Xcity城市交通控制管理系统

Xcity城市交通控制管理系统一．XCity概念与系统结构1.概念城市交通控制管理系统的统称，融合了视频分析处理、数学优化算法以及计算机网络通讯等技术，该系统继承了Citilog公司在视频处理领域丰富的技术积累和世界范围内先进的交通管理理念2.分类●交叉路口控制系统●区域控制系统●城市级控制系统3.基本架构4.系统介绍XCity为交通管理中心提供一种智能交通控制策略，它包括四大功能模块，它们可以单独使用，也可以组合使用构建智能化级别更高的系统。●XCam：视频传感器，能够提供丰富的交通数据，代替线圈提供更加丰富的交通参量●XCom：智能通信模块●ARTIC：先进的智能化交叉路口控制系统●CiCoM：城市级的交通拥堵解决方案优化管理系统下图是功能模块的逻辑关系图：由上图可以看出：ARTIC：可以对红绿灯实现点、线、面级别的控制CiCoM：是一款城市级别的交通控制和优化的综合管理软件XCam：是一款集成了视频分析处理功能的传感器二.XCity主要性能与特点XCity针对单个交叉路口、多交叉路口组成的区域以及城市级别的大区域控制系统有三种控制级别，包括：●XCam●ARTIC●CiCoM另外，每个系统的正常运行，还必须有XCoM通信卡参与组网。1.XCamXCam主要由摄像机、微处理器、Linux操作系统、专业的视频分析处理软件等构成，是一种应用于交通控制系统的视频采集传感器，它为交通灯控制系统提供实时的交通信息。对图像进行分析处理之后将得到的交通信息传给通信卡。分类●XCam-p●XCam-ngXCam-p主要功能●替代地埋线圈检测器，给交通灯控制器发送交通数据信息●主要替代存在性检测XCam-ng主要功能●车辆存在检测●车辆停止检测●排队长度●检测区域内已排长度●检测区域内未排长度Xcam-p功能特点①实时采集传输现场的图像信息（5fps，320×240）②OSD实时叠加在视频图像中③车辆“存在性”用“1或0”逻辑表示④故障自检功能●视频丢失●技术性报错●特定检测区域超时报警⑤远程配置功能（采用开放性通讯协议）●RS-485●Ethernet●Wireless（参考各国频率管制）XCam-p组网结构①XCam-p与XCam-p：RS-485或Ethernet②XCam-p与XCom：RS-232（标准推荐接口）③XCam-p通过XCom与Trafficcontroller连接，完成仿真线圈的全部功能④XCam-p组网结构图Xcam-ng功能特点①实时采集传输现场的图像信息（5fps，320×240）②OSD实时叠加在视频图像中③城市交通车辆排队●队列长度●可用空间距离④先进的虚拟线圈功能●存在●停止●空间占有率⑤故障自检功能●视频丢失●技术性报错●特定检测区域超时报警⑥远程配置功能（采用开放性通讯协议）●RS-485●Ethernet●Wireless（参考各国频率管制）XCam-ng组网结构●独立组网结构●与智能卡配合组网●综合组网2.XCom智能通信卡，主要由微处理器，嵌入式Linux操作系统以及RS-232/485、Ethernet接口等组成，主要为传感器和交通灯控制器、维护管理计算机之间提供通信接口，并提供二次编程开发功能。