一种微观交通信号控制数据质量检测方法及系统与流程

本发明涉及交通信号控制领域，尤其是一种微观交通信号控制数据质量检测方法及系统。

背景技术：

随着城市化进程的推进与社会经济的稳步发展，交通信号控制系统得到广泛应用。交通信号机运行的可靠性和稳定性直接关系到城市道路的交通运行秩序，因此，交通管理部门在运用信号控制机等设备的同时也需承担起设备的运行维护工作。目前，对于交通信号控制系统运维管理偏重于前端设备的在线检测以及故障维修信息管理，忽略了对于交通信号控制系统数据的精细化管理。

交通信号控制机的基础数据包括静态设备数据以及动态的控制方案。当前的信号控制系统能够实现对路网布设静态设备数据的批量管理，以及信号控制参数、信号控制相位、信号控制实施时段等动态控制方案的配置、管理与下发执行。在信号控制系统的运行机制下，前端信号机与指挥中心通讯机连接，实现数据双向实时传输，接收信号控制方案执行指令，按配置的控制参数执行相应的灯色、实施相位切换。信号控制系统能够提供信号机执行的信号控制方案参数，却无法实现更微观的数据管理，即绝对时间刻度上对应的信号机灯色状态，这也为精细化的交通运行管理提供了障碍。例如，在路口电子警察实行非现场执法抓拍时，因环境等状况造成信号机灯色与车辆闯红灯行驶图像未能同框，将影响执法审核者的判断，亦影响执法电子证据的严谨性。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种微观交通信号控制数据质量检测方法及系统，能够实现信号控制数据的综合管理，为交通执法管理平台提供辅助支撑数据。

为解决上述技术问题，本发明提供一种微观交通信号控制数据质量检测方法，包括如下步骤：

(1)数据采集：采集信号机基础数据；根据信号机的运行动态，生成微观信号控制数据；

(2)数据质量检测预处理：根据交通信号控制数据基础特性制定数据质量检测规则，以单个信号机为检测单元，将微观信号控制数据投射于单位时间的绝对时间轴，即在存在微观信号控制数据的时刻点标记其对应的阶段切换信号，逐一检测对应设备微观控制数据的缺失、重复、连续性、一致性，对异常数据进行标记；

(3)数据处理应用：对采集的微观信号控制数据处理分析应用，若为异常微观交通信号控制数据，对异常的数据做无效处理，检测异常设备，对异常设备进行预警，整合有效数据，建立微观交通信号控制数据库，实现微观信号管理应用。

优选的，步骤(1)中，信号机基础数据包括信号机编号、信号机位置、信号机控制方案，微观信号控制数据字段包括交通信号机控制阶段切换时刻及其切换状态，其中切换状态包括信号灯灯色以及对应灯色的起始或结束信号。

优选的，步骤(2)具体包括如下步骤：

(21)重复/缺失数据检测：检测各标记时刻点是否存在信号标记数量不等于二的阶段切换信号，若存在，将该时刻点做异常标记，该点存在数据缺失或重复质量问题，否则，转入步骤(22)；

(22)连续检测：检测存在两条标记记录的时刻点所对应的阶段切换信号是否分别为起始与结束，若均为起始或均为结束，则该时刻点前后信号阶段不连续，标记为异常；否则，转入步骤(23)；

(23)相位检测：检测存在两条不同切换信号的时刻点所对应的信号灯色是否一致，若灯色一致，则该时刻点数据异常；否则，转入步骤(24)；

(24)阶段时长检测：检测灯色阶段时长是否超出信号周期时长，若超出周期时长，则该阶段的微观交通信号控制数据异常；否则，转入步骤(25)；

(25)一致性检测：检测起始信号标记时刻对应的信号控制相位是否存在位于不同进口道的转向车道组同阶段放行的情况，若存在，检测同阶段放行信号机的微观交通信号控制数据是否一致，若不一致，则该阶段的微观交通信号控制数据异常；若不存在不同进口道转向车道组同阶段放行情况，检测放行情况与交通信号控制系统信号相位方案是否一致，若不一致，则该阶段的微观交通信号控制数据异常；否则，转入步骤(3)。

