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创设智能交通,城市大脑背景下的交通量精准采

日期:2019-11-27编辑作者:澳门新葡8455手机版

原标题:城市大脑背景下的交通流量精准采集与分析企业访谈

公交车到路口时恰好遇到红灯怎么办?闯红灯显然是违反交规的行为,而停车等候过多也会影响人们选乘公共交通工具的热情。在合肥高新区黄山路与香樟大道交叉口,绿灯会自动延时几秒钟,让公交车顺利通行。

这两年的城市智能交通建设,有两个比较明显的特征,一是精细化,二是高度集成化。前者是包括信号、标志标线护栏指示牌等等基础设施的精细化管理,后者则是对已有交通电子设备及系统,甚至于其他相关信息系统探索进一步的大集成,以实现大数据、人工智能的进一步应用。

在位于合肥高新区的城市交通管理集成与优化技术公安部重点实验室,市区主要路口的图像一览无余。在一台电脑屏幕上,实时监测到的数据被进行仿真处理,从而系统能够对路口的车辆排队长度、通行效果进行分析,并形成红绿灯配时。

两者是同时发展,也相互影响。比如大集成,以公安交通集成指挥平台为典型,集成十余种智能交通子系统,包括交通信号、交通违法监测、交通信息采集、交通诱导等等,目的在于提升交通管理效率以及交通安全水平。这些子系统集成之后,会产生大量的数据,对这些数据以及数据系统进行分析处理融合,就成为公安交通集成指挥平台应用水平高低的主要指标之一,也成为“城市大脑”们切入城市管理,获取数据的主要突破点。

据实验室常务副主任王家捷介绍,通过视频技术、电子警察以及地磁传感器等多元化的数据采集融合,智能化平台能实现对交通信号灯的自动配时,从而协调每个路口、每个区域的车流量。他认为,智能交通的基础是信息化,对数据的采集因此显得极为重要。

城市交通,尤其是交通信号,虽然可以用大概的数据模型来表述,但是影响交通的变量实在太多,尤其是在机非混行比较严重的中国,用数据模型表述就显得有些力有不逮。而交通信号又是出行者最常见,与交通拥堵最相关的,同时也是认识、学习门槛较低的、各路大神、民科、学院派、实战派混战的一个智能化系统。城市大脑切入交通管理,最容易也最保险的领域,是交通信号,也就不难理解了。

据王家捷介绍,由于感知不足导致的控制系统未发挥作用,道路运行效率不高是路网拥堵的重要成因。而智能交通的实质,是利用高新技术改造传统运输系统,从而形成一种信息化、自动化、智能化的新型运输系统。

对于交通大脑,中山大学余志教授在多个场合强调,必须具备完备的数据,数据要完备才能被求解,必须要承载在路网上,计算机必须要计算道路,道路必须是聪明的,这才是基础。怎么实现呢?一是所有的信号控制系统都安装卡口式电警,二是所有的车辆都装GPS并且把数据回传,三是今后所有的车都配电子车牌并且在路口装有检测设备。三者必备其一,才能为交通大脑提供数据支撑。

目前,作为实验基地,合肥高新区已在多个路口运行这种“集中协调式交通信号控制机”,从而有效解决了高新区内的交通拥堵问题。目前,该实验室已在安徽省宣城市试点推广,以探索该信号控制机在中小城市的应用。

不难看出,有两种方式,都与路口有关,或者与信号控制系统的流量检测技术有关,即便是每辆车都装定位设备并提供数据,也可以用于信号控制。但这是理想状态,未来很多年都难达到其中任何一项,但三种情况,都会有不同程度的发展,将这三种情况所采集的数据进行清洗融合核验,是现在必须要走的一条路。

在国内其他城市,早在2012年,乌鲁木齐交警部门便已着手在乌鲁木齐建立区域交通自适应控制系统,在每个红绿灯路口车道,距红绿灯80米左右安装电感检测线圈,该线圈可监测该车道的实时车流量,并将监测数据传送至信号机系统内。信号机迅速反馈,中心服务器就能经过测算,下达调整该路口信号灯配时方案的指令。

城市交通的数据,又分为宏观数据和微观数据,宏观反映路网承载能力和占有率,微观数据反映断面/路口交通状况,交通指数一般用宏观数据,滴滴、高德等用于交通信号优化的自有数据,也就是所谓的“模糊准确”,而在交通大脑/人工智能应用于交通都拿信号控制、信号优化下手的大背景下,信号控制系统的路口精确流量采集,就变得愈加重要。多地的案例证明,只有尽可能准确的流量数据,才能让智能化信号控制机实现预设的功能。传统流量采集技术和新兴的流量采集技术,都在适应这些变化,以获得自己的一席之地,本期专题,我们邀请了三个流量采集技术的四个企业,就路口的精准流量采集和分析,做一些粗浅的探讨。

