CN108989197A - 一种用于城市交通的通信网关 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于城市交通的通信网关，包括：处理器及分别与其电气连接的内存储器、外存储器、数据通信接口以及电源模块；数据通信接口连接交通资源管理设备，并获取交通资源数据；其中，处理器用于运行计算机程序如下步骤：通过协议适配方式与上述交通资源数据进行对接，提取有效数据，并按统一格式存储；对交通资源数据根据内容进行分类重组，形成可分析资源数据；将分类重组后的数据进行过滤、提取、分析、组装的处理，使得处理后的数据格式统一；将上述处理后的数据按不同的底层协议要求进行格式转换，再通过相应的数据通信接口输出给第二交通资源管理设备。本发明不仅无需供应商修改系统接口，还能保证数据实时性。

Description

一种用于城市交通的通信网关

技术领域

本发明具体涉及一种用于城市交通的通信网关，属于交通信号控制技术领域。

背景技术

随着现代化城市的发展，车辆的日益增多，城市交通的堵塞问题日趋严重，尤其是在交通高峰时期，交叉路口成了各种机动车、非机动车相互抢道而引发各种交通事故的多发区，而且还限制了交通通行量。因此，建立交通信号控制系统指挥交通，以使交通井然有序，提高通行效率，是解决上述问题的重要手段。

目前，道路的交叉口都安装了各种交通流采集设备、过车数据记录设备、交通信息发布设备、交通信号控制设备、环境感知设备等。这些设备来自不同供应商，具有不同的数据格式。通常做法是在交通指挥中心各系统间进行对接，这种方法需要使用单位协调各个子系统建设单位修改系统接口，实施困难较大，同时由于系统交互的延时性，数据实时性难以控制，不能满足部分对实时性要求高的控制算法需求。

交通资源数据通信网关可以安装于道路的交叉口，其直接从局域网内访问设备端口获取相关数据，在协议层对接进行数据整合。既无需供应商修改系统接口，又能保证数据实时性。

发明内容

为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种用于城市交通的通信网关，以解决现有技术中交通指挥中心的各子系统之间数据格式不同，造成的交互及时性差，实时性难以控制的问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

本发明的一种用于城市交通的通信网关，包括：处理器及分别与其电气连接的内存储器、外存储器、数据通信接口以及电源模块；所述数据通信接口连接第一、第二交通资源管理设备，并获取第一交通资源管理设备传输的交通资源数据；所述电源模块对各部件供电；其中，所述外存储器上存储有计算机程序，所述处理器用于运行所述计算机程序同时实现如下步骤：

1)通过协议适配方式与上述交通资源数据进行对接，提取有效数据，并按统一格式存储；

2)对步骤1)存储的交通资源数据根据内容进行分类重组，形成可分析资源数据；

3)将分类重组后的数据进行过滤、提取、分析、组装的处理，使得处理后的数据格式统一；

4)将上述处理后的数据按不同的底层协议要求进行格式转换，再通过相应的数据通信接口输出给第二交通资源管理设备。

优选地，所述第一交通资源管理设备包括：交通检测器(包含：地磁、视频、微波、线圈、行人检测器等)、卡口/电警设备、交通信息采集平台、智能信号灯、环境感知设备。

所述第二交通资源管理设备包括：车路协同设备、交通信号控制系统、交通信息发布设备、交通运维平台、交通信息采集平台。

优选地，所述步骤1)中的按统一格式存储包括如下字段：流水号、设备/系统类型、消息时间、消息内容。

优选地，所述步骤2)中的数据分类重组后分为：交叉口环境信息、机动车交通流信息、非机动车交通流信息、行人交通流信息、交叉口设备运行信息、周边交叉口拥堵信息、路段拥堵信息、交叉口及周边事故信息之一或组合。

优选地，所述步骤3)中的过滤具体包含：对分类重组后的数据采用中值滤波、最小二乘法算法进行异常的数据剔除，使得形成的数据样本在正常合理的范围内。

优选地，所述步骤3)中的分析具体还包含：针对机动车交通流信息、非机动车交通流信息、行人交通流信息，使用K-means二次聚类方法对信息在流量大小和时间上进行分析获取时间和流量的内在关联，然后采用网格化的方法消除噪声和异常数据对聚类结果的影响，再基于BP神经网络进行描述和预测，从而获得以5-15分钟为计量时间单位的短期交通流量预测。