优选的，步骤(3)具体包括如下步骤：

(31)统计异常数据次数及频率，根据设备异常阈值对异常数据检测，若超过异常数据次数及频率，则进行异常预警，推测设备故障、网络异常的问题，修复故障信号机设备，否则转入步骤(32)；

(32)移除异常微观交通信号控制数据，保留有效的微观交通信号控制数据，整合路口微观交通信号控制数据，形成信号控制数据库，与交通执法管理平台对接，提供辅助支撑数据。

相应的，一种微观交通信号控制数据质量检测系统，包括数据采集模块、数据检测模块、数据管理模块和数据统计模块，所述的交通数据采集模块、数据检测模块、数据管理模块以及数据统计模块依次连接。

优选的，数据采集模块与交通信号控制系统以及交通信号机对接，实现信号机基础信息管理以及微观交通信号控制数据采集；信号机基础信息管理与交通信号控制系统对接，接入信号机基础数据；信号控制数据采集，通过接入交通信号机，对系统管辖范围内的所有信号机进行实时监测，对信号控制数据自动采集录入，建立交通信号机控制数据库。

优选的，数据检测模块根据上述的微观交通信号控制数据质量检测方法对采集的交通信号控制数据进行质量检测，对信号机设备数据缺失情况、重复情况、一致性情况逐一检测，以数据可视化形式展示；同时根据异常预警参数设置，比对异常数据与预警阈值，对超过异常数据阈值的信号机设备进行异常预警提示，辅助信号机设备维修。

优选的，数据管理模块整合信号机控制数据，列表展示微观信号控制数据信息，整合各交叉口信号数据，展示交叉口信号相位情况。

优选的，数据统计模块整合统计异常数据及故障信号机设备数目，并以统计图表形式展现，为信号机维修提供辅助决策依据。

优选的，信号机基础数据包括信号机编号、信号机位置、信号机控制方案，采集的信号控制数据包括信号机编号、信号机位置、时间、方向、灯色和起始/结束变化。

本发明的有益效果为：对交通信号控制数据精细化管理，即绝对时间刻度上对应的信号机灯色状态数据管理，实现更微观精细化的交通运行管理；对微观交通信号控制数据进行采集，建立微观信号控制数据数据库，检测有效数据，对微观信号控制数据进行管理，为交通执法管理人员在非现场执法以及交通管理工作中提供辅助支撑数据，提高交通执法管控水平；制定多重质量检测，自动预警数据与设备异常，实现精细的信号机设备运维，及时维修异常交通信号机设备，同时提高数据质量，为交通运行管理工作提供有效的微观交通信号控制数据。

附图说明

图1为本发明微观交通信号控制数据质量检测方法的方法流程示意图。

图2为本发明微观交通信号控制数据质量检测系统的系统框图。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的优选实施例。

实施例给出一种微观交通信号控制数据质量检测方法，对交通信号机控制数据的数据质量进行检测，对异常数据进行预警，追溯交通信号机设备情况；实施例还给出一种交通信号控制数据质量检测系统，监测交通信号机设备，实时采集交通信号控制数据，建立交通信号机控制数据库，对数据质量进行检测，实现信号控制数据综合管理，为交通执法管理平台提供辅助支撑数据。

实施例

一种微观交通信号控制数据质量检测方法，包括以下步骤：

S1、数据采集：采集信号机基础数据，包括信号机编号、信号机位置、信号机控制方案；根据信号机的运行动态，生成微观信号控制数据，字段包括交通信号机控制阶段切换时刻及其切换状态，其中切换状态包括信号灯灯色以及对应灯色的起始或结束信号。

S2、数据质量检测预处理：根据交通信号控制数据基础特性制定数据质量检测规则，以单个信号机为检测单元，将微观信号控制数据投射于一日24小时的绝对时间轴，即在存在微观信号控制数据的时刻点标记其对应的阶段切换信号，逐一检测对应设备微观控制数据的缺失、重复、连续性、一致性。具体地，

