智能化技术在市政交通工程自动化控制中的运用研究_马宁博.pdf

信 息 与 智 能 2023 NO.8 SCIENCE&TECHNOLOGY INFORMATION科技资讯SCIENCE&TECHNOLOGY INFORMATION科技资讯智能化技术在市政交通工程自动化控制中的运用研究马宁博(合肥市市政设计研究总院有限公司 安徽合肥 230000)摘要：在国家相关政策的正确引导下，各地城市化进程持续推进，社会经济与科学技术均表现出良好的发展态势，市政交通工程日益完善，为人们出行活动创造了很多便利条件。智能化技术逐渐渗透到人们的生产生活中，表现出良好的应用效能，促进智能化技术在市政交通工程领域内的应用进程，能进一步提升工程的智能化、网络化水平，确保其在使用过程中创造最理想的效益。该文首先介绍了智能交通系统的主要构成，其次分析智能化技术的基本应用特征，包括精准度高、操作无人化、无须应用控制模块等，最后较为详细地探究其在交通工程控制中的应用情况，包括道路监控系统、外场智能终端、视频监控及车辆限载系统等。关键词：市政交通工程 自动化控制 智能化 技术应用中图分类号：U495文献标识码：A 文章编号：1672-3791(2023)08-0021-04Research on the Application of Intelligent Technology in the Automation Control of Municipal Traffic EngineeringMA 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 peoples 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智能化技术是21世纪中一种重要的科技产物，将其规范地用在市政交通工程内能取得良好成效，能实现对工程的自动化控制，减少成本支出，提升各类能源与资源的利用效率，使交通工程具备更高的价值，引领DOI：10.16661/ki.1672-3791.2209-5042-3730作者简介：马宁博（1984），女，硕士，副高级工程师，研究方向为施工技术。21 2023 NO.8科技资讯SCIENCE&TECHNOLOGY INFORMATION 信 息 与 智 能SCIENCE&TECHNOLOGY INFORMATION科技资讯我国市政交通行业的智能化发展。1 智能交通系统的介绍1.1 GPS定位模块全球定位系统（Global Positioning System，GPS）定位模块不仅是一项重要的交通协管内容，也是建设智能交通网络构建的基础。在该模块的协助下，不仅能顺利建设车载导航设备和物联网数据采集设备之间的联动关系，还能实现对无线或移动通信网络数据传输过程的精细化控制。定位模块通过联合交通基础信息采集系统，实时调整车辆基本运动及定位精度信息。车载终端设备还能和城市GPS系统构建可靠的联动关系，可即时校验实时定位的差分数据。1.2 计算机视觉信息处理计算机视觉信息处理是计算机技术在智能交通系统内的重要应用形式，也是当前处理、分析智能交通费路面信息的基础，规范应用视觉信息处理与分析算法，一方面能帮助车主与外部系统用户进行合理的信息决策，另一方面能把模式识别算法有效融合到信息处理业务流程内。基于计算机视觉原理形成的信息处理技术侧重于实时处理车内外视觉信息，能科学分析车辆的异常运行状态。视觉信息处理功能不仅体现在精准辨识车内动态信息方面，还能把车外的周围局部设定为有效辨识区段，把斑马线、行人、其他车辆等要物设定成视觉信息处置目标，并帮助驾驶员或交管人员快速判断出当前是否存在着违法行为1。1.3 RFID车载模块射频识别（Radio Frequency Identification，RFID）模块最大的特点是能集中管理车载终端、车辆运行状态及外部环境感知数据信息等，还能帮助驾驶员合理分析现场交通事故及处理应急事件等。在RFID模块内，需要深化设计结构化与非结构化数据的有效辨识方案，只有这样才能确保RFID射频信号有效联动其他结构类型的车载信息，搭建出智能化水平更高的车载终端信息处理模式。在RFID模块内，通过科学各类系统参数，能够精准识别出入网的移动设备型号。1.4 ITS统一监管平台在智能交通系统（Intelligent Transpontation System，ITS）平台内，要集成交通管理、电子收费、安全辅助驾驶、交通基础设施即ITS数据管理等诸多功能模块，并独立布置不同类型与级别的用户权限，借此方式使ITS监管平台运行的安全性、可靠性得到保障。