基于道路实时预约和处理的智慧交通系统的制作方法

本发明涉及城市智能交通的技术领域，具体涉及一种基于道路实时预约和处理的智慧交通系统，利用划分道路、实时预约和智能监控的方法来保证车辆的顺利出行，最大化的利用城市道路资源。

背景技术：

随着经济和社会的迅速发展，城市化进程不断加快，居民生活水平不断提高，机动车拥有量迅速增长。2015年我国汽车销量约为2431.4万辆，同比增长3.5%，2016年我国汽车销量为2567.6万辆，同比增长5.6%，而城市道路每年仅增长3%～5%，车辆的增长速度明显高于基础设施建设速度，造成运输效率低下、能源消耗不断上升，中国城市大气质量持续恶化等一系列问题。如何解决城市交通拥堵问题已经成为城市可持续发展的一个重要课题，城市道路交通管理工作面临着严峻的挑战。

传统方法解决交通问题多是采用拓宽道路，在交叉口修建立交等方法来解决交通拥堵问题。看似立竿见影的解决办法却存在诸多问题，城市里更宽更多的道路、立交在建成之初的确方便了人们的出行。但是，越来越多的事实表明，草率地选择多修路来解决城市交通问题，会导致更为严重的交通失衡、交通拥挤及城市中心衰退等问题。越修越多的道路促进了私人轿车的消费，但是道路拥挤情况依旧，公共交通也变得更加的萎缩。以北京为例，近几年虽修通投资巨大、立交众多的二环、三环等主干道路，但由于没有形成与环线相配套的完整道路及相应的管理系统，环线进出口上往往堵塞，形成新的交通问题。可见，传统的方法并不能解决日益严重的交通拥堵问题。而随着人们出行理念的变化，以及物联网、云计算、大数据等技术的出现为智慧交通系统提供了良好的技术基础，使得智慧交通成为城市交通的发展趋势，成为解决城市交通问题的基本途径，是城市交通的升级方向。

中国智慧交通的研究开始于20世纪80年代，主要集中在北京、上海、广州等大城市。80年代后期，开始研究优化道路交通管理、交通信号采集、车辆动态识别等；到90年代，开始建设交通控制中心或交通指挥中心，并开展城市交通管理的诱导技术等方面研究。但是，随着当今社会的快速发展，原先的智能交通系统已不能满足目前的交通状况，无法从根本上解决我国交通拥堵的问题，同时也存在很多其他相关问题。首先，现有的方案无法保证机动车在任意拥堵时段和路段的行驶速度，这一点对于救护车、消防车以及警车等紧急车辆尤为重要。其次，在发生交通事故时，无法实时认定责任，造成长时间道路拥堵。另外，公交专用车道的设立，虽然使公交车行驶得到了方便，但是道路的利用效率下降了，这一问题在目前的系统中没有考虑；最后，对于交通违章的处罚，人为的因素仍然大量存在，现有的信息技术没有得到很好的利用。总之，现有的智慧交通的方案并不能彻底解决交通拥堵的问题，仍存在很多的不足之处，需要进一步的研究和实质性的改进，达到最终的目的。因此，推进智慧交通系统的发展势在必行，这也是国家信息化发展的重点之一。

技术实现要素：

针对城市交通拥堵状况愈来愈严重，交通拥堵日益严重的问题，本发明提供了一种基于道路实时预约和处理的智慧交通系统。

为了解决上述问题，本发明的技术方案是：一种基于道路实时预约和处理的智慧交通系统，包括道路指挥调度中心、至少一个道路监控系统和至少一个机动车车载系统，道路指挥调度中心分别与道路监控系统和机动车车载系统相连接；所述城市道路划分为预约车道和普通车道，机动车车载系统通过通信模块向道路指挥调度中心发送预约道路的预约请求、接收道路指挥调度中心发送的道路预约确认。

所述道路指挥调度中心包括服务器、第一通信模块、第一对讲模块和显示器，第一通信模块、第一对讲模块和显示器均与服务器相连接；所述服务器内设有道路分析模块、预约道路分配模块和费用支付模块。

