摘要：本文提出了一種基于GPRS網(wǎng)絡(luò)的城市智能交通控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理和實(shí)現(xiàn)方案，簡(jiǎn)要介紹了GPRS技術(shù)的基本知識(shí)，描述了GPRS無(wú)線傳輸應(yīng)用于交通行業(yè)數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶?shí)現(xiàn)方法。通過(guò)實(shí)際應(yīng)用，獲得了理想的效果。 關(guān)鍵詞：GPRS；DTU；APN；智能交通； 一、前言 現(xiàn)代城市的發(fā)展，交通問(wèn)題越來(lái)越引起人們的關(guān)注。隨著城市車(chē)輛的增加，人、車(chē)、路三者關(guān)系的協(xié)調(diào)，已成為交通管理部門(mén)所面臨的重要問(wèn)題。城市交通控制系統(tǒng)是面向全市的交通數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)、交通信號(hào)燈控制與交通誘導(dǎo)的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，它是現(xiàn)代城市交通監(jiān)控系統(tǒng)中重要的組成部份，主要用于城市道路交通控制與管理，對(duì)提高城市道路的通行能力、緩和城市交通擁擠起著重要作用。 城市道路的暢通采用有效的控制措施，最大限度地提高道路的使用效率是城市道路交通控制的重要內(nèi)容。城市道路交通控制主要是對(duì)交通信號(hào)的控制。交叉口處的交通信號(hào)燈是城市道路網(wǎng)中的主要控制設(shè)施。安裝信號(hào)燈的初衷是為了保證不同方向的相交車(chē)流或行人能安全的通過(guò)交叉口。隨著交通需求的持續(xù)增加，不久人們認(rèn)識(shí)到只要交通信號(hào)燈存在，它們就會(huì)或多或少地影響交通網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行效率，因此信號(hào)燈必須以最優(yōu)控制策略存在，以減小道路網(wǎng)絡(luò)中所有車(chē)輛的行程的時(shí)間，必須要有一個(gè)智能交通系統(tǒng)來(lái)達(dá)到城市道路的最大暢通。 在城市交通控制系統(tǒng)的通信中，可以采用數(shù)傳電臺(tái)、GSM短消息、光纖接入等方式。數(shù)傳電臺(tái)的優(yōu)勢(shì)是除了每年的頻點(diǎn)費(fèi)以外，平時(shí)運(yùn)行無(wú)需額外費(fèi)用；缺點(diǎn)是受地形、氣候的影響較大，造成系統(tǒng)的可靠性、實(shí)時(shí)性較差，無(wú)法主動(dòng)上報(bào)。GSM短消息方式可以實(shí)現(xiàn)主動(dòng)上報(bào)；缺點(diǎn)是按條收費(fèi)，運(yùn)行費(fèi)用高，而且在節(jié)假日短消息中心服務(wù)器繁忙時(shí)延時(shí)相當(dāng)長(zhǎng)。光纖通信穩(wěn)定可靠，但是施工成本投入大、擴(kuò)展性差、設(shè)備維護(hù)方面不方便。而GPRS通信則避免了以上問(wèn)題。 通用分組無(wú)線業(yè)務(wù)GPRS是在現(xiàn)有GSM系統(tǒng)上發(fā)展出來(lái)的一種新無(wú)線數(shù)據(jù)傳數(shù)業(yè)務(wù)，目的是給移動(dòng)用戶提供高速無(wú)線IP或X.25服務(wù)。GPRS理論帶寬可達(dá)171.2Kbit/s，實(shí)際應(yīng)用帶寬大約在40～100Kbit/s，在此信道上提供TCP/IP連接，可以用于INTERNET連接、數(shù)據(jù)傳輸?shù)葢?yīng)用。GPRS采用分組交換技術(shù)，每個(gè)用戶可同時(shí)占用多個(gè)無(wú)線信道，同一無(wú)線信道又可以由多個(gè)用戶共享，資源被有效的利用。GPRS允許用戶在端到端分組轉(zhuǎn)移模式下發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，而不需要利用電路交換模式的網(wǎng)絡(luò)資源。GPRS永遠(yuǎn)在線，按流量計(jì)費(fèi)，從而提供了一種高效、低成本的無(wú)線分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。