通信功能●与XCam通信●与管理维护计算机通信●与交通控制器通信智能分析●对连续输入数据进行逻辑整合判断●对连续输入数据进行动态整合判断对XCam-p●模拟地埋线圈，输出继电器触发信号●最多可配置6个模拟线圈对XCam-ng●原始数据（每0.2秒产生）以XML文件通过以太网或者串口传输●通过配置LogicConfig，结合原始数据输出继电器触发信号●原始数据可供ARTIC或CiCom分析（通信协议可根据交通控制器厂家定义）3.XCam-ng控制系统工作原理拥有三个级别的数据输出●XCam-ng自身整合输出的原始数据●依据原始数据进行分析处理得出逻辑数据（与或非等）●更高层次的智能化处理，可以进行简单语言编程，一般在交通控制器或控制中心完成进行饱和度检测●检测排队达到了某一级别（可预设）●检测占有率达到了一定的百分比●排队1达到了某一级别，同时排队2低于某值●在XCom-ng的逻辑设置实现把信息发送给交通控制器●可以通过原始的继电器输出形式●也可以通过发送标准协议(Ethernet/RS232)通过交通控制器实现最终管理●如果继电器1或N号端口输出信号，交通控制器就输出特定的交通预案●发送的标准协议里包含启动预案的信息说明：需要交通管理部门预先对交通预案进行规划定义。4.XCam系统技术应用原则①需要考虑的因素车道数量长检测区域或短检测区域●短区域:虚拟线圈或先进线圈●长区域:排队长度或占有率摄像机位置●停车线●路口对面道路侧方向摄像机高度摄像机位置下无法检测到的区域(例如:排队测量)焦距②如何做Excel工具TBD待决定:设置可行的焦距5.通信距离与带宽①RS-485最远300米视频流:质量?CIF160x120;帧率:2.5fps;只允许在一时刻从一路摄像机上传(一般来说，一条单一的RS485通路可以被四台摄像机共用)实时抓拍估算:96kbps②Ethernet低于100米，可连接到路由器或网络集线器视频流质量CIF320x240;帧率:5fps;从多路摄像机同时上传视频流是可行的(基于可用带宽)实时抓拍估算:2Mbps③无线ISM–本地无线波段几个XCams之间的本地通信单个XCam接入Xcom6.设备硬件特征①XCam视频传感器●1/4‘’VGACMOS传感器●分辨率656x492●最低照度0.04lux@f/1.2●防曝光，零拖尾●信噪比:50dB●焦距：3.6mm,8mmor10mm●黑白画面外壳●符合IP67注塑成型聚碳酸酯材质●遮阳板结构，防止阳光直射●尺寸:132x254x124mm固件材质●铝合金支架●增强型玻璃纤维尼龙特征参数●供电:+12/24VAC/DC（XCom或直接）●功耗:3W●具有浪涌抑制功能●工作温度：-34°C/+74°C●工作湿度:0to95%,非冷凝●设备重量:600g连接电缆●接口预留在安装支架上，无需打开传感器●建议连接方式:屏蔽双绞线,外直径是5-10mm的STP电缆（RS485）通信方式●无线(GPRS,ISM)●Ethernet●RS485三、XCity应用前景与意义1.交通领域对全球温室气体排放的贡献2007年欧洲运输部长会议《减少运输二氧化碳排放报告》(2003)的计结果表明，2003年，经济合作与发展组织（OECD）国家来自燃油消费所排放的CO2中，交通运输业占到34%美国运输部发布的《2005年运输统计报告》表明，2003年美国运输部门温室气体排放总量为18.64亿吨，其中小汽车占43%美国运输部发布的《2005年运输统计报告》表明，2003年美国运输部门温室气体排放总量为18.64亿吨，其中小汽车占43%2006年，日本交通运输部门CO2的排放量约2.54亿吨，其中道路运输部门为2.23亿吨，约占总排量的87%奥斯陆气候和环境国际研究中心在美国《国家科学院学报》月刊上的研究报告，交通工具使用燃料所释放的气体是目前全球变暖的主要原因之一●过去的10年全球CO2排放总量增加了13%，而来自交通领域的碳排放增长率却达到25%●欧盟大部分工业领域都做到了成功减排，但交通工具的碳排放量却在10年内增长了21%2.