优选地，所述步骤3)中的分析具体还包含：针对交叉口环境信息、周边交叉口拥堵信息、路段拥堵信息、交叉口及周边事故信息，使用判别分析法确定拥堵阈值，将实时交通流量数值与拥堵阈值进行比较得到当前道路交通拥堵水平。

优选地，所述步骤3)中的分析具体还包含：针对交叉口设备运行信息进行格式转换，转换后格式为：流水号、设备类型、设备状态、状态信息、消息时间。

优选地，所述处理器选用工业级CPU，并通过PCI总线与内存储器和数据通信接口数据连接，通过SATA接口与外存储器数据连接；所述数据通信接口包括但不限于RS232接口、以太网接口、USB接口。

本发明的有益效果：

本发明的网关无需供应商修改系统接口，可直接从局域网内访问设备端口获取相关数据，在协议层对接进行数据整合，保证了不同的设备厂商协议变成统一的数据格式；提高了数据传输的及时性，实时性好。

附图说明

图1为实施例所述网关的硬件架构示意图；

图2为实施例所述网关的工作流程图；

图3为实施例所述网关的原理示意图。

具体实施方式

为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例与附图对本发明作进一步的说明，实施方式提及的内容并非对本发明的限定。

参照图1所示，实施例公开一种用于城市交通的通信网关，包括：处理器及分别与其电气连接的内存储器、外存储器、数据通信接口以及电源模块，各部件置于19寸机箱内；所述数据通信接口第一、第二交通资源管理设备，并获取第一交通资源管理设备传输的交通资源数据；所述电源模块对各部件供电；其中，

数据通信接口包含：RS232接口、以太网接口及USB接口等，各接口物理连接交通资源管理设备；

处理器选用工业级CPU，其通过PCI总线与内存储器进行数据交互，将运算过程中需临时快速存储的数据存储于内存储器中；

处理器通过SATA接口与外存储器进行数据交互，将运算结果等需要永久保存的数据存储于外存储器；

处理器通过PCI总线与RS232接口、以太网接口、USB接口进行信息交互；

参照图2、图3所示，外存储器上存储有计算机程序，所述处理器用于运行所述计算机程序同时实现如下步骤：

1)实时监测数据通信接口连接的交通检测器、卡口/电警设备、交通信息采集平台、智能信号灯、环境感知设备等第一交通资源管理设备是否有数据传送；若监测到数据传送，则通过协议适配方式与交通资源数据进行对接，提取有效数据(即符合协议形式数据，剔除出错数据)，按统一格式存储于内存储器，存储格式包括如下字段：流水号、设备类型、消息时间、消息内容；若未监测到数据传送，则重复步骤1)。

2)对上述存储后的交通资源数据进行分类重组，形成可分析资源数据。分类重组后的数据包括以下几类：交叉口环境信息、机动车交通流信息、非机动车交通流信息、行人交通流信息、交叉口设备运行信息、周边交叉口拥堵信息、路段拥堵信息、交叉口及周边事故信息。

3)将分类重组后的数据进行过滤、提取、分析、组装的处理，使得处理后的数据格式统一。过滤是指对分类重组后的数据采用中值滤波、最小二乘法算法进行异常的数据剔除，保证形成的数据样本在正常合理的范围内。提取是指提取出有效的第二交通资源管理设备需求数据。分析包括：针对机动车交通流信息、非机动车交通流信息、行人交通流信息，使用K-means二次聚类方法对信息在流量大小和时间上进行分析，获取时间和流量的内在关联，然后再采用网格化的方法消除噪声和异常数据对聚类结果的影响，最后对各个交通流模式进行进一步的基于BP神经网络的描述和预测，从而获取以5-15分钟为计量时间单位的短期交通流量预测；针对交叉口环境信息、周边交叉口拥堵信息、路段拥堵信息、交叉口及周边事故信息，使用判别分析法确定拥堵阈值，将实时交通流量数值与拥堵阈值进行比较得到当前道路交通拥堵水平；针对交叉口设备运行信息进行格式转换，使得数据格式统一，转换后的格式为：流水号、设备类型、设备状态、状态信息、消息时间；组装是指将分析后的各类数据依照第二交通资源管理设备的需求进行封装。

4)将步骤3)封装后输出的数据按不同的底层协议要求进行格式转换，并通过相应的数据通信接口根据需求实时输出给相应的车路协同设备、交通信号控制系统、交通信息发布设备、交通运维平台或交通信息采集平台等第二交通资源管理设备。

