大數(shù)據(jù)技術(shù)在智慧交通系統(tǒng)構(gòu)建中的應(yīng)用研究

賴武軍

（江西環(huán)境工程職業(yè)學(xué)院 江西 贛州 341000）

1 引言

目前，在運輸業(yè)務(wù)的所有領(lǐng)域和區(qū)域，信息發(fā)展仍然是不平衡、不協(xié)調(diào)、不深入和不可持續(xù)的。資源分享、連接和業(yè)務(wù)協(xié)同作用方面的困難嚴(yán)重限制了運輸?shù)目沙掷m(xù)發(fā)展，導(dǎo)致基本信息共享能力薄弱，缺乏全面的應(yīng)用程序，信息服務(wù)質(zhì)量問題日益嚴(yán)重，大數(shù)據(jù)技術(shù)可改善上述問題。

2 智慧交通系統(tǒng)功能需求分析

關(guān)于公共出行旅行的需求，人們通常希望通過一個運輸系統(tǒng)縮短旅行時間，增加旅行的便利性。當(dāng)涉及復(fù)雜的換乘訂單時，出行人員希望智能運輸系統(tǒng)能夠一次性完成所有訂單，簡化手續(xù)。例如，城市之間的旅行需要不同的交通方式，有出租車、高鐵、飛機等，公眾期望智能系統(tǒng)只生成一個訂單即可。就企業(yè)或公司的需要而言，采用一種智能運輸系統(tǒng)，將不同旅行平臺上的服務(wù)連接起來，并向旅客提供全面、迅速和安全地服務(wù)，從而增加了旅客的數(shù)量[1]。政府各部門利用智能運輸系統(tǒng)平臺進入旅客運輸?shù)乃须A段，有助于對行業(yè)進行監(jiān)督，為旅客提供良好的服務(wù)，同時確保旅行信息的安全性、可靠性和可追溯性。比如針對某一地區(qū)設(shè)計智慧交通系統(tǒng)，系統(tǒng)架構(gòu)見圖1。

圖1 智慧交通系統(tǒng)架構(gòu)圖

3 大數(shù)據(jù)技術(shù)建立智慧交通系統(tǒng)實例

3.1 智能地圖導(dǎo)航

我們生活在一個信息技術(shù)如此先進的時代，所有人都從因特網(wǎng)的巨大數(shù)據(jù)中受益，無論是有形的還是無形的。大數(shù)據(jù)技術(shù)在智能交通運輸中也有許多應(yīng)用的例子。在人們的日常生活中會常常用到導(dǎo)航，現(xiàn)在只需要一部手機，甚至都可以環(huán)游世界，導(dǎo)航系統(tǒng)能夠規(guī)劃路線，讓出行的人知道如何乘坐地鐵，也能將道路狀況清楚地告訴我們，智能交通中應(yīng)用大量的數(shù)據(jù)信息技術(shù)，使人們的出行更容易。

3.2 交通違法管制

馬路上的攝像頭隨處可見，這是大數(shù)據(jù)技術(shù)在交通中應(yīng)用的一個典型例子。道路交通當(dāng)局能夠?qū)崟r管理在公路上行駛的車輛，這可以防止違反交通規(guī)則的行為。因為交通管理系統(tǒng)在實時監(jiān)視著司機存在的違反交通規(guī)則的行為，無論是闖紅燈或改變車道，都能精準(zhǔn)地找到違規(guī)者，并采取相應(yīng)的懲罰措施。

3.3 偵查可疑犯罪車輛

應(yīng)用大數(shù)據(jù)技術(shù)可以有效地協(xié)助警察偵查可疑和犯罪車輛，大數(shù)據(jù)系統(tǒng)可以根據(jù)警方提供的車輛行駛情況信息，自動識別同一車輛的交通軌跡。提供關(guān)于車輛在不同路段行駛時間的準(zhǔn)確資料，并成功地發(fā)現(xiàn)有異常路徑的車輛。將大數(shù)據(jù)用于交通執(zhí)法，大大提高了警察的執(zhí)法效率。

4 利用大數(shù)據(jù)技術(shù)建立智慧交通系統(tǒng)

智能運輸系統(tǒng)將滿足用戶的需要，利用大數(shù)據(jù)技術(shù)建立智慧交通系統(tǒng)，將根據(jù)系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的需要，整合城市運輸數(shù)據(jù)，如地面公交車、鐵路運輸、汽車運輸、自行車運輸?shù)?。再加上城市間運輸?shù)臄?shù)據(jù)資源，如民用航空、高鐵、長途運輸、飲食、住宿、購物、旅游等，利用各種先進技術(shù)，包括云計算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能，這些先進技術(shù)從數(shù)據(jù)處理、認知決策和信息安全地角度描述了所使用的主要技術(shù)和部署戰(zhàn)略，履行了諸如旅行規(guī)劃、主要路線規(guī)劃等職能，實現(xiàn)不間斷的公共運輸連接和成本支付，從而創(chuàng)造一個便于使用和可追蹤的運輸服務(wù)環(huán)境。該系統(tǒng)分為五個層次，即智能感知子系統(tǒng)、通信和網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)、環(huán)境支持子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)和認知決策子系統(tǒng)。

4.1 子系統(tǒng)具備智能感知的功能

在智能感知子系統(tǒng)中，終端的功能包括自主數(shù)據(jù)獲取、智能處理和控制以及云層協(xié)同作用。首先，系統(tǒng)借助先進的終端感知設(shè)備，收集道路網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)和各種運輸服務(wù)供應(yīng)商的其他相關(guān)互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)，為高級平臺提供了基本數(shù)據(jù)支持，同時整合了計算機、通信、儲存等功能模塊，在設(shè)計感知終端和感知網(wǎng)絡(luò)連接點時，可以進行邊際計算。此外，智能感知子系統(tǒng)提高了分配認知資源的效率，同時也提高了雙向信息交流能力，以響應(yīng)主要數(shù)據(jù)處理中心的命令。