S21、重复/缺失数据检测：检测各标记时刻点是否存在信号标记数量不等于二的阶段切换信号，若存在，将该时刻点做异常标记，该点存在数据缺失或重复质量问题，否则，转入步骤S22。

S22、连续检测：检测存在两条标记记录的时刻点所对应的阶段切换信号是否分别为起始与结束，若均为起始或均为结束，则该时刻点前后信号阶段不连续，标记为异常；否则，转入步骤S23。

S23、相位检测：检测存在两条不同切换信号的时刻点所对应的信号灯色是否一致，若灯色一致，则该时刻点数据异常；否则，转入步骤S24。

S24、阶段时长检测：检测灯色阶段时长是否超出信号周期时长，若超出周期时长，则该阶段的微观交通信号控制数据异常；否则，转入步骤S25。

S25、一致性检测：检测起始信号标记时刻对应的信号控制相位是否存在位于不同进口道的转向车道组同阶段放行的情况，若存在，检测同阶段放行信号机的微观交通信号控制数据是否一致，若不一致，则该阶段的微观交通信号控制数据异常；若不存在不同进口道转向车道组同阶段放行情况，检测放行情况与交通信号控制系统信号相位方案是否一致，若不一致，则该阶段的微观交通信号控制数据异常；否则，转入步骤S3。

S3、数据处理应用：对采集的信号控制数据处理分析应用。若为异常微观交通信号控制数据，对异常的数据做无效处理，检测异常设备，对异常设备进行预警，否则建立微观交通信号控制数据库，实现微观信号管理应用。具体地，

S31、统计异常数据次数及频率，根据设备异常阈值对异常数据检测，若超过异常数据次数及频率，则进行异常预警，推测设备故障、网络异常的问题，修复故障信号机设备，否则转入步骤S32。

S32、移除异常微观交通信号控制数据，保留有效的微观交通信号控制数据，整合路口微观交通信号控制数据，形成信号控制数据库，与交通执法管理平台对接，提供辅助支撑数据。

实施例还给出一种微观交通信号控制数据质量检测系统，实现信号机控制数据采集管理与检测，辅助交通执法管理工作，主要包括数据采集模块、数据检测模块、数据管理模块和数据统计模块。

数据采集模块：与交通信号控制系统以及交通信号机对接，实现信号机基础信息管理以及微观交通信号控制数据采集。信号机基础信息管理与交通信号控制系统对接，接入信号机基础数据，包括信号机编号、信号机位置、信号机控制方案；信号控制数据采集，通过接入交通信号机，对系统管辖范围内的所有信号机进行实时监测，对信号控制数据自动采集录入，建立交通信号机控制数据库。采集的信号控制数据库包括信号机编号、信号机位置、时间、方向、灯色和起始/结束变化。

数据检测模块：根据上述的微观交通信号控制数据质量检测方法对采集的交通信号控制数据进行质量检测，通过筛选信号机设备，对单个信号机设备的数据检测以数据可视化形式展示于24小时的时间轴上，对微观控制数据的缺失、重复、一致性逐一检测展示。同时根据异常预警参数设置，比对异常数据与预警阈值，对超过异常数据阈值的信号机设备进行异常预警提示，辅助信号机设备维修。

数据管理模块：整合信号机控制数据，通过筛选信号机编号、信号机位置、时间段等查询条件，以列表形式展示出信号控制数据信息，包括信号机位置、信号机编号、时间、方向、信号灯情况和变化情况；系统整合各交叉口信号数据，通过筛选时间段和信号机位置等查询条件，展示交叉口信号相位情况。进一步，系统对接交通执法控制平台，为交通管理相关部门提供辅助支撑数据。

数据统计模块：系统根据数值质量检测方法以及检测数据整合异常数据及故障信号机设备数目，通过时间段筛选展示信号机异常数量，支持以excel表格形式导出统计报表，同时支持以统计图形式展示异常数量，为信号机维修提供辅助决策依据。

尽管本发明就优选实施方式进行了示意和描述，但本领域的技术人员应当理解，只要不超出本发明的权利要求所限定的范围，可以对本发明进行各种变化和修改。