國內(nèi)外實踐經(jīng)驗證明，解決城市交通問題不能單純依靠修建道路基礎(chǔ)設(shè)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(shù)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(wǎng)運行狀態(tài)條件下可以自主選擇和實現(xiàn)交通誘導(dǎo)，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(shù)支持。因此，道路交通實時動態(tài)信息采集成為ITS最為基礎(chǔ)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(chǎn)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(nèi)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(shè)備采集的交通數(shù)據(jù)信息只服務(wù)于各自的系統(tǒng)，無法實現(xiàn)交通數(shù)據(jù)信息的共享。目前，我國大多數(shù)城市的交通數(shù)據(jù)信息的采集依賴于交通路口設(shè)置在路面下的環(huán)形線圈檢測器、快速干道路側(cè)的微波或雷達和視頻檢測設(shè)備等。由于建于不同時期，不同的開發(fā)和生產(chǎn)背景，導(dǎo)致類型不一、信息開放不一、標(biāo)準(zhǔn)不一、通信傳輸和協(xié)議不一。如測控設(shè)備有工控機、PLC、單片機或?qū)Ｓ糜嬎銠C等。對于包括圖像在內(nèi)的大量道路交通信息的采集、處理和傳輸，現(xiàn)有的設(shè)備顯得力不從心，并且這些相互獨立的不同系統(tǒng)和設(shè)備并沒有覆蓋整個城市，系統(tǒng)和設(shè)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(diào)和優(yōu)化。因此，它們之間的信息暢通和集成已經(jīng)成為我國城市交通信號控制系統(tǒng)發(fā)展的主要任務(wù)。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(dāng)?shù)睦щy。文獻[3]采用協(xié)議轉(zhuǎn)換的方式來實現(xiàn)其集成和融合，但無法解決設(shè)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(shè)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?shù)姆绞降牡缆方煌〝?shù)據(jù)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(biāo)準(zhǔn)化程度高。道路上各節(jié)點進行數(shù)據(jù)通信，中心利用采集各節(jié)點的數(shù)據(jù)進行控制、決策和協(xié)調(diào)，并向外發(fā)布信息。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

2 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)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?shù)綔y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(shè)備兼容，即能實現(xiàn)多路模擬和數(shù)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(shù)據(jù)傳輸、處理和控制。當(dāng)通信網(wǎng)絡(luò)一旦出現(xiàn)故障，各節(jié)點根據(jù)交通信息，依據(jù)歷史數(shù)據(jù)和當(dāng)前采集的信息，通過數(shù)學(xué)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(guān)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(nèi)存空間較大。

2.2 系統(tǒng)設(shè)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(shè)備采用嵌入的設(shè)計方法，其硬件組成結(jié)構(gòu)如圖2所示。