所述道路监控系统包括第一摄像头、第一处理器和第二通信模块，第一摄像头和第二通信模块均与第一处理器相连接，第一处理器包括图像识别模块；所述第二通信模块通过无线网络与道路指挥调度中心的第一通信模块相连接。

所述机动车车载系统包括GPS定位模块、第二对讲模块、第三通信模块、第二处理器、显示屏和第二摄像头，GPS定位模块、第二对讲模块、第三通信模块、显示屏和第二摄像头均与第二处理器相连接，第三通信模块通过无线网络与道路指挥调度中心的第一通信模块相连接，第二对讲模块通过无线网路与道路指挥调度中心的第一对讲模块相连接。

所述道路指挥调度中心的服务器中的道路分析模块和预约道路分配模块根据道路的整体利用情况和车辆的预约信息，提前进行优化调度和控制，在预约道路上分配车辆时，预约道路上行驶的车辆有数量限制，当预约道路上的车辆超过一定数量时，便不在该道路上分配车辆。

所述道路指挥调度中心的服务器中的预约道路分配模块对预约道路的预约分配按照先预约先分配的原则，按照预约的先后顺序来分配预约道路资源；对于出发点和目的地相近的私家车辆，早一时间提出预约申请的可以分配到距离较近的预约车道路线；预约晚的则有可能被分配到距离较长的预约车道路线。

所述道路监控系统监控道路上的违章情况，道路监控系统要求在普通车道上，任意车辆都可以行驶；而在预约车道上，必须经过预约且预约成功的私家车以及救护车、警车、消防车和公交车才可以使用，没有提前预约的车辆在预约车道上行驶则视为交通违章。

所述机动车车载系统将行车记录仪和移动互联相结合，当发生交通事故时，机动车车载系统将行车记录仪的行车记录通过移动互联网发送给道路指挥调度中心，道路指挥调度中心通过第一通信模块调看对应的道路监控系统的摄像头采集的数据信息，实时的对事故责任进行认定，一旦事故责任认定完毕，道路可恢复正常通行。

其工作过程为：各私家车主在出发前，通过其车上的机动车车载系统向道路指挥调度中心发送道路预约请求，道路指挥调度中心将收到的全市所有车辆的预约信息，送到服务器中进行处理；服务器中的道路分析模块根据所有车辆整体的预约请求，根据各条道路的需求情况，服务器中的预约道路分配模块就可以过对预约道路进行最合理的分配。

本发明将城市道路分为预约车道和普通车道来解决交通拥堵问题，综合运用了计算机、宽带移动通信、智能控制、大数据、互联网电子支付、GPS和GIS技术，通过对特定车道的实时预约和监控，最大化的利用城市道路资源，保障包括救护车、警车、消防车、上下班时段的公交车以及一部分私家车以高于某特定的速度顺利通行；利用宽带移动通信和智能控制技术，能够实时的对交通事故进行处理，利用互联网电子支付，自动完成对交通违章的处罚和赔偿处理。本发明相对于以往传统的智能交通系统，有着无可比拟的优势，能够真正实现城市交通的智能化。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的整体系统架构。

图2为本发明的道路指挥调度中心图。

图3为本发明的道路监控系统图。

图4为本发明的机动车车载系统图。

图5为本发明的预约流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

一种基于道路实时预约和处理的智慧交通系统，如图1所示，主要由三部分组成，包括道路指挥调度中心、至少一个道路监控系统和至少一个机动车车载系统三部分，道路指挥调度中心分别与道路监控系统和机动车车载系统通过无线通信方式相连接；所述城市道路包括预约车道和普通车道，机动车车载系统通过通信模块向道路指挥调度中心发送预约道路的预约请求、接收道路指挥调度中心发送的道路预约确认。在普通车道上，任意车辆都可以行驶；而在预约车道上，必须经过预约且预约成功的私家车以及救护车、警车、消防车和公交车等特殊车辆才可以使用。没有提前预约的车辆在预约车道上行驶则视为交通违章，道路监控系统来监控预约车道上的交通违章。通过这三部分的互相配合，本发明在保证一定行驶速度的基础上，使道路的利用效率达到最优，从而解决交通拥堵的问题。

