一种基于大数据的交通信息采集系统的制作方法

本发明涉及交通管理，更具体地说，本发明涉及一种基于大数据的交通信息采集系统。

背景技术：

1、车辆可以有效扩大人的活动半径，对工作、休闲、旅游有着明显的提升，但随着车辆的普及，对城市街道造成严重负荷，特别是上下班期间，车辆会大量拥堵在路上，造成街道拥堵。

2、现有的交通信息采集系统通过摄像头获取不同路段的实时车辆通行数量，将交通信息按照时间进行区域划分，由不同时间区域的时长的车辆通行信息计算通行流量，进而计算各个路段不同时间区域的交通阻碍系数，直观地展现了不同路段在不同时间区域的交通状况，为后续路径规划、交通信号优化提供数据支撑。

3、然而现有系统仍存在一些问题：通行流量作为计算交通阻碍系数的唯一数据来源较为片面，在实际交通数据中，通行流量仅仅是计算交通阻碍系数的指标之一，应提高交通数据的采集范围，提高交通阻碍系数计算的准确性，提高交通阻碍系数预测的准确性。

技术实现思路

1、为了克服现有技术的上述缺陷，本发明的实施例提供一种基于大数据的交通信息采集系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于大数据的交通信息采集系统，包括：

3、历史交通数据采集模块：用于采集预设历史周期内各路段的历史交通速度、历史通行流量、历史路段车辆停留数量，以及历史路段交通事件；

4、历史交通数据预处理模块：对采集到的历史交通数据进行预处理计算历史路段车辆平均行驶速度、历史路段通行流量、历史路段交通密度、历史路段事故易发率，以及历史路段道路施工频率；

5、历史交通数据二次处理模块：对历史路段车辆平均行驶速度、历史路段通行流量以及历史路段交通密度进行二次处理分别计算历史路段通行速度饱和系数、历史路段通行流量饱和系数以及历史路段交通密度饱和系数；

6、历史交通阻碍系数计算模块：分别计算预设历史周期内同一路段、同一时间区间的历史路段平均通行速度饱和系数、历史路段平均通行流量饱和系数、历史路段平均交通密度饱和系数，并结合历史路段事故易发率和历史路段道路施工频率计算历史交通阻碍系数；

7、交通阻碍系数预测模块：以历史交通阻碍系数为标准设定偏差，得到不同路段不同时间区间的预期交通阻碍系数波动区间；

8、实时交通数据监控模块：用于监控不同路段的实时交通数据并将实时交通数据发送至预测数据实时校正模块；

9、预测数据实时校正模块：对实时交通数据进行处理计算路段在时间区间内的实时交通阻碍系数，由实时交通阻碍系数和相同时段历史交通阻碍系数的数值关系、交通损失系数以及道路施工阻碍系数对下一时间区间的预期交通阻碍系数进行校正；

10、预测准确率计算模块：基于实时交通阻碍系数和预期交通阻碍系数的偏差值计算预测准确率；

11、预测准确率达标判定模块：将计算出的预测准确率与预设的预测准确率进行比较，大于预设值则达标，小于预设值则不达标；

12、数据库：用于储存系统中所有模块的数据信息。

13、优选的，历史交通数据采集模块包括历史路段车辆行驶速度采集单元、历史交通信号时间采集单元、历史路段通行数据采集单元、历史路段车辆停留数据采集单元、历史路段交通事件信息采集单元，以及数据输出单元，所述历史路段车辆行驶速度采集单元通过不同路段等距离设置的速度传感器采集车辆从驶入路段到驶出路段期间不同位置的历史瞬时速度vsi；所述历史交通信号时间记录单元通过摄像头采集不同路段的交通信号绿灯、黄灯以及红灯的历史起始时间tqli、tqhi以及tqoi与历史终止时间tzli、tzhi以及tzoi；所述历史路段通行数据采集单元通过摄像头获取不同路段历史绿灯、黄灯信号持续时间内路段通过的车辆数mti；所述历史路段车辆停留数据采集单元通过摄像头采集不同路段历史绿灯、黄灯以及红灯信号持续时间内路段上留存的车辆数mci和路段长度dci；所述历史路段交通事件信息采集单元用于采集不同路段发生交通事故的次数nsi和道路施工次数ngi；所述历史数据输出单元用于将采集到的历史交通数据发送至历史交通数据预处理模块。