城市停车场地面埋设的地磁传感器检测设备,资料图

本期嘉宾

不过,上面这种技术的缺点是要破坏路面,时间久了线圈容易被腐蚀。近几年以来,更为先进的埋设型的地磁传感器检测设备,开始在全国多个城市推广。地磁传感器可利用霍尔传感器效应检测磁场强度变化,经过放大后就可以用来检测汽车的通过。通常,这种传感器配有无线发射器和锂电池,体积小巧,安装起来也比较容易。如今,在国内很多城市车流量检测、停车缴费等功能的实现和应用中,都可以看到这类传感器的身影。

南京慧尔视智能科技有限公司 总经理 姜荣军

迈锐数据(北京)有限公司 董事副总经理 王冀川

杭州时祺科技有限公司 市场经理邢军超

苏州千视通视觉科技股份有限公司 深圳研发经理 覃学鹏

星火已燎原

ITS114:请问贵司是否有城市级或者区域级流量采集落地案例?

慧尔视:慧尔视在苏州、芜湖、台州、衢州、深圳等多个城市已经实现了市级的落地案例。以苏州为例,苏州原先主要采用的是线圈和断面微波的检测方式,线圈存在较高的损坏率,就尝试其他检测技术,最终通过半年的测试工作,选用新一代广域雷达设备作为城市交叉口和高架的交通信息采集手段。苏州交警利用广域雷达的大区域、多目标跟踪、较高的检测精度和高环境适应性等优势构建了新型的智能交通感知系统。苏州智慧路口感知系统通过在路口各方向的广域雷达采集检测区域内目标的实时位置及速度、过车数据、渠化区断面的交通流、各车道的排队长度、区域周期内平均停车次数和延误时间等信息,构建路口交通微观大数据,同时融合互联网宏观大数据,为自适应信号控制系统、道路信息采集系统、交叉口实时仿真系统、道路运行及信号控制评价系统、信号配时及渠化系统提供数据支撑。

图片 1

千视通:从2017年10月份开始,我们在深圳交警科技处的牵头下,和华为等企业联合搭建了深圳的城市交通大脑,对市区160多个路口进行监测。系统部署之后,针对“未礼让行人”的违法行为,我们统计了部分路口的违法态势:部署初期,每个路口每天平均1500个未礼让行为,半年之后,未礼让行为已经下降到300例,降低到了原来的1/5,效果还是很明显的。

杭州时祺:杭州时祺进入信控领域已久,这方面的案例很多,一百个路口以上以及国内外应用比较多的信号机厂家项目如下:

杭州,配合SCATS系统的泰科和麦肯富顿的信号机应用了600多个路口;

长春,配合SCOOT系统的西门子信号机应用了300多个路口;

合肥,配合科力的信号机应用了200多个路口;

厦门,配合HiCon系统的海信信号机应用了200多个路口;

泰安,配合莱斯的信号机应用了100多个路口;

九江,配合浙大中控信号机应用了100多个路口

……

迈锐数据:迈锐有很多案例,有三十多个城市级或区域级流量采集落地案例。在济南,中心城区超过500个道路交叉口埋设地磁,为城市交通管理提供实时交通数据服务,主要应用于各种方式的信号控制和信号优化服务。

在鄂尔多斯,配合200多个道路交叉口信号系统实施区域级感应控制已经5年,这应是国内使用感应控制规模最大,使用时间最长的案例。感应控制能够灵活的适应交通流的短期波动,根据交通需求进行实时调整。其效果主要依赖于精准交通数据的采集作为方案的支撑。

数据的稳定性和质量是根本

ITS114:对于单一流量采集技术的优点和缺点,您有何看法?

千视通:视频图像分析技术最开始并不是用于流量采集,主要是依赖线圈感知流量、违法行为,闯红灯也是通过触发线圈后摄像机取证。近两年,随着视频图像分析技术的发展,AI在视频目标分类、轨迹跟踪方面的准确率越来越高,相较于传统的违法检测技术,视频单一技术不需要埋设线圈、免去了土木工程作业,可以复用现有的摄像头,无缝添加检测点。从而有摄像头的地方,就能感知流量和事件,最大化摄像头的传感器功能。