道路指挥调度中心是整个系统的核心，有多个不同的功能。如图2所示，道路指挥调度中心包括服务器、第一通信模块、第一对讲模块和显示器，第一通信模块、第一对讲模块和显示器均与服务器相连接。服务器内设有道路分析模块、预约道路分配模块和费用支付模块。

道路指挥调度中心的第一通信模块的主要功能是提供高速的互联网接入，使道路指挥调度中心能通过互联网获得设有机动车车载系统的各个机动车辆的现位置，目的地、道路预约申请和行车记录信息，以及来自道路监控系统的实时路况信息，并可以通过互联网向各个机动车和道路监控系统发送指令信息。

道路指挥调度中心的服务器的主要功能是利用其中的道路分析模块、预约道路分配模块和费用支付模块对通过第一通信模块获得的信息进行处理，实现道路的实时预约和处理。道路分析模块和预约道路分配模块负责所有车辆卫星导航的路线选择和分配，同时它也是实现实时预约道路的关键。道路分析模块和预约道路分配模块根据道路监控系统获得的道路的整体利用情况和从第一通信模块获得的车辆的预约信息，提前进行优化调度和控制，在保证车辆一定行驶速度的基础上，使道路的利用效率达到最优。比如预约道路分配模块进行分配预约道路，道路分析模块分析道路的利用情况以及费用支付模块相关费用的收取和支付等。

预约道路分配模块对道路的预约分配按照先预约先分配的原则，即按照预约的先后顺序来分配预约道路的资源。预约道路分配模块在分配道路时，每个预约车道总要预留一部分资源给特殊车辆。道路指挥调度中心对于特殊的车辆（其机动车车载系统发送的预约请求具有特殊车辆标识，预约道路分配模块可以根据预先注册的特殊车辆的车牌号码来识别）来说，可以优先预约到距离最短的或最优的路线（通过使用预留的那一部分资源来实现）；而对于私家车，一般按照先预约先分配的原则，即按照预约的先后顺序来分配预约道路资源；对于出发点和目的地相近的私家车辆，早一时间提出预约申请的可以分配到距离较近的路线；预约晚的则有可能被分配到距离较长的路线。

道路指挥调度中心服务器的费用支付模块还可将预约车道的预约分为免费预约和收费预约，即在预约道路上，大部分资源是可以免费预约的，对于预留出给特殊车辆的那一小部分资源，也可以给有紧急事务的私家车，他们可以通过交纳费用来使用这部分资源。

道路指挥调度中心的交通事故责任认定人员可以通过道路监控系统、第一对讲模块和第二对讲模块实时处理交通事故，并利用服务器的费用支付模块通过电子支付系统，如移动终端上的支付宝、微信支付、信用卡支付或银行转账等，自动完成对交通事故罚款赔偿和道路预约费用的收取和支付。道路指挥调度中心配有交通事故责任认定人员和急救医务人员，急救医务人员可以在线指挥急救，最大限度的保障人民的生命安全。同时，有关信息（道路监控系统和机动车车载系统采集的交通事故现场视频信息、肇事车辆的行车记录信息等）可以通过第一通信模块传送到道路指挥调度中心，道路指挥调度中心通过显示器向工作人员展示。相关工作人员可以通过第一对讲模块来指挥现场急救或其他情况。另外，道路指挥调度中心的工作人员主要有交通指挥人员、交通事故责任认定人员和急救医务人员，他们可以通过第一通信模块和第一对讲模块在线解决紧急情况。