14、优选的，历史交通数据预处理模块包括历史数据接收单元、历史数据划分单元、历史路段车辆平均行驶速度计算单元、历史路段通行流量计算单元、历史路段交通密度计算单元、历史路段事故易发率计算单元、历史路段道路施工频率计算单元，以及数据输出单元，所述历史数据接收单元用于接收采集到的历史交通数据；所述历史数据划分单元按照预设的时间区间将接收到的历史交通数据进行划分；所述历史路段车辆平均行驶速度计算单元基于不同路段预设时间区间内第j辆车的历史瞬时速度vsi计算第j辆车的历史平均行驶速度vaj，具体计算公式为：na为设置的速度传感器的数量；所述历史路段通行流量计算单元基于不同路段预设时间区间内第i次交通信号绿灯、黄灯持续时间内路段通行的车辆数mti计算历史路段通行流量ltai，具体计算公式为：所述历史路段交通密度计算单元基于不同路段预设时间区间内第i次交通信号绿灯、黄灯以及红灯持续时间内路段留存的车辆数mci和路段长度dci计算历史路段交通密度ρti，具体计算公式为：所述历史路段事故易发率计算单元基于预设历史周期ta不同路段预设时间区间内发生交通事故的次数nsi计算历史路段事故易发率ysi，具体计算公式为：所述历史路段道路施工频率计算单元基于预设历史周期ta不同路段预设时间区间内道路施工次数ngi计算历史路段道路施工频率hsi，具体计算公式为：所述数据输出单元将计算出的历史路段车辆平均行驶速度、历史路段通行流量以及历史路段交通密度发送至历史交通数据二次处理模块，将计算出的历史路段事故易发率和历史路段道路施工频率发送至历史交通阻碍系数计算模块。

15、优选的，历史交通数据二次处理模块包括数据接收单元、数据调取单元、历史路段通行速度饱和系数计算单元、历史路段通行流量饱和系数计算单元、历史路段交通密度饱和系数计算单元，以及数据输出单元，所述数据接收单元用于接收计算出的历史路段车辆平均行驶速度、历史路段通行流量以及历史路段交通密度；所述数据调取单元用于调取不同路段的最大通行速度、最大通行流量以及最大交通密度；所述历史路段通行速度饱和系数计算单元先将第i个路段预设时间区间内车辆的历史平均行驶速度vaj汇总计算第i个路段的历史路段通行速度vbi，具体计算公式为：mai表示第i个路段预设时间区间内的车辆数量，基于历史路段通行速度vbi和路段最大通行速度vcimax计算历史路段通行速度饱和系数βvi，具体计算公式为：所述历史路段通行流量饱和系数计算单元将第j个路段预设时间区间内的历史路段通行流量ltai汇总求第j个路段预设时间区间内的历史路段平均通行流量ltaej，具体计算公式为：nlj为第j个路段预设时间区间内的历史路段通行流量数量，基于第j个路段预设时间区间内的历史路段平均通行流量ltaej和对应最大通行流量ltbjmax计算历史路段通行流量饱和系数βlj，具体计算公式为：所述历史路段交通密度饱和系数计算单元将第k个路段预设时间区间内历史路段交通密度ρti汇总计算历史路段平均交通密度ρtek，具体计算公式为：nρk为第k个路段预设时间区间内历史路段交通密度数量，基于第k个路段预设时间区间内的历史路段平均交通密度ρtek和对应最大交通密度ρakmax计算历史路段交通密度饱和系数βρk，具体计算公式为：所述数据输出单元将计算所得数据发送至历史交通阻碍系数计算模块。

16、优选的，历史交通阻碍系数计算模块包括数据接收单元、数据整合单元、历史交通阻碍系数计算单元，以及数据输出单元，所述数据接收单元用于接收预设历史周期内不同路段各时间区间内的历史路段通行速度饱和系数、历史路段通行流量饱和系数、历史路段交通密度饱和系数、历史路段事故易发率，以及历史路段道路施工频率；所述数据整合单元将预设历史周期内同一路段在相同时间区间的历史路段通行速度饱和系数βvi、历史路段通行流量饱和系数βlj以及历史路段交通密度饱和系数βρk各自汇总分别计算历史路段平均通行速度饱和系数βve、历史路段平均通行流量饱和系数βle以及历史路段平均交通密度饱和系数βρe，具体计算公式如下：

17、

18、其中nβv、nβl以及nβρ分别为预设历史周期内不同路段在相同时间区间计算所得的历史路段通行速度饱和系数数量、历史路段通行流量饱和系数数量以及历史路段交通密度饱和系数数量；所述历史交通阻碍系数计算单元基于同一路段、同一时间区间的历史路段平均通行速度饱和系数βve、历史路段平均通行流量饱和系数βle、历史路段平均交通密度饱和系数βρe、历史路段事故易发率ys，以及历史路段道路施工频率hs计算历史交通阻碍系数ztc，具体计算公式为：

