省域公路网动态交通信息采集与交通数据中心的设计

集 到 并 以 指 定 的 时 间 间 隔 （5min、 15min 等） 通 过
（1） 设计原则和目标
GPRS／CDMA 移动通信网络或 ADSL 有线通信等系统，
省域公路网交通数据中心坚持“需求驱动、标准先
实时传送到省公路局交通量调查系统数据服务中心的动 行、围绕数据、逐步扩展”的原则进行设计、实施。首
省交通数据中心与省公路局交通量调查系统之间的数
IP 地址，在交通数据中心配置一台设置该固定 IP 地址 据接口主要包括：交通量调查系统数据导入及存储的数据
的通信工作站接收微波交通流检测器采集的数据，实现 库表结构，以及实时交通流量采集的网络数据包格式。
对多台检测设备的数据采集管理。为了降低系统造价，
②基准数据的变动分析 基准数据包括车辆数据、从业人员数据、业户数据等 共计 255 万条，其中基准数据的变动概率为 10%左右，基 础数据的 10 个常用属性是容易发生变化的，按每个属性 的变化概率为 5%估算，则基准数据变动约为 25.5 万条 次，基础数据的变动约为 255×5%×10=127.5 万条次。 估计每笔业务需要与数据中心交换的估算量为 6，则 每年的业务量为 （127.5＋25.5） ×6＝918 万笔数据库交易。 按一年 250 个工作日，每个工作日 8h 计算，由于这部分 数据相对稳定，数据变动的峰值不太明显，估计每分钟 的业务量为 918 万笔×70％÷ （6×22×8×60） ＝101.4 笔/min。 （3） 性能需求 ①主机处理能力估算 根据调研结果估算，省级路网交通数据中心数据库 5 年后的交易量将达到当前典型应用系统业务量的 15 倍，而当前典型应用系统系统每分钟要处理的峰值交易
关键词：省域；信息采集；交通数据中心；研究；设计
中图分类号：U491
文献标识码：B
1 动态交通信息采集
广东省域公路网交通动态交通信息来源是主要地市 的浮动车系统数据、G4 京港澳高速粤境高速公路南北 段实时动态交通数据和交通量调查数据等三个主要源 头，是省域公路网交通数据中心的基础。 1.1 浮动车交通信息采集
图 5 交通数据中心总体系统框架
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交通工程
物理磁盘空间不低于 V=3.2×831=2659.2GB；当 e=80% 时 ， 最 终 需 要 的 物 理 磁 盘 空 间 不 低 于 V =1.8 ×831 = 1495.8GB。
由于备份容量为 658GB，加上广东省公路网交通数 据中心本身的完全备份容量约需要 831GB，则目前用于 备份的磁带库容量至少为：831+658=1489GB。 2.2 系统研究与设计
正交，后置距离为 4.5m 左右，各种安装参数要求详见 析系统中，利用数据库工具直接从省级公路交通情况调
图 3。
查统计分析系统中导出，以 MS ASSCESS 数据库文件拷
（3） 数据传输
贝的方式传送到省域路网交通数据中心。
采用 GPRS／CDMA 模块实现传输，将微波交通流检
（3） 数据接口
测设备的 GPRS／CDMA 模块配置成交通数据中心的固定
交通工程
省域公路网动态交通信息采集 与交通数据中心的设计
梁华
（广东路达高速公路有限公司，广东 梅州 514779）
摘 要：针对广东省公路网既有交通信息资源现状，设计了省域公路网动态交通信息采集技术方案，研究提出了
网交通数据中心的总体系统框架和应用软件系统构件，对目前省域公路网交通运输信息化具有参考意义。
交通工程
16cm，为了降低大型车完全遮挡情况的发生，安装立柱
交通量调查系统所保存的各路段历年交通流量数据
须设置在第一探测区外，后置距离要保证波束的投影可 属于静态数据，以数据库表的形式保存在公路局交通量
以覆盖所有需要检测的车道，同时保证投影与检测道路 调查系统数据服务中心的省级公路交通情况调查统计分
省域公路网交通数据中心业务量计算分析按照年业
务量计算每年数据库交易量，并根据数据峰值数据，计
算出高峰时每分钟的平均交易量。数据库业务量的主要
来源于数据的采集、维护和使用，包括动态交通信息采