该平台最大的功能体现在两个方面：一是能有效管理控制不同用户角色权限；二是确保不同区域交通基础信息管理的有效性。在该平台，管理员能可视化地分析各个运输管理网络内的车辆与路况信息，并搭建职能型的应急事件处置机制。驾驶员依照该平台传送至车载终端的决策信息处置交通事件，并实时统计分析车辆运作状态与收费状况。2 智能化技术的应用特点2.1 准确性市政交通工程自动化控制领域合理应用智能化技术，能明显提高管理控制的精准度，确保自动化整体调控效果，促进市政交通的顺畅运营。在科学技术日异月新的背景下，自动化控制手段在持续发展中取得了很大进步，高度成熟的自动化控制系统对人工的依赖程度日益减少，实际应用中创造出更多效益。传统交通工程自动化体系发展中，提升精准度是迫切需要处理的一大现实问题，促进智能化技术和交通工程有效融合，能显著增加海量数据处理工效，确保自动化控制的精准性。2.2 操作无人化与传统的自动化控制相比，相关部门利用智能化管控技术能更全面、精准地把握市政交通的改变状况，进而辅助提升工程的自动化水平。本地交管部门结合实际条件与智能化控制情况，有针对性地改进既有程序设计方案，提升现实控制成效，不仅明显缓解了相关人员的工作负担，还规避了人为因素带来的负面影响，在技术层面上确保了自动化控制最质量，促进整个交通系统安稳运营2。2.3 无需应用控制模型市政交通工程运行时现场情况可谓是变化莫测，可能会出现很多复杂问题。合理应用智能化技术能够降低对传统控制器的依赖程度，增加控制的紧密系数，能使以上现实问题迎刃而解，将这些问题带来的不良影响降到最低，引领市政交通工程健康、稳定发展。运用智能化技术能处理交通工程发展中形成的各种动态化复杂方程处理与操控目标对象模型，立足于当前交通成的运营现状，有针对性地调控各类交通设备设施。3 智能化技术在交通工程自动化控制中的实际应用3.1 道路监控系统监控系统是当前监控交通流量的一项主要手段，具体是采用内场、外场部署的监控智能化终端设备执行相关自动化管控任务，具体是对特殊位置、特殊路段及桥梁等加大检测与管控力度，全面采集外场设备、紧急电话、巡逻车等道路相关信息，预测可能发生的交通事故并对其所属类别做出科学划分。目前，合肥市的市政道路监控系统多采用不低于400万像素红外网络摄像机单独设置。在市政道路事故中，相比较电子警察，监控的优点在于能够还原事情的全过程，信息相对22信 息 与 智 能 2023 NO.8 SCIENCE&TECHNOLOGY INFORMATIONSCIENCE&TECHNOLOGY INFORMATION科技资讯科技资讯全面，同时配合事件监测功能，可以实时地监测道路状态；而缺点在于需要人工后台操作，无法自动抓怕并合成违法图像。鉴于以上情况，未来道路监控系统的设计改造方向是运用“视频+自动抓拍合式”。例如：在极端恶劣的气候条件下，或者是交通事故高发的特殊路段上，通过在局部设置基于物联网的智能道路监控系统，运用虚拟线圈车速检测算法测定出车辆行驶速度，于视频监控图像内布置数个虚拟线圈，精准确定出两个虚拟线圈的现实距离，当有运行车辆通过虚拟线圈1以后，线圈1便会被即刻激活，开始计时t1；车辆运行经过线圈2以后，线圈2被激活并开始计时t2，随后确定两个线圈之间的时间差，依照速度运算公式3：v=s2-s1t2-t1=st （1）式（1）中，t为车辆行驶的一段时间，s为车辆运行t时间中产生的位移。在确定车辆运行速度以后，就可以对其采用有效的监控措施，以减少或规避因超速带来的交通事故。3.2 外场智能终端现代汽车上安装的检测器是用于检测道路上是否有车辆通行的终端设备，根据检测所得的数据，逐一计算出车辆数量、车速及道路占有率等指标，进而为编制自动化控制方案提供可靠的参照数据。一般情况下，车辆的检测器是安装在路面之下的，环形线圈传感器、智能处理器等是检测器的主要构成，其中智能处理器内分布着数据处理、数据传输接口及检测信号放大单元等。与其他类型的设备进行比较，车辆检测器检测到的数据能提升交通参数的多样性，帮助相关部门更加精准地掌控目标车道内的车辆数目、车速及实际占有率等。检测器的精准度也处于较高水平，通常能超过90.0%4。实际检测中相同型号车辆于相邻车道之上两个线圈内会产生相互作用，在分析处理器的协助下精准辨识出线路逻辑，生成相应信号，进而实现对车道信息的整体检测。车辆检测器还具备自动补偿温度的功能，在野外连续工作情景下也表现出较高的适用性。另外，运用检测器内置的各种单元能安全、有效地存储各类数据，且能够和计算机外围接口可靠衔接，精准调控通信传输速率，若突发通信信号中断的状况，数据便会直接被整合到计算机系统内。