特別適用于間斷的、突發(fā)性的和頻繁的、點(diǎn)多分散、中小流量的數(shù)據(jù)傳輸，也適用于偶爾的大數(shù)據(jù)量傳輸。 二、系統(tǒng)概述 該城市交通控制系統(tǒng)能將實(shí)現(xiàn)區(qū)域或整個(gè)城市交通監(jiān)控系統(tǒng)的統(tǒng)一控制、協(xié)調(diào)和管理，采用符合工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的通信和系統(tǒng)集成技術(shù)，具有穩(wěn)定性好、可靠性高的優(yōu)點(diǎn)。GPRS城市智能交通控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)如下圖所示，系統(tǒng)分為三個(gè)部分，分別是交通管理中心主站、GPRS數(shù)據(jù)傳輸終端、現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備包括車(chē)輛檢測(cè)器、信號(hào)控制機(jī)、電子警察等。主站主要完成人機(jī)交互工作；GPRS數(shù)據(jù)傳輸終端完成信息的上送與下發(fā)；現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備主要完成現(xiàn)場(chǎng)交通信息的采集和信號(hào)燈的控制等 （一）現(xiàn)場(chǎng)交通信息采集設(shè)備、交通信號(hào)控制機(jī)、電子警察等。 1、多通道車(chē)輛檢測(cè)器 多通道車(chē)輛檢測(cè)器是專門(mén)面向交通信息采集的基于高性能微處理器的多通道車(chē)輛檢測(cè)器。它由地磁線圈、車(chē)輛檢測(cè)卡、微處理器和數(shù)據(jù)處理軟件組成，性能可靠，性價(jià)比高，使用方便。 2、交通信號(hào)控制機(jī) 交通信號(hào)控制機(jī)是一種基于實(shí)時(shí)內(nèi)嵌操作系統(tǒng)的智能型交通信號(hào)機(jī)，它采用了智能控制，ASOS操作系統(tǒng)等計(jì)算機(jī)控制的最新技術(shù)，結(jié)合我國(guó)的具體交通情況，實(shí)現(xiàn)了強(qiáng)大的交通管理與信號(hào)控制功能。 主要功能特點(diǎn) 提供了完備的交通控制方式，包括定時(shí)控制、多時(shí)段控制、感應(yīng)控制、模糊控制、手動(dòng)控制、黃閃控制、全紅控制等。 具有倒計(jì)時(shí)實(shí)時(shí)顯示功能。 通信功能強(qiáng)大，支持電話線、光纖、無(wú)線多種通信方式。 計(jì)算能力強(qiáng)，能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜智能控制算法。 最多可設(shè)置16個(gè)時(shí)段，支持相位數(shù)可達(dá)16。 信號(hào)機(jī)采用模塊化設(shè)計(jì)，在COMPACTPCI總線上，系統(tǒng)的硬件配置靈活，可熱拔插。 綠燈信號(hào)沖突自動(dòng)檢測(cè)。 具有防電網(wǎng)浪涌和抗雷電襲擊措施。 全封閉增強(qiáng)型機(jī)箱設(shè)計(jì)，有防雨、防潮、防塵、防震能力。 3、電子警察系統(tǒng) 電子警察系統(tǒng)由前端數(shù)碼攝像機(jī)、車(chē)輛檢測(cè)器、數(shù)據(jù)傳輸和數(shù)據(jù)處理部分組成一套反應(yīng)快捷、準(zhǔn)確高效的交通違章自動(dòng)識(shí)別和處理的電子警察系統(tǒng)。采用了先進(jìn)的車(chē)輛檢測(cè)、模式識(shí)別、圖像處理、通信傳輸?shù)燃夹g(shù)，具有自動(dòng)拍攝違章車(chē)、圖像遠(yuǎn)程傳輸、車(chē)牌識(shí)別、統(tǒng)計(jì)分析和違章處罰等一系列功能，為交通管理部門(mén)對(duì)交通違章行為的處罰提供了客觀的依據(jù)，提高了違規(guī)行為的處理效率，真正實(shí)現(xiàn)了“科技強(qiáng)警”、“向科技要警力”的目的。 （二）GPRS的數(shù)據(jù)傳輸終端 GPRS數(shù)據(jù)傳輸終端實(shí)現(xiàn)監(jiān)控中心主站與交通控制器的通訊。本系統(tǒng)中采用廈門(mén)藍(lán)斯通信有限公司LZ713C GRPS DTU。該DTU功能與特點(diǎn)如下： A、功能： 1.