(yīng)能力，確保使用的常態(tài)化[5]。

3.4?車(chē)輛限載系統(tǒng)

汽車(chē)超載時(shí)，其對(duì)公路路面形成的壓力會(huì)增大，而汽車(chē)和路面之間的接觸面積基本不變，所以所生成的壓強(qiáng)提高，進(jìn)而增加局部路面受損的概率。既往大量的實(shí)踐表明，車(chē)輛超重與超載是造成公路路面結(jié)構(gòu)破壞的常見(jiàn)因素，增加了交通事故發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)，故而各地交管部門(mén)一定要嚴(yán)控超重超載車(chē)輛的行駛狀況，不僅能降低道路的運(yùn)維養(yǎng)護(hù)成本，還能確保道路使用的安全性，進(jìn)而創(chuàng)造出理想的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。

集成圖像信息、電子收費(fèi)、車(chē)輛限載系統(tǒng)和智能化技術(shù)，能全面了解車(chē)輛的真實(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)狀況，規(guī)避違規(guī)車(chē)輛肇事逃逸等不良狀況。為達(dá)成以上目標(biāo)，交管部門(mén)可以將攝像機(jī)、報(bào)警儀、稱(chēng)重儀及稱(chēng)重校對(duì)系統(tǒng)等布置在交通道路上，路邊控制器、圖像傳輸器、軸重傳感器等均是系統(tǒng)的主要構(gòu)成部分。該系統(tǒng)具備良好的人機(jī)對(duì)話操作環(huán)境，自動(dòng)完成檢測(cè)單打印過(guò)程，無(wú)需進(jìn)行人為干預(yù)控制，且能在檢測(cè)結(jié)束后，自動(dòng)把相關(guān)數(shù)據(jù)信息呈現(xiàn)在計(jì)算機(jī)顯示器上。

高速動(dòng)態(tài)稱(chēng)重與低速稱(chēng)重校對(duì)子系統(tǒng)被公認(rèn)是限載系統(tǒng)的重要構(gòu)成部分，聯(lián)動(dòng)運(yùn)用以上兩個(gè)子系統(tǒng)能幫助交管部門(mén)快速掌握車(chē)輛的實(shí)際載重，精準(zhǔn)抓拍目標(biāo)車(chē)輛，可捕獲具體數(shù)據(jù)，并將其完整的儲(chǔ)存于云端內(nèi)。當(dāng)有車(chē)輛處于超重或超速運(yùn)行狀態(tài)中時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)發(fā)出警報(bào)信號(hào)，把儲(chǔ)存、警報(bào)信息一并傳送至終端控制網(wǎng)絡(luò)。

將稱(chēng)重系統(tǒng)布置在高速公路入口，銜接入口發(fā)卡系統(tǒng)和稱(chēng)重檢測(cè)裝置，汽車(chē)通過(guò)收費(fèi)站口環(huán)節(jié)必須進(jìn)行稱(chēng)重。通常六軸列車(chē)驅(qū)動(dòng)形式是6×4，限重為49?t，6×2形式的限重為46?t，驅(qū)動(dòng)軸各軸、各側(cè)布置雙輪胎或組裝空氣懸架的3軸、4軸貨車(chē)，允許在限重的基礎(chǔ)上提高1?t。針對(duì)超重行駛的車(chē)輛系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)傳送出警報(bào)信號(hào)，有關(guān)執(zhí)法人員可以此為依據(jù)對(duì)目標(biāo)車(chē)輛進(jìn)行罰款處理，系統(tǒng)還能實(shí)時(shí)追蹤車(chē)輛后續(xù)運(yùn)行狀態(tài)，動(dòng)態(tài)上傳相關(guān)信息[6]。如果實(shí)際中系統(tǒng)對(duì)超載車(chē)輛發(fā)出警報(bào)信號(hào)后，車(chē)輛依舊駛出了公路，此時(shí)就要啟動(dòng)電子收費(fèi)系統(tǒng)內(nèi)的防逃費(fèi)功能，檢測(cè)超載車(chē)輛后自動(dòng)生成相應(yīng)報(bào)告并反饋給有關(guān)執(zhí)法部門(mén)，對(duì)相應(yīng)車(chē)輛進(jìn)行嚴(yán)肅處理。

4?結(jié)語(yǔ)

綜上所述，交通工程自動(dòng)化控制領(lǐng)域合理應(yīng)用智能化技術(shù)能創(chuàng)造出較高的價(jià)值，減少人力資源的投入量，通過(guò)智能外場(chǎng)終端控制、道路監(jiān)控及車(chē)輛限載系統(tǒng)控制措施等，明顯提升市政交通運(yùn)輸?shù)陌踩?、有效性，充分表現(xiàn)出自動(dòng)化控制的有效性，為我國(guó)市政交通行業(yè)長(zhǎng)久發(fā)展保駕護(hù)航。

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