3.3 视频监控系统该系统最大的功能是可以直观地呈现出道路摄像覆盖范畴中的交通运行状况，科学分析路段摄像机拍摄所得的图像资料，辅助相关部门做出更科学、合理的管理决策，适时运用有效控制措施，进而确保道路运输的顺畅度、可靠性，运用数字录像机完成记录、存储交通事件，为后期开展分析取证工作提供可靠凭据。当前，国内部分城市建成的监控系统通常应用低照度的彩色摄像机，日间的摄像效果通常较好，但因夜间照明条件较差，以致很难获得理想的监控效果。故而，视频监控系统的设计要配置应用彩色与黑白随光线亮暗程度智能切换的低照度球形摄像机设备，且应具备较强的电子感应功能，实际使用中能够达到一体化。这类灵敏度较高的球形彩色黑白摄像机配备了自动变倍变焦的镜头、解码器、防护罩及云台等装置，参照环境光线亮暗程度能自动切调彩色与黑白画面，图像内的对比度始终是正常的，能够实现对背景自动化的补偿干预，在摄像机上加装电动化（可遥控的）、可变焦距（变倍）镜头，能够使摄像机观察到更远的距离，清晰度也相应提升，也可以将摄像机组装在电动云台之上，通过操控控制器的形式，能够使云台带动摄像机在水平与垂直方向进行自由旋转，进而拓展摄像机的覆盖面积。设计研制视频监控系统时还为其增设了加热器（见图1）与空气循环子系统，以规避水雾等物理性因素给透镜表面带来的影响，增强其对环境的适应能力，确保使用的常态化5。3.4 车辆限载系统汽车超载时，其对公路路面形成的压力会增大，而汽车和路面之间的接触面积基本不变，所以所生成的压强提高，进而增加局部路面受损的概率。既往大量的实践表明，车辆超重与超载是造成公路路面结构破坏的常见因素，增加了交通事故发生的风险，故而各地交管部门一定要严控超重超载车辆的行驶状况，不仅能降低道路的运维养护成本，还能确保道路使用的安全性，进而创造出理想的社会经济效益。集成图像信息、电子收费、车辆限载系统和智能化技术，能全面了解车辆的真实运转状况，规避违规车辆肇事逃逸等不良状况。为达成以上目标，交管部门可以将摄像机、报警仪、称重仪及称重校对系统等布置在交通道路上，路边控制器、图像传输器、轴重传感器等均是系统的主要构成部分。该系统具备良好的人机对话操作环境，自动完成检测单打印过程，无需进行人为干预控制，且能在检测结束后，自动把相关数据信息呈现在计算机显示器上。高速动态称重与低速称重校对子系统被公认是限载系统的重要构成部分，联动运用以上两个子系统能帮助交管部门快速掌握车辆的实际载重，精准抓拍目标车辆，可捕获具体数据，并将其完整的储存于云端内。当有车辆处于超重或超速运行状态中时，系统自动发出警报信号，把储存、警报信息一并传送至终端控23 2023 NO.8科技资讯SCIENCE&TECHNOLOGY INFORMATION 信 息 与 智 能SCIENCE&TECHNOLOGY INFORMATION科技资讯制网络。将称重系统布置在高速公路入口，衔接入口发卡系统和称重检测装置，汽车通过收费站口环节必须进行称重。通常六轴列车驱动形式是64，限重为49 t，62形式的限重为46 t，驱动轴各轴、各侧布置双轮胎或组装空气悬架的3轴、4轴货车，允许在限重的基础上提高1 t。针对超重行驶的车辆系统会自动传送出警报信号，有关执法人员可以此为依据对目标车辆进行罚款处理，系统还能实时追踪车辆后续运行状态，动态上传相关信息6。如果实际中系统对超载车辆发出警报信号后，车辆依旧驶出了公路，此时就要启动电子收费系统内的防逃费功能，检测超载车辆后自动生成相应报告并反馈给有关执法部门，对相应车辆进行严肃处理。4 结语综上所述，交通工程自动化控制领域合理应用智能化技术能创造出较高的价值，减少人力资源的投入量，通过智能外场终端控制、道路监控及车辆限载系统控制措施等，明显提升市政交通运输的安全性、有效性，充分表现出自动化控制的有效性，为我国市政交通行业长久发展保驾护航。参考文献1 唐伍红.智能通信系统在交通工程中的应用浅析J.通讯世界,2017(15):31-32.2 宗冰.BZ市交通工程的现状与改进措施研究J.中国设备工程,2021(11):236-237.3 王泽胜.公路交通工程安全防护设施的作用与质量控制分析J.中外公路,2021,41(S2):245-248.4 韩磊,朱守林,戚春华,等.草原公路弯道交通工程设施信息量评价J.中国安全科学学报,2019,29(4):83-88.5 罗鹏,许文峰,施羽洁.智能化技术在市政交通工程自动化控制中的应用J.智能城市,2021,7(7):121-122.6 姚延虎,韩洪林,朱涛.智能化技术在市政交通工程自动化控制中的应用J.运输经理世界,2022(13):61-63.图1 管状加热器24