標(biāo)準(zhǔn)的AT命令界面,方便程序設(shè)計(jì)； 2.TCP/IP Internet內(nèi)嵌的協(xié)議棧，輕松互連； 3.RS232接口方式，更加簡(jiǎn)便的通訊方式； 4.可通過(guò)串口升級(jí)程序。 B、性能： 1.使用低功耗高性能的CPU做處理器，32位內(nèi)部數(shù)據(jù)總線，4MKB SRAM，2MKB FLASH，可高速處理協(xié)議和大量數(shù)據(jù)； 2.支持全透明及幀格式數(shù)據(jù)傳輸； 3.支持TCP、IP、PPP、ICMP、UDP、TELNET、HTTP協(xié)議棧； 4.一個(gè)符合ISO7816-3IC卡標(biāo)準(zhǔn)的SIM卡座，支持符合GSM11.11和GSM11.10，規(guī)范SIM卡； 5.簡(jiǎn)化的接口設(shè)計(jì)，使用通用的232接口和簡(jiǎn)單的AT命令交互界面； 6.供了更方便的電源接口，即可使用外掛電源。又可從串口直接取電； 7.整機(jī)功耗小于3W； 8.完善了GPRS 網(wǎng)絡(luò)中所出現(xiàn)的假撥號(hào)，掉線自動(dòng)重啟，遠(yuǎn)程喚醒等功能； 9.支持遠(yuǎn)程控制及動(dòng)態(tài)域名解析； 10.同時(shí)更具嵌入式系統(tǒng)要求，可提供內(nèi)置式模塊（不帶外殼，可通過(guò)插針與嵌入式直接系統(tǒng)相連）。 11.同時(shí)還有軟硬件雙重看門(mén)狗，在DTU不能正常工作時(shí)，能夠自動(dòng)斷電復(fù)位。 LZ713C GPRS DTU上電后，它會(huì)根據(jù)預(yù)先設(shè)定在其內(nèi)部的IP地址或者是域名來(lái)主動(dòng)訪問(wèn)監(jiān)控中心服務(wù)器，通過(guò)企業(yè)防火墻和監(jiān)控中心建立TCP/IP鏈路。監(jiān)控中心主站本身維護(hù)接入的每個(gè)終端的IP地址和ID號(hào)，當(dāng)主站要向某個(gè)監(jiān)控終端提出數(shù)據(jù)請(qǐng)求時(shí)，它會(huì)根據(jù)IP地址和ID號(hào)來(lái)找到對(duì)應(yīng)的終端，將命令下發(fā)到該終端，終端響應(yīng)后通過(guò)LZ713C GPRS DTU把數(shù)據(jù)發(fā)到監(jiān)控中心主站，即完成了一個(gè)應(yīng)答式的通訊流程。 （三）交通管理中心的大型綜合軟件智能交通操作平臺(tái)。 1、本系統(tǒng)中的組態(tài)軟件是智能交通操作平臺(tái)的重要組成部分之一，主要完成對(duì)城市交通系統(tǒng)初始化配置工作，由兩個(gè)相互聯(lián)系的地圖組態(tài)模塊和參數(shù)組態(tài)模塊組成，綠通組態(tài)軟件完成初始化配置工作后，給監(jiān)控軟件提供城市電子地圖，給數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)管理器提供城市交通初始化數(shù)據(jù)。 主要功能特點(diǎn) 人機(jī)界面友好，繪圖工具完備，能滿足各類(lèi)用戶的需求。 以形象化的圖標(biāo)在電子地圖上標(biāo)示不同的現(xiàn)場(chǎng)交通設(shè)備。 城市路口幾何形狀和信號(hào)相位的設(shè)置，將各種設(shè)置存儲(chǔ)到城市交通電子地圖中。 可靠的遠(yuǎn)程動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)連接。 可以方便地從遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫(kù)中提取設(shè)備信息。 可以實(shí)時(shí)修改設(shè)備信息并進(jìn)行遠(yuǎn)程的存儲(chǔ)。 2、數(shù)據(jù)處理軟件是整個(gè)智能交通操作平臺(tái)的數(shù)據(jù)后續(xù)處理與分析的中心。數(shù)據(jù)處理軟件采用了先進(jìn)的數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)和交通規(guī)劃分析專家系統(tǒng)，對(duì)海量交通數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，給交通管理部門(mén)提供決理部門(mén)提供決策支持。 主要功能特點(diǎn) 界面友好、操作方便。 路口交通狀況的瀏覽。 路段交通狀況的瀏覽。 數(shù)據(jù)備份、數(shù)據(jù)刪除、數(shù)據(jù)還原。 圖形顯示路口或者路段。 