慧尔视:交通雷达的发展可从“点、线、面”三个阶段来介绍,第一代的“点”检测设备的代表是测速雷达,采用多普勒原理进行超速检测,对单个目标有较高的检测精度;第二代的“线”检测设备代表是断面微波,采用的电磁波测距原理,精准区分车道,检测单断面的交通流统计数据。如今的第三代“面”检测设备是前两代设备的整合和升级,通过多方多收的天线模式,结合先进的信号处理技术,精准的检测大区域内所有目标的速度、距离、方位角,从而精准定位、轨迹跟踪。新一代雷达技术主要有以下的优点:第一检测距离广,可实现200米范围8个车道的广域检测;第二跟踪目标多,可实现多达128个目标的跟踪;第三具备较强的环境适应性,可在全天候环境中工作;第四提供的数据较为丰富,车辆即时位置、即时速度、排队长度、多断面交通流数据等。

单一雷达技术可能在可视化的特征数据上是一个缺点,未来慧尔视希望构建“雷达 视频”的综合感知系统,互相弥补技术上的缺陷。

迈锐数据:作为传统类交通检测器,地磁发展到现在已有10多年,,其特点主要是能够长期、稳定的提供高质量的交通数据。相较于传统线圈来说,地磁安装调试简单快捷,对路面的破损几乎没有,后期维护工作量极少;相较于视频流量检测来说,它不可视,没有视频直观,但提供的交通数据质量高,稳定,不用立杆、不用顶管、不用多穿线,安装调试时间短。地磁检测器只要解决了防水、低功耗和抗干扰,并且只有解决了这三大技术门槛,才能说是真正可用的地磁。

杭州时祺:虽然我们是地磁厂家,但是我们认为,随着视频技术的成熟,视频会成为主流采集技术,因为在人们的传统观念里面还是相信眼见为实,路口的交通流量,拥堵情况,通过视频可以直观的展示出来,但是以目前的技术成熟度以及成本来看,地磁仍然是代替线圈的最佳解决方案。

ITS114:任何技术都存在需要完善的点,尤其在具体的应用场景方面,贵司做了哪些研究改进和技术完善工作,让流量采集更为精准,同时能更好的与信号控制系统、交通集成指挥等系统衔接?

慧尔视:一直以来,低速和静止目标的检测是雷达技术的难点,早前很长一段时间,雷达检测技术一直未进入信号控制领域,为克服这些技术难点,我们通过多通道前端技术、先进的信号波形处理技术以及目标跟踪算法的完善,从而有效地解决目标低速缓行以及静止情况下的检测精度。同时与信号机厂商深度交流深挖应用,结合广域雷达特点潜心耕耘基于广域雷达的微观大数据应用。目前我们和主流信号机厂商、平台厂商及互联网公司达成较好的战略合作,和部分信号机厂商共同开发新型的信号控制算法模型,控制效果得到业内专家和业主的广泛好评。

千视通:流量采集的关键在于目标分类,将交通的各类参与元素区分开来,交通目标主要是三类:行人、机动车和非机动车。除了目标大类,细类特征也有很多,例如非机动车还可区分是自行车还是电动车、电动车是男式还是女式、是否挂牌等,目前的分类准确率在98%左右。从2014年开始,我们就将深度学习作用于目标分类了,并且组建了一支团队专注于人工智能目标标注,还开放标注工具,使得系统的识别精度越来越准。

交通管理是一套复杂的系统,各系统、组件的耦合是必然的,考虑到这一点,从设计之初,我们就考虑到了系统的开放性,可以同信号机、违法辅助系统协同工作,将感知结果同步到交警的日常工作中。

迈锐数据:以迈锐今年新发布的产品MPD033为例,我们在原有的032基础上做了技术升级,如矩阵式天线、360度全场景覆盖、提高传输效率、可视化路口调试配置、支持4G远程升级、电池太阳能双电源供电等。使得无线地磁车辆检测系统整体通信能力,稳定性,数据准确性,抗干扰能力得以巨大提升。能够应对各类复杂的天气和复杂的道路环境,因为这些方面的提升,更加保证了数据的质量。

杭州时祺:杭州时祺是国内最早做地磁的厂家之一,深耕地磁行业8年多了,技术较为成熟。外壳的防水抗压,我们不断投入建模开模,试验外壳的材质;为提高检测的准确率,选用了三轴传感器,改进算法程序,在传输的稳定性上面不断做抗干扰测试,使产品做到了不漏检不多检,检测的数据做到了实时传输给处理器,不漏数据包不丢数据包。从产品的质量、技术上保证了采集数据的准确性和稳定性。

数据采集好,也要应用好

ITS114:不同技术对于安装调试运维的要求也不相同,是否可以这么认为,要做到精准流量采集,就很难有通用的安装调试模式,需要工程师下沉到路口?

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