集系统、道路运政管理信息系统、网上行政许可审批系
统、公路建设市场信用管理系统、联网监控和联网收费
系统等基础数据。
2 省域公路网交通数据中心的研究与设计
将通信工作站与浮动车数据采集系统中的通信工作站合
并用同一套设备。
2.1 功能设计
1.3 交通流调查数据接入设计
省域公路网交通数据中心是相关部门的信息中枢，
（1） 实时数据接入
主要实现数据交换、数据整合、数据管理和运行管理、
实时数据是指由外场连续式自动交通量调查站点采 数据服务和数据服务门户等五大功能。
态交通量数据。为降低与交通流量调查系统之间的耦合 先，制定省域公路网交通信息标准化体系，建立交通数
性，直接从省公路局交通量调查系统数据服务中心集中 据中心与交换平台，建立省域公路网基础、业务、主题
采集实时交通流量数据。
数据库，为相关业务部门或应用系统提供数据支持，逐
公路局交通量调查系统与省域公路网交通数据中心 步形成省域公路网交通数据中心。
量约为 106 笔，对应的 tpmC 值为 106 笔×6＝636，因此， 主机系统的处理能力应达到的 tpmC 值为 636×15＝9540， 按 50%的预留资源，服务器主机的 tpmC 值至少应为 18666/0.5= 37332。
②存储量估算 存储容量指的是存放当年采集、维护和加工的数据 所需的磁盘空间，备份容量则是备份历史数据所需的磁 盘空间。
为保证浮动车系统在进行路段平均车速、流量等数 据计算时的有效性，根据对全省客运班次线路信息分 析，选择浮动车行驶较为频繁的 G4 京港澳高速粤境南 北段、广深，G15 沈海高速粤境深汕、广佛、佛开、开 阳、阳茂等路段作为浮动车交通信息采集的示范路段。
（1） 系统功能及结构
省域公路网动态交通信息采集系统包括浮动车交通 信息采集、校验和排错等功能，系统采用数据采集层和 数据处理层两级结构设计，包括数据采集子系统、原始 数据监控子系统和数据处理子系统等三个部分构成，详 见图 1。
浮动车数据处理子系统的关键技术是数据处理算法 的研究与设计，数据处理算法主要有初始状态、跟踪状 态和优化处理等三个状态组成，详见图 2。
（2） 数据接口 浮动车数据采集系统通过因特网从各地市车辆调度 管理中心采集浮动车原始数据，各地市车辆调度管理中 心按约定的采样时间间隔，将路网内各浮动车采集到的 实时浮动车数据汇总、打包，然后以 Socket 数据包的方 式通过 Internet 传送到省域公路网交通数据中心，由专 门的通信服务器负责实时接收数据，其数据接口主要包 括实时浮动车数据采集的数据内容和格式，详见表 1。
其中，浮动车数据处理子系统主要完成数据整合、 地图匹配和路径推测等数据处理，以保证交通路网数据 准确性和真实性，主要包括数据整合 （预处理）、地图 匹配计算和路径推测处理等三个软件模块。
浮动车数据整合 （预处理） 模块完成是对浮动车的 类型、信息以及所上传的各种数据进行整合处理，根据 不同的情况对无效的数据进行过滤，得到适合于路况分 析处理的浮动车数据。地图匹配模块以公路路网情况为
表 2 数据容量估算表
目前大规模冗余磁盘阵列技术的存储效率在 45%
（镜像） 到 80%（RAID-5）之间，设存储容量为 X，磁盘
阵列的效率为 e，按使用空间的 30%预留、操作系统保
留 10%的计算，则需要的物理磁盘空间为
V=（X·（1＋30％）（1－10％））÷e
（1）
分别对 e 取极值计算，则当 e=45%时，最终需要的
表 1 浮动车系统实时信息的数据项
1.2 高速公路动态交通流数据采集
图 3 安装参数之间的计算关系
微波交通流检测器采用侧向安装方式，仅检测本侧 单方向的车流。微波交通流检测器的安装需要依附于路 侧 的 立 柱 ， 立 柱 高 度 一 般 为 5.5 ～6.0m， 外 径 不 小 于
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（1） 微波交通检测器布设方案 G4 京港澳高速粤境南段、北段是广东省高速公路 网重要的出省通道，全线交通流以大重货车为主，在省 域公路网中具有很重要的代表意义，率先在 G4 京港澳 高速外场布设微波检测器断面用于获取拥堵常发点、交 通量大、事故多发路段、关键汇入、汇出 （分流） 点等 实时交通信息，结合联网收费数据，从整体上实时掌握 G4 京港澳粤境段主线、匝道之间的流量、车速、占有 率、OD、拥挤度等交通流特性，为全省高速公路网的 动态交通信息采集奠定技术基础。 （2） 断面安装设计