道路指挥调度中心的首要功能是处理车辆的道路预约的请求。机动车车载系统发送道路预约的请求，要通过第三通信模块向道路指挥调度中心提供车辆的起始位置和目的地位置。道路指挥调度中心根据通过第一通信模块获得的市内所有车辆的起始位置和目的地位置，按照预约的先后顺序，分配给各个车辆距离最近的预约道路。由于每条预约车道上行驶的车辆都有一定的限度，如果该预约道路上的车辆数量已达到上限。道路指挥调度中心的预约道路分配模块会分配没有达到车辆数量上限的预约道路。由于道路指挥调度中心可以知道所有道路的交通状况和所有用户的预约请求，这样就自然可以提前根据各条道路上预约行驶车辆的数量、距离以及速度进行全方位的优化布局。这样就可以在保证预约道路上车辆的行驶速度的基础上，使道路的利用率达到最优。其中，特殊车辆可以优先预约到距离最短的或最优的路线，而对于私家车，一般按照先预约先分配的原则，即按照预约的先后顺序来分配预约道路资源。对于出发点和目的地相近的私家车辆，早一时间提出预约申请的可以分配到距离较近的路线；预约晚的则有可能被分配到距离较长的路线。另外，对于私家车，道路指挥调度中心的服务器上的费用支付模块，道路预约还可分为免费预约和收费预约，即在预约道路上，大部分资源是可以免费预约的，同时预留出一小部分资源，主要是留给有紧急事务的私家车，他们可以通过交纳费用来使用这部分资源。总之，道路指挥调度中心可以根据道路的整体利用情况和车辆的预约信息，提前进行优化调度和控制，在保证一定行驶速度的基础上，使道路的利用效率达到最优。

道路指挥调度中心的另一个功能是实时交通事故的处理。道路指挥调度中心可以和道路监控系统、机动车车载系统一起利用双方的通信模块经宽带无线移动通信系统进行实时的数据交换。当发生交通事故时，道路指挥调度中心可以通过第一通信模块、第二通信模块和固定网络从道路监控系统调用事发路段的视频及其他信息，并可通过第一通信模块、第三通信模块和移动互联网从事发车辆及其周围车辆的机动车车载系统调用当时的视频信息、速度和行驶轨迹等其他行车记录信息，根据上述信息，道路指挥调度中心的交通事故责任认定人员可以实时认定事故责任。一旦事故责任认定完毕，道路即可恢复正常通行。

道路指挥调度中心的第三个功能是收费功能，服务器的费用支付模块可以经第一通信模块接入互联网，通过银行的电子支付系统，自动完成对交通事故罚款赔偿和道路预约费用的收取和支付（通过如支付宝，微信支付，信用卡支付或银行转账等），这样就避免了很多人为因素的影响。总之，道路指挥调度中心是整个系统的大脑，是最重要的核心单元。

道路监控系统是针对我国各类道路中普遍存在的各种危害社会安全的交通事故、非法占用预约车道，异常停车、异物抛撒、车辆拥堵、车辆逆行、非法变道、道路塌陷等问题所设计。如图3所示，道路监控系统包括第一摄像头、第一处理器和第二通信模块，第一摄像头和第二通信模块均与第一处理器相连接，第一处理器包括图像识别模块。第二通信模块通过无线网络与道路指挥调度中心的第一通信模块相连接。第一摄像头用来拍摄各个道路关键节点的实时路况视频包括道路上车辆的高清图片，并将该视频信息送给第一处理器的图像识别模块进行处理。第一处理器的图像识别模块器具有最前沿的智能视觉分析技术与模式识别技术。可以从检测识别出车辆的型号、车牌号、速度等，根据车牌号识别的结果。第一处理器对第一摄像头拍摄的路况视频通过图像识别模块进行智能分析处理，对车牌号等信息进行识别，并且通过第二通信模块将分析的结果发送给道路指挥调度中心。

