國內外實踐經驗證明，解決城市交通問題不能單純依靠修建道路基礎設施，而智能交通系統(tǒng)(ITS)是解決交通擁堵、減少交通事故、防止交通污染，提高交通管理水平的最有效的方法和手段。其特點是信息技術使管理者和使用者可同時獲得同樣的信息。交通參與者在已知路網運行狀態(tài)條件下可以自主選擇和實現(xiàn)交通誘導，對提高交通的機動性、安全性、有序化，通行能力和道路系統(tǒng)的交通效率提供了技術支持。因此，道路交通實時動態(tài)信息采集成為ITS最為基礎的環(huán)節(jié)。

信號控制作為城市道路交通管理的主要手段之一，在改善城市交通秩序、減少事故、提高道路利用率等方面有著重要的作用。近年來我國城市交通信號控制發(fā)展迅速，目前已有一些城市通過引進國外產品，如英國的SCOOT，澳大利亞的SCATS系統(tǒng)，美國的Quiknet，西班牙的Sainco系統(tǒng)等，或者使用國內研究成果建立起來了城市交通信號控制系統(tǒng)進行道路交通管理。這些控制設備采集的交通數據信息只服務于各自的系統(tǒng)，無法實現(xiàn)交通數據信息的共享。目前，我國大多數城市的交通數據信息的采集依賴于交通路口設置在路面下的環(huán)形線圈檢測器、快速干道路側的微波或雷達和視頻檢測設備等。由于建于不同時期，不同的開發(fā)和生產背景，導致類型不一、信息開放不一、標準不一、通信傳輸和協(xié)議不一。如測控設備有工控機、PLC、單片機或專用計算機等。對于包括圖像在內的大量道路交通信息的采集、處理和傳輸，現(xiàn)有的設備顯得力不從心，并且這些相互獨立的不同系統(tǒng)和設備并沒有覆蓋整個城市，系統(tǒng)和設備之間的信息無法融合和共享，更無法實現(xiàn)系統(tǒng)之間的協(xié)調和優(yōu)化。因此，它們之間的信息暢通和集成已經成為我國城市交通信號控制系統(tǒng)發(fā)展的主要任務。目前眾多城市中使用的相互獨立的不同系統(tǒng)和不同信號控制器給系統(tǒng)信息暢通和集成帶來了相當的困難。文獻[3]采用協(xié)議轉換的方式來實現(xiàn)其集成和融合，但無法解決設備的低性能和處理能力低的問題。考慮到目前我國城市現(xiàn)有的通信條件和實際情況，本文設計了利用嵌入式系統(tǒng)作為開發(fā)平臺，利用TCP／IP協(xié)議作為交通信息傳輸的方式的道路交通數據采集的方案。由于Internet的發(fā)展和普及，采用TCP／IP協(xié)議簡單、方便、成本低，開放性好，標準化程度高。道路上各節(jié)點進行數據通信，中心利用采集各節(jié)點的數據進行控制、決策和協(xié)調，并向外發(fā)布信息。系統(tǒng)結構如圖1所示。

2 數據采集系統(tǒng)設計[!--empirenews.page--]

2.1 基本要求

各個節(jié)點將道路交通流(主要指機動車流)的信息(車速、流量、占有率、緊急事件報警等)通過信息采集、處理與分析，完成路口的控制，并傳輸到測控中心，提供給交通管理人員使用以及供廣大駕駛員參考。必須滿足的基本要求如下：

能對道路上各類傳感設備兼容，即能實現(xiàn)多路模擬和數字信號的采集。采集的時間間隔在30 s～2 min。

具有路口控制功能，能實現(xiàn)數據傳輸、處理和控制。當通信網絡一旦出現(xiàn)故障，各節(jié)點根據交通信息，依據歷史數據和當前采集的信息，通過數學模型實現(xiàn)局部優(yōu)化控制。

實時接受由測控中心發(fā)來的信息，并需要在5～10 min之間能發(fā)布信息，從而使交通管理人員和交通參與者掌握和了解即時交通狀況。

同時融合其他方面的交通信息，如公共交通線路運行信息、突發(fā)事件相關信息等提供給道路使用者，使路面實時信息更加豐富。

通信接口豐富(具有TCP／IP通信接口、232／USB接口等)，內存空間較大。

2.2 系統(tǒng)設計

2.2.1 節(jié)點的硬件組成

考慮到戶外交通環(huán)境的特殊性，前端設備采用嵌入的設計方法，其硬件組成結構如圖2所示。