4.2 網(wǎng)絡(luò)通信功能

在通信和網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)中，特別注意通過4G/5G、電纜/光纖、衛(wèi)星通信等方式從認知子系統(tǒng)獲得的交通異構(gòu)體數(shù)據(jù)。確保向數(shù)據(jù)處理分析分系統(tǒng)傳送信息并滿足數(shù)據(jù)處理分析系統(tǒng)的不同用戶需要。智能運輸系統(tǒng)的綜合網(wǎng)絡(luò)管理功能可以通過聯(lián)合使用4G/5G、電纜和光纖技術(shù)來實現(xiàn)遠程通信。

4.3 系統(tǒng)的環(huán)境支撐層

為了創(chuàng)造有序的運輸環(huán)境，重要的是不僅要在工作最忙期間解決過境問題，而且要簡化資源分配和路線規(guī)劃，并根據(jù)需要進行智能的路線規(guī)劃。在特殊情況下，合理規(guī)劃分配的運輸路線也是一個問題。針對基本的路線分配，可使用大數(shù)據(jù)無線感應(yīng)器，例如，數(shù)據(jù)可能會造成車輛線路和實際運輸過程中的燃料消耗問題，因此，系統(tǒng)的環(huán)境支撐層要能夠監(jiān)測這些線路的車輛的實際流動情況，并及時調(diào)整分配路線，根據(jù)天氣和路線的順序優(yōu)化車輛運輸。環(huán)境支助分系統(tǒng)提供基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)，開發(fā)環(huán)境應(yīng)用程序和業(yè)務(wù)環(huán)境，并建立開放式多平臺應(yīng)用程序?；A(chǔ)設(shè)施服務(wù)水平IAA-S整合服務(wù)器，存儲網(wǎng)絡(luò)資源，為開展綜合和集中的維護管理行動，利用滿足用戶或運輸業(yè)務(wù)需要的虛擬技術(shù)，從共享資源中挑選和包裝資源，并為不同模式創(chuàng)建智能流量數(shù)據(jù)云。

4.4 數(shù)據(jù)中心分層方案

數(shù)據(jù)中心一級包括核心數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)交換平臺、數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)庫、道路管理數(shù)據(jù)庫、應(yīng)急資源數(shù)據(jù)庫、決策支助數(shù)據(jù)庫等。該中心還包括一個交互交換平臺，在該平臺的支持下，各個數(shù)據(jù)庫完成數(shù)據(jù)交換和數(shù)據(jù)處理分析[2]。數(shù)據(jù)交換平臺，使數(shù)據(jù)庫之間的信息相互作用，滿足使用需要，在分享信息的條件下，操作系統(tǒng)平衡分析資料。利用數(shù)據(jù)提取、模型分析和數(shù)據(jù)預(yù)測等分析方法和工具來優(yōu)化信息和決策。智能運輸系統(tǒng)中關(guān)于海量多來源異構(gòu)體的數(shù)據(jù)儲存、管理、整合和綜合分析是分系統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心，其功能從取得原始數(shù)據(jù)到獲取原始數(shù)據(jù)不等。通過各種計算手段將“數(shù)據(jù)”轉(zhuǎn)換為“知識”，為其他認知決策分系統(tǒng)建立一個數(shù)據(jù)庫，并最終合理利用交通數(shù)據(jù)。支持橫向云層協(xié)同功能，建立數(shù)據(jù)和知識中心結(jié)構(gòu)。在整個過程中積極獲取、傳輸、儲存、處理和應(yīng)用數(shù)據(jù)，從而提高使用這些數(shù)據(jù)的效率和價值。

4.5 中央一級服務(wù)方案

智慧交通服務(wù)中心是城市運輸?shù)木C合業(yè)務(wù)服務(wù)平臺的基地，主要由綜合交通信息中心、呼叫服務(wù)中心和緊急交通管制服務(wù)中心組成：（1）綜合交通信息中心，綜合關(guān)于運輸服務(wù)、一般工業(yè)信息和所有媒體實時傳播的信息。通過數(shù)據(jù)中心層和應(yīng)用程序的數(shù)據(jù)處理，向綜合調(diào)度中心傳送信息。包括關(guān)于旅行規(guī)劃的信息、關(guān)于公共交通的信息、關(guān)于出租車的信息、關(guān)于長途客運的信息、關(guān)于公路網(wǎng)的信息、關(guān)于公路管理的信息、關(guān)于司機的信息[3]。（2）呼叫服務(wù)中心，是用戶與運輸系統(tǒng)之間的一個互動平臺，可以通過電話、因特網(wǎng)進入服務(wù)中心，提供關(guān)于停車獎勵、航運、氣象等方面的信息，滿足預(yù)警、援助等方面的信息需要。（3）交通緊急情況管理服務(wù)中心，使用決策咨詢系統(tǒng)，如動態(tài)模擬預(yù)測系統(tǒng)、動態(tài)預(yù)警系統(tǒng)和應(yīng)急準(zhǔn)備咨詢系統(tǒng)，以確保在特殊情況下作出迅速反應(yīng)。

5 結(jié)語

綜上所述，利用大數(shù)據(jù)技術(shù)建立智慧交通系統(tǒng)，所建立的子系統(tǒng)具備智能感知的功能，能實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通信，并保證信息的安全。所設(shè)計的中央一級服務(wù)方案，可在特殊情況下作出迅速應(yīng)急反應(yīng)，數(shù)據(jù)中心分層方案可提高數(shù)據(jù)利用的效率和價值。