省域公路网交通数据中心主要采用中间件技术、数 据库技术、数据采集处理与融合技术、交通地理信息系 统技术等作为开发应用软件。
（1） 系统框架 省域公路网交通数据中心的核心建设内容可以划分 为五个平台和两个体系。在这些平台和体系的支持下， 交通系统的各个不同部门的业务应用系统可以有效的实 现信息共享和信息交换，详见图 5。 ①数据体系结构 省域公路网交通数据中心处于“部-省-市”三级公 路交通数据中心的中间位置，向上通过“部-省数据管 理与交换平台”与部级数据中心相连，向下通过“省市数据管理与交换平台”与省内各市级数据中心相连。 ②数据总线设计 省域公路网交通数据中心的数据总线采用企业服务
图 4 交通量调查动态数据采集数据传输主流程
①基础数据估算
（2） 历史数据接入
基础数据运政执法数据，变动频率高，其产生和变
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化有较明显的峰值，年业务量为 70 万，估计每笔业务 需要与交通数据中心交换量为 6。年数据库交易量为 Q1=70 万×6＝420 万笔，估计每年 80%的业务集中在 4 个 月内办理，则高峰时每天的数据库交易量为 Q2=Q1×80% ÷4÷22＝3.8 万笔/天，且每天的业务量又集中于 6h 内办 理，则高峰时每分钟的交易量为 Q3=Q2×104÷6÷60=106 笔/min。
总线进行设计，采用总线型的消息传输作为内部数据的 交换模式，组件之间能以一个公共的接口互相连接，实 现组件的即插即用与无缝集成。组件间的通讯链接数是 线性的，各组件接口规范具有一致性，通讯的复杂度大 大下降，提高了组件的互操作性。
（2） 软件系统构件设计 省域公路网交通数据中心软件系统构件分为数据交 换层、数据整合层、数据资源层、数据服务层以及数据 服务门户共 5 个层次，每层都服务于特定的业务功能， 而对这些层次的运行和维护管理则由另一个独立的数据 管理层负责，详见图 6。 ①数据交换层 数据交换层主要实现省域公路网交通数据中心与外 部业务应用系统的数据交换以及应用系统间数据交换功 能，数据交换层包括数据连接器、协议解析器、安全处 理器、任务调度器、数据转换器和日志服务器等构件。 ②数据整合层 数据整合层实现省域公路网交通数据中心对数据的 获取、过滤、综合、相关、合成、抽取和整合功能，数 据整合层包括数据融合器和数据汇集器等构件。 ③数据应用服务层 数据服务层实现省域公路网交通数据中心对外提供
之间以客户机／服务器模式，采用商业中间件进行数据传
其次，制定数据标准化体系与规范，通过省域公路
输，具备完善的网络状况监测、数据校验以及差错重传 网交通数据中心与交换平台，实现公路交通数据的交
等功能，详见图 4。
换、储存、更新、共享、备份和分发等功能，并扩展综
合分析、数据挖掘等高级数据应用分析功能，除对公路
交通信息资源进行整合外，支撑平台还应具有支持水路
交通信息资源整合的扩展能力。
Leabharlann Baidu
第三，省域公路网交通数据中心采用分阶段方式逐
步完善，第一阶段，建立基础数据库、业务数据库和主
题数据库，完成数据集中，实现省级部门及地市的数据
交换；第二阶段向各应用系统提供数据服务，并为实现
“省-部”数据交换打下基础。
（2） 业务量估算分析
图 1 浮动车交通信息采集系统功能及结构设计 作者简介：梁华 （1971-） 男，广东梅县人，高级工程师， 主要从事高速公路机电系统管理及研究工作。
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图 2 浮动车数据处理匹配算法关系图
基础，结合电子地图和定位信息，应用相应的模型与算 法，实现浮动车原始数据与电子地图和道路信息的一一 对应。路径推测处理模块根据每辆浮动车地图匹配的结 果，推测并确认该浮动车的运行轨迹，为交通路况的计 算提供基础数据。