我国交通领域气体排放状况中国是世界第二大能源生产国与消费国2004年中国的温室气体排放量保守计算为3.52亿吨，居世界第二位2007年汽车销售量达到880万辆2009年十一长假过后，北京市机动车保有量已超过388万辆●机动车排放的污染物主要类型：●碳化物●碳氢化合物●氮化物●硫化物以及烟物颗粒等由此可见，交通运输工具能否节能减排，直接关系到●能源安全●气候变暖这也是21世纪全球可持续发展中的两大挑战和瓶颈3.交通温室气体的减排途径开发新能源通过技术改进提高燃料利用率更新空调制冷技术尾气排放标准控制优化交通运输体系4.亚洲国家的城市交通发展分为三种类型①新加坡类型轨道交通不很发达，城市公共交通相当发达，对小汽车采取了非常严格的限制措施，城市的小轿车拥有量远低于西方国家，城市基本上没有拥堵现象，交通能耗低，城市环境质量状况良好（如：香港）②东京类型城市轨道交通非常发达，对小轿车没有采取严格的限制措施，但交通高峰时间段人们并不使用小轿车，城市交通拥堵并不十分严重，交通能耗一般，城市环境质量偏差③曼谷类型城市轨道交通很不发达，对公共交通的优惠政策很少，对小轿车也没有采取严格的限制措施，相反还鼓励小轿车的发展。城市交通拥挤现象十分严重，能耗较高，环境质量很差我国有自己的国情。5.发展交通运输与减少温室气体排放的解决思路美国欧盟日本中国我国有自己的国情，我国是一个负责任的大国，同时我们也是一个发展中国家，发展中国家的首要任务是：●发展经济●消除贫困为了人类共同的生存环境，我国政府遵守各种国际公约：●1992年6月11日，中国政府签署了《联合国气候变化框架公约》●1997年12月1日至11日，中国政府在《京都议定书》上签字节能减排在一定程度上与发展经济相矛盾,为了构建环境友好型和资源节约型社会，如何提高交通运输工具的效率以减少温室气体排放量，成为切实可行的思路。6.Citilog公司的智能交通系统解决方案Citilog作为长期致力于智能交通系统的国际知名公司，推出了XCity智能红绿灯控制系统：●优化红绿灯配时方案，提高道路通行效率●减少机动车在道路上的滞留时间●降低温室气体以及其它污染物的排放●ARTIC:先进的交叉路口实时控制软件●CiCoM:城市级的拥堵管理系统●ARTIC:先进的交叉路口实时控制软件●灵敏的小步进微调功能●基于队列长度和安全通行限制●功能:本地自适应交通控制●定义实时当地交通战略●输入指示●安全限制●队列长度、体积、等待时间●优化指标●等待时间●停止频率（对温室气体排放大的影响）●数据处理●每70秒优化一次最佳交通灯控制时间）●每2秒钟更新一次下一个70秒的优化结果●无需占用大量的CPU资源★目标●节约了30%的平均等待时间●减少4%to12%的污染物排放(已经测试)●易于实施●只需根据交通灯的状态进行安全控制●无需进行长期的代价高昂的交通分析●无需复杂的交通灯控制设计●可以再任意的交通灯控制器实施●其它功能●公交优先●需要结合CICOM系统●CiCoM:城市级的拥堵管理系统●可以集成到任何的监控中心管理系统●显著减少经常性和非经常性的拥堵●避免或延缓发生拥堵的状况●功能:智能拥堵监控●拥堵状态分析●制定合理的解决预案●输入指标●基于视频检测(队列长度等）●兼容各种传感器(模拟线圈雷达等）●数据处理●先进的算法处理技术（基于特殊的系统模型）●启用ARTIC模块进行饱和度问题处理●预留方便的网络接口★目标●交通饱和的情况显著减少●其它功能●集成ARTIC模块的设计架构●改善饱和度的自学习能力7.应用案例①纽约目的●监控交通拥堵●计算通过纽约lowerManhattan区域的通行时间主要实现思路●采集交通数据●传输到监控中心●由工程技术人员进行二次开发拓扑图