數(shù)據(jù)分析界面 擁擠狀況。 提出適當(dāng)交通渠化和交通規(guī)劃建議。 打印數(shù)據(jù)表格、圖表。 3、智能交通操作平臺(tái)監(jiān)控軟件是整個(gè)智能交通操作平臺(tái)的重要組成部分之一，是一個(gè)集交通信號(hào)控制、視頻監(jiān)控、交通誘導(dǎo)等功能于一體的綜合軟件。利用該軟件，用戶可以在電子地圖上非常方便地監(jiān)控交通信號(hào)控制機(jī)、可變信息牌、攝像機(jī)、車(chē)輛檢測(cè)器等交通設(shè)備。軟件通信遵循NTCIP協(xié)議，具有良好的兼容性。, 主要功能特點(diǎn) 遠(yuǎn)程監(jiān)視路口信號(hào)燈狀態(tài)和車(chē)輛檢測(cè)器數(shù)據(jù)。 遠(yuǎn)程監(jiān)視所有視頻圖像。 遠(yuǎn)程設(shè)置路口信號(hào)機(jī)控制方案和參數(shù)。 出現(xiàn)意外情況，系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn)行降級(jí)處理。 定時(shí)輪詢?cè)O(shè)備狀態(tài)，及時(shí)獲知現(xiàn)場(chǎng)交通設(shè)備的故障。 采用基于SPC的事件檢測(cè)算法，自動(dòng)檢測(cè)交通事故的發(fā)生。 采用基于模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)交通流預(yù)測(cè)算法，在交通擁擠。 出現(xiàn)之前采取誘導(dǎo)措施，避免交通擁擠的發(fā)生。 人機(jī)界面友好，顯示內(nèi)容豐富，操作使用方便。 4、智能操作平臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)管理器是整個(gè)智能交通操作平臺(tái)的數(shù)據(jù)服務(wù)中心，是以Microsoft SQLServer 2000作為后臺(tái)的數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器管理系統(tǒng)。采用了先進(jìn)的數(shù)據(jù)融合技術(shù)對(duì)多來(lái)源渠道、相互不一致的感器數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)融合，對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行組織，保證數(shù)據(jù)間關(guān)系的正確性、可理解性和避免數(shù)據(jù)冗余。 主要功能特點(diǎn) 監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器數(shù)據(jù)的讀寫(xiě)。 為監(jiān)控軟件、組態(tài)軟件、數(shù)據(jù)處理軟件提供遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)服務(wù)。 方便、安全的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)存取。 5、智能操作平臺(tái)通信服務(wù)管理器是系統(tǒng)智能交通操作平臺(tái)中的核心部分之一，承擔(dān)著城市交通系統(tǒng)中現(xiàn)場(chǎng)交通設(shè)備和監(jiān)控軟件、組態(tài)軟件、數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)管理器、數(shù)據(jù)處理軟件之間的通信任務(wù)。 主要功能特點(diǎn) 界面友好，操作方便。 采用多線程技術(shù)，并發(fā)能力強(qiáng)。 采用開(kāi)放式的連接，用戶可以方便地設(shè)置通訊口。 支持監(jiān)控軟件，組態(tài)軟件以及現(xiàn)場(chǎng)交通設(shè)備的獨(dú)立接入和斷開(kāi)，各個(gè)系統(tǒng) 互不影響。 三、結(jié)論 該系統(tǒng)是采用先進(jìn)的控制技術(shù)、信息技術(shù)、通信技術(shù)，系統(tǒng)工程技術(shù)等對(duì)傳統(tǒng)的交通系統(tǒng)進(jìn)行改造而形成的一種信息化、智能化的新型交通系統(tǒng)，可在不增加道路基礎(chǔ)設(shè)施的條件下大大改善交通狀況，達(dá)到減少旅行時(shí)間，降低燃料消耗，提高行車(chē)安全，保護(hù)城市環(huán)境的目的。