19、其中a1、a2、a3为常数系数，a1>0、a2>0、a3>0；所述数据输出单元将计算出来的预设历史周期内第i个路段、第j个时间区间的历史交通阻碍系数ztcij发送至交通阻碍系数预测模块。

20、优选的，交通阻碍系数预测模块包括历史交通阻碍系数接收单元、偏差设定单元、预期交通阻碍系数波动区间确定单元，以及数据输出单元，所述历史交通阻碍系数接收单元用于接收预设历史周期内第i个路段、第j个时间区间的历史交通阻碍系数ztcij；所述偏差设定单元用于设定第i个路段、第j个时间区间的交通阻碍系数预测偏差θaij；所述预期交通阻碍系数波动区间确定单元基于预设历史周期内第i个路段、第j个时间区间的历史交通阻碍系数ztcij和设定的第i个路段、第j个时间区间的交通阻碍系数预测偏差θaij确定第i个路段、第j个时间区间的预期交通阻碍系数波动区间uij[ztcij-θaij,ztcij+θaij]；所述数据输出单元用于输出第i个路段、第j个时间区间的预期交通阻碍系数波动区间uij[ztcij-θaij,ztcij+θaij]至预测准确率计算模块。

21、优选的，预测数据实时校正模块包括实时交通阻碍系数计算单元、交通事故损失系数确定单元、道路施工阻碍系数计算单元、预期交通阻碍系数校正单元，以及数据输出单元，所述实时交通阻碍系数计算单元用于计算第i个路段、第j个时间区间的实时交通阻碍系数ztaij；所述交通事故损失系数确定单元对交通事故按照损失程度进行分类，对应的事故级别具体为零损失事故、轻微事故、一般事故、重大事故、特大事故，对应的交通损失系数分别用λa、λb、λc、λd、λe表示，对应的最大财产损失分别用famax、fbmax、fcmax、fdmax、femax进行表示，由第i个路段、第j个时间区间的交通事故财产损失fsij可确定对应交通损失系数λsij；所述道路施工阻碍系数计算单元将第i个路段、第j个时间区间的道路施工时道路封闭宽度dkij与道路通行宽度dtij进行比较计算道路施工阻碍系数γdij，具体计算公式为：所述预期交通阻碍系数校正单元基于第i个路段、第j个时间区间的实时交通阻碍系数ztaij和历史交通阻碍系数ztcij的数值关系、交通损失系数λsij以及道路施工阻碍系数γdij对设定的第i个路段、第j+1个时间区间的预期交通阻碍系数波动区间uij+1[ztcij+1-θaij+1,ztcij+1+θaij+1]进行校正，校正后的预期交通阻碍系数波动区间上下限值分别用ztsij+1和ztxij+1进行表示，则有：

22、所述数据输出单元将校正后的交通阻碍系数预测偏差θbij+1发送至预测准确率计算模块。

23、优选的，预测准确率计算模块基于第i个路段、第j个时间区间的实时交通阻碍系数ztaij和预期交通阻碍系数波动区间uij[ztcij-θaij,ztcij+θaij]的偏差值计算预测准确率αz，具体计算公式为：

24、

25、本发明的技术效果和优点：

26、1.本发明设置了历史交通数据采集模块、历史交通数据预处理模块、历史交通数据二次处理模块，以及历史交通阻碍系数计算模块，采集预设历史周期内各路段的历史交通速度、历史通行流量、历史路段车辆停留数量，以及历史路段交通事件并对其进行一系列处理最终得到预设历史周期内同一路段、同一时间区间的历史路段平均通行速度饱和系数、历史路段平均通行流量饱和系数、历史路段平均交通密度饱和系数、历史路段事故易发率，以及历史路段道路施工频率，并进一步计算了历史交通阻碍系数，提高了交通数据的采集范围，提高了历史交通阻碍系数计算的准确度。

27、2.本发明设置交通阻碍系数预测模块以历史交通阻碍系数为标准设定偏差，得到不同路段不同时间区间的预期交通阻碍系数波动区间，设置实时交通数据监控模块用于监控不同路段的实时交通数据并将实时交通数据发送至预测数据实时校正模块，设置预测数据实时校正模块对实时交通数据进行处理计算路段在时间区间内的实时交通阻碍系数，由实时交通阻碍系数和相同时段历史交通阻碍系数的数值关系、交通损失系数以及道路施工阻碍系数对下一时间区间的预期交通阻碍系数进行校正，提高了交通阻碍系数数据预测的准确率。