道路监控系统的主要功能：首先，道路监控系统的第一处理器的图像识别模块可以检测识别出车辆的型号、车牌号、速度等，根据车牌号识别的结果通过第二通信模块发送至道路指挥调度中心，道路指挥调度中心道路分析模块对这些车牌号在该道路上预约的车辆的车牌号中进行检索。如检索不到则可认为该车辆是非法占用预约车道，视为交通违章，道路监控系统就会将该情况与照片发送给道路指挥调度中心。其次，道路监控系统的第一处理器的图像识别模块可对通行车辆的视频进行自动记录、提取车流量、车辆速度、密度、车道占有率等信息，可将异常事件的检测与发现由“事后”转为“实时”。道路监控系统及时发现可能的交通隐患，并报告给道路指挥调度中心进行处理。另外，在发生交通事故时，根据道路指挥调度中心的要求，道路监控系统可以将该路段交通事故发生的视频传送给道路指挥调度中心，用来帮助交通事故责任的认定。总之，道路监控系统是整个系统的眼睛，用来实时监控道路的运行状况。

机动车车载系统是机动车进行道路预约的必需设备，只有安装了该系统的车辆才能进行道路预约。该车载设备具有道路预约、导航、行车记录和电子支付功能。整个系统是在GPS导航和行车记录仪基础上建立的，它主要有如图4所示的六部分组成：摄像头，GPS定位模块，显示屏，处理器、第二对讲模块和第三通信模块。其中，摄像头用来拍摄机动车前后方的视频信息，并经过视频压缩芯片压缩编码后，送给中央处理器储存，当发生交通事故时，该视频可用来作为交通事故责任的认定依据；而对讲模块是在交通事故发生人员伤亡时，可以方便指挥调度中心的工作人员进行交通事故现场的急救和其他处理的设备；GPS定位模块用来确定机动车当前的位置和车速，为道路预约和导航提供依据；显示模块用来向驾驶员展示当前所处位置的地理信息，这是导航必不可少的设备之一；处理器的职责是综合处理各种信息，并通过通信模块和道路指挥调度中心进行信息的交换。例如：提出道路预约信息、接受预约道路分配信息以及交通事故发生时道路指挥调度中心所需要的其他信息等。这里的通信模块是基于4G的宽带移动通信系统的无线模块。它可以是机动车在高速运动的情况下，与道路指挥调度中心保持联系。

机动车车载系统的主要功能：首先，根据机动车当前的位置和目的地，通过第三通信模块利用移动互联网向道路指挥调度中心提出道路预约的请求。当道路指挥调度中心收到预约请求后，经过处理器的预约道路分配模块分配道路。然后经过第一通信模块向机动车车载系统确认预约道路路线。然后机动车车载系统按照预约路线执行导航功能，GPS定位模块在行驶过程中记录行车的参数。当发生交通事故时，第二处理器向指挥调度中心传送第二摄像头拍摄的行车记录，帮助交通事故责任的认定。当在交通事故中出现人员伤亡时，利用第二对讲模块和第一对讲模块接收指挥调度中心工作人员的现场指挥。除此之外，机动车车载系统还可以通过互联网对道路预约和违章所产生的费用进行自动支付。总之，机动车车载系统是机动车行驶的智能终端，为驾驶员提供全方位的服务。

机动车车载系统将行车记录功能和移动互联相结合；当发生交通事故时，可以将行车记录仪的行车记录通过移动互联网发送给道路指挥调度中心，道路指挥调度中心通过第一通信模块和第二通信模块调看对应的道路监控系统摄像头采集的数据信息，实时的对事故责任进行认定，一旦事故责任认定完毕，道路即可恢复正常通行。

如图5所示，首先，各私家车主在出发前，通过其车上的机动车车载系统向道路指挥调度中心发送道路预约请求，道路指挥调度中心将收到的全市所有车辆的预约信息，送到其服务器中进行处理。服务器中的道路分析模块根据所有车辆整体的预约请求，可以提前预知未来对各条道路的需求情况，然后服务器中的预约道路分配模块就可以过对预约道路进行最合理的分配。由于提前预知了未来对各条道路的需求情况，从而能够对道路资源进行全方位的优化分配，最大限度的提高道路利用效率，使城市道路的利用效率达到最优。

本发明通过运用计算机、宽带移动通信、智能控制、大数据、互联网电子支付、GPS和GIS等多种技术，通过提前预约来控制预约车道上行驶车辆的数量，达到彻底解决交通拥堵问题的目的。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。