[发明专利]基于流计算的交通信号控制系统搭建方法及控制系统

说明书

技术领域

本发明属于分布式控制领域，尤其涉及基于流计算的交通信号控制系统搭建方法及控制系统。

背景技术

城市交通系统是一个天然的复杂开放巨系统，涌现出的交通流具有不确定性、时变性、迟滞性等诸多复杂特性，使交通系统控制研究面临着巨大挑战。作为缓解城市交通拥堵的重要发展方向之一，区域交通信号控制旨在利用车辆检测器感知区域交通状况的基础上，经过区域交通信号控制算法的一系列计算、分析和决策，最后主要通过联网道路信号机改变信号灯运行，实现对区域交通的干预和控制。

自1963年加拿大多伦多市出现了第一套集中协调式感应控制信号系统以来，不断有新的区域交通信号控制系统被提出并应用到实际交通管理与控制中，如英国的TRANSYT、SCOOT系统，日本的STEAM、KATNET系统，澳大利亚的SCATS系统，加拿大的RTOP系统，法国的PRODYN系统，德国的MOTION系统，意大利的SPOT/UTOPIA的系统，西班牙ITACA、SANCO系统，美国的RT-TRACS、REHODS、OPAC、ACTRA、SIGOP、Quicnet/4、UTCS-3GC系统。其中，英国的TRANSYT系统、SCOOT系统以及澳大利亚的SCATS系统目前在实际中使用最为广泛，尤其TRANSYT系统更是被世界400多个城市采用。

国内对区域交通信号控制系统的研究起步相对较晚。南京城市交通控制系统(简称NUTCS)是我国自行研发的第一套实时自适应城市交通信号控制系统，由交通部、公安部和南京市共同完成的，是“七五”国家重点科技攻关项目。深圳市有关部门组织科技力量对KATNET系统、SCOOT系统、SCATS系统进行了研究分析，在此基础上自行开发了适应深圳市交通特征的SMOOTH系统。国内厂商和科研单位也搭建了一些区域交通信号控制系统，如青岛海信科技股份有限公司研发的HiCon系统，天津大学的TICS系统，上海交大的SUATS系统，吉林大学的MACS系统，同济大学的TJATCMS系统。

区域交通信号控制系统不仅仅只涉及控制算法，而且还包括内在的数据通信、处理等诸多环节以及外在丰富的人机交互，例如包括设备监控、远程控制、流量分析等，甚至需要与其它智能交通子系统进行交互，是一个复杂、大型的软件系统。然而，已有的区域交通信号控制系统研究大多只聚焦控制算法，忽略了控制系统本身的软件性能，而且出于商业等因素考虑，均较为封闭，往往只能接入厂商自家的信号控制设备，影响真正的区域交通信号控制效果。

发明内容

本发明提供一种基于流计算的交通信号控制系统搭建方法及控制系统，以实现具有低延迟、分布式、高容错和开放式的交通信号控制系统。

本发明的第一个方面是提供一种基于流计算的交通信号控制系统搭建方法，包括：

搭建用于接收、缓存和向分布式流计算系统转发的由数据采集模块发送的交通信号数据的数据接入模块的软件开发环境并设计数据接入模块；

搭建用于接收和处理所述交通信号数据的分布式流计算系统的软件环境；

设计分布式流计算系统的拓扑；

根据所述拓扑生成并向所述分布式流计算系统的各节点提交JAR包。

本发明的第二个方面是提供一种基于流计算的交通信号控制系统，包括：

数据采集模块，用于采集并向所述数据接入模块发送交通信号数据；

数据接入模块，用于接收并向分布式流计算系统转发所述交通信号数据；

分布式流计算系统，用于接收和处理所述交通信号数据。

本发明的有益效果为：

本发明基于流计算的交通信号控制系统搭建方法所搭建的交通信号控制系统，能够替代传统的区域交通信号控制系统搭建方法，而且所搭建的系统具有低延迟、分布式、高容错以及开放式的优良特性，具体的，在实施过程中能够实现在只有两个工作节点的情况下，最大的延迟不超过2ms，体现出高性能和低延迟的特性；同时，Storm框架通过跟踪和应答机制来能保证每条数据得到处理，即使某个节点突然崩溃，也能将数据重新发送给其它节点处理，具有很高的容错性。

附图说明

图1为本发明基于流计算的交通信号控制系统搭建方法实施例一的流程图；

图2为本发明基于流计算的交通信号控制系统搭建方法实施例一中分布式流计算系统的架构图；

图3为本发明基于流计算的交通信号控制系统搭建方法实施例一中通过Storm UI监测得到的系统运行图；