例一：对机动车交通流信息、非机动车交通流信息、行人交通流信息进行分析获取时间和流量的内在关联，进而得到短期交通流量预测，将其输出给交通信号控制设备，来进行配时优化。此处因不同厂商提供的交通信号控制设备协议接口不同，故在数据输出前需要将短期交通流量预测数据转换为符合设备底层协议要求的数据形式。

例二：对交叉口环境信息、周边交叉口拥堵信息、路段拥堵信息、交叉口及周边事故信息进行分析获取实时交通拥堵水平，将其输出给交通信息采集平台，进行交通信息诱导。

尽管以上本发明的实施方案进行了描述，但本发明并不局限于上述的具体实施方案和应用领域，上述的具体实施方案仅仅是示意性的、指导性的，而不是限制性的。本领域的普通技术人员在本说明书的启示下，在不脱离本发明权利要求所保护的范围的情况下，还可以做出很多种的形式，这些均属于本发明保护之列。

Claims (10)

1.一种用于城市交通的通信网关，其特征在于，包括：处理器及分别与其电气连接的内存储器、外存储器、数据通信接口以及电源模块；所述数据通信接口连接第一、第二交通资源管理设备，并获取第一交通资源管理设备传输的交通资源数据；所述电源模块对各部件供电；其中，所述外存储器上存储有计算机程序，所述处理器用于运行所述计算机程序同时实现如下步骤：

1)通过协议适配方式与上述交通资源数据进行对接，提取有效数据，并按统一格式存储；

2)对步骤1)存储的交通资源数据根据内容进行分类重组，形成可分析资源数据；

3)将分类重组后的数据进行过滤、提取、分析、组装的处理，使得处理后的数据格式统一；

4)将上述处理后的数据按不同的底层协议要求进行格式转换，再通过相应的数据通信接口输出给第二交通资源管理设备。

2.根据权利要求1所述的用于城市交通的通信网关，其特征在于，所述第一交通资源管理设备包括：交通检测器、卡口/电警设备、交通信息采集平台、智能信号灯、环境感知设备。

3.根据权利要求1所述的用于城市交通的通信网关，其特征在于，所述第二交通资源管理设备包括：车路协同设备、交通信号控制系统、交通信息发布设备、交通运维平台、交通信息采集平台。

4.根据权利要求1所述的用于城市交通的通信网关，其特征在于，所述步骤1)中的按统一格式存储包括如下字段：流水号、设备/系统类型、消息时间、消息内容。

5.根据权利要求1所述的用于城市交通的通信网关，其特征在于，所述步骤2)中的分类重组后的数据包括：交叉口环境信息、机动车交通流信息、非机动车交通流信息、行人交通流信息、交叉口设备运行信息、周边交叉口拥堵信息、路段拥堵信息、交叉口及周边事故信息之一或组合。

6.根据权利要求5所述的用于城市交通的通信网关，其特征在于，所述步骤3)中的过滤具体包含：对分类重组后的数据采用中值滤波、最小二乘法算法进行异常的数据剔除。

7.根据权利要求6所述的用于城市交通的通信网关，其特征在于，所述步骤3)中的分析具体还包含：针对机动车交通流信息、非机动车交通流信息、行人交通流信息，使用K-means二次聚类方法对信息在流量大小和时间上进行分析获取时间和流量的内在关联，然后采用网格化的方法消除噪声和异常数据对聚类结果的影响，再基于BP神经网络进行描述和预测，从而获得以5-15分钟为计量时间单位的短期交通流量预测。

8.根据权利要求6所述的用于城市交通的通信网关，其特征在于，所述步骤3)中的分析具体还包含：针对交叉口环境信息、周边交叉口拥堵信息、路段拥堵信息、交叉口及周边事故信息，使用判别分析法确定拥堵阈值，将实时交通流量数值与拥堵阈值进行比较得到当前道路交通拥堵水平。

9.根据权利要求6所述的用于城市交通的通信网关，其特征在于，所述步骤3)中的分析具体还包含：针对交叉口设备运行信息进行格式转换，转换后格式为：流水号、设备类型、设备状态、状态信息、消息时间。

10.根据权利要求1至9任意一项所述的用于城市交通的通信网关，其特征在于，所述处理器选用工业级CPU，并通过PCI总线与内存储器和数据通信接口数据连接，通过SATA接口与外存储器数据连接；所述数据通信接口包括但不限于RS232接口、以太网接口、USB接口。