大數(shù)據(jù)背景下的智能交通系統(tǒng)應用與平臺構建

霍明林,張　琦（遼寧科技大學,遼寧　鞍山　114051）

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大數(shù)據(jù)背景下的智能交通系統(tǒng)應用與平臺構建

霍明林,張琦
（遼寧科技大學,遼寧鞍山114051）

摘 要：智能交通系統(tǒng)的運用對于解決我國的交通問題，以及城市的發(fā)展都做出了巨大的貢獻，但是智能交通在大數(shù)據(jù)的時代背景下又面臨著一些新的問題，如何在大數(shù)據(jù)時代下充分發(fā)揮智能交通系統(tǒng)的作用是本文探討的重點，本文在研究大數(shù)據(jù)在智能交通系統(tǒng)中的應用的同時，也提出了大數(shù)據(jù)分析的平臺架構，對平臺的構建進行了相關的分析與闡述。

關鍵詞：大數(shù)據(jù)；智能交通系統(tǒng)應用；ITS；平臺

1　理論基礎

十八屆五中全會以來，經(jīng)濟社會改革不斷深入，國家在大數(shù)據(jù)領域不斷加大投入，為我國經(jīng)濟社會在新常態(tài)下的健康發(fā)展創(chuàng)造良好條件，當前我國經(jīng)濟已經(jīng)發(fā)展到了一定的程度，社會很多領域面臨持續(xù)和深入的變革，但是傳統(tǒng)的交通運輸管理模式和應用系統(tǒng)已經(jīng)越來越不適應物流行業(yè)的發(fā)展以及人們的正常交通運輸需求，特別是交通的擁堵問題已經(jīng)成為大中城市的通病。大數(shù)據(jù)時代已經(jīng)悄然到來，這是社會發(fā)展的必然結果，智能交通的發(fā)展使得各個地區(qū)的數(shù)據(jù)的采集量巨大，這些巨大的數(shù)據(jù)包含了不可估量的價值，需要我們不斷地進行挖掘和處理分析，這些都會給智能交通的發(fā)展產(chǎn)生重大的影響，將會為智能交通的發(fā)展提供新的發(fā)展機遇。

大數(shù)據(jù)可以這樣來給它下定義，采用先進的現(xiàn)代化的高速計算機的信息處理手段，對搜集的大量的信息進行有效的分析和處理，在短時間內(nèi)找到有效的信息。大數(shù)據(jù)是在傳感器以及微處理器這兩件物品的廣泛應用下而產(chǎn)生的，再加上互聯(lián)網(wǎng)在中間起到了互聯(lián)互通的作用，因而構成了數(shù)量巨大的信息源。大數(shù)據(jù)的運用相比于傳統(tǒng)數(shù)據(jù)處理手段，數(shù)據(jù)量明顯增大，查詢分析方式明顯復雜化，一般來說，大數(shù)據(jù)有四個明顯的特點：“首先就是數(shù)據(jù)的數(shù)目是巨大的，其次是數(shù)據(jù)的類型十分多樣繁雜，第三就是對于數(shù)據(jù)的處理十分迅速，最后一個就是大數(shù)據(jù)它的時效性很強，專業(yè)的術語可以終結為四個V，——Volume（數(shù)據(jù)體量大）、Variety（數(shù)據(jù)類型繁多）、Velocity （處理速度快）、Value（實時性高）[1]?！?/p>

智能交通系統(tǒng)（Intelligent Traffi c System，簡稱ITS）又稱智能運輸系統(tǒng) （Intelligent Transportation System），是用先進的科學技術（電子控制技術、計算機信息技術、數(shù)據(jù)通信技術、自動控制理論、傳感器技術、運籌學、人工智能等）有效地運用于交通運輸控制和管理，加強人、車、路三者之間的協(xié)調(diào)，形成一種提高效率、改善環(huán)境、節(jié)約能源、保障安全的綜合運輸系統(tǒng)?！爸悄芙煌ㄏ到y(tǒng)是一個復雜的綜合性系統(tǒng)，主要由公共交通系統(tǒng)(APTS)、車輛控制系統(tǒng)(AVCS)、交通信息服務系統(tǒng)(ATIS)、交通管理系統(tǒng)(ATMS)、電子收費系統(tǒng)(ETC)、貨運管理系統(tǒng)以及緊急救援系統(tǒng)(EMS)等構成[2]。”

2　大數(shù)據(jù)在智能交通系統(tǒng)中的應用

智能交通系統(tǒng)應用一些先進的手段，比如說通信與檢測，計算機等方式對傳統(tǒng)的交通運輸系統(tǒng)進行改造升級，使得系統(tǒng)的運行的效率得以增強，也能夠提升地面交通網(wǎng)絡的安全性，在環(huán)境保護上以及能源的節(jié)約上等綜合性的運輸以及管理的系統(tǒng)。在智能交通系統(tǒng)里面采用了集成的技術，這使得用戶以及系統(tǒng)的運營商和維護人員具備了更高的操作和管理運輸系統(tǒng)的能力，智能交通運輸系統(tǒng)允許利用技術手段獲取交通運輸方式以及交通基礎設施的狀態(tài)與數(shù)據(jù)，通過整合這些數(shù)據(jù)來提升智能交通系統(tǒng)的操作性。

2.1智能交通子系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)相互融合

“ 智能交通系統(tǒng)各項功能的實現(xiàn)離不開各個子系統(tǒng)相互之間的信息的共享和整合，因而實現(xiàn)各個子系統(tǒng)之間信息的融合的主要方法就是建立信息共享平臺?！边@個平臺能夠為相關的子系統(tǒng)提供所需要數(shù)據(jù)資源以及信息上的共享服務，一個完整的智能交通運輸系統(tǒng)還應該有智能的交通信息中心和管理控制中心以及車上的一些智能設施和道路上的檢測設備等等一些交通基礎設施。它可以實現(xiàn)城市里面交通信息的規(guī)范化，包括各信息的性質(zhì)、功能以及傳送的方式上，形成有效的信息流通機制，形成有效的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，對共享的數(shù)據(jù)可實現(xiàn)存儲整合以及管理的功能。

通過利用大數(shù)據(jù)的相關功能，這些共享的數(shù)據(jù)能夠從不斷變化的智能交通的各個子系統(tǒng)里面的數(shù)據(jù)信息提取出來，實現(xiàn)不同地區(qū)、不同領域的數(shù)據(jù)庫進行綜合，把歷史數(shù)據(jù)遷移到大數(shù)據(jù)的平臺上，還應該保持數(shù)據(jù)的完整性以及數(shù)據(jù)之間相互關系的可理解性，同樣的，可以根據(jù)各個子系統(tǒng)的不同需求以及相互之間的相互關系為客戶提供相應的數(shù)據(jù)信息方面的服務，組織內(nèi)部的存儲的相關數(shù)據(jù)實現(xiàn)直接輸出，其他的子系統(tǒng)的存儲的相關的數(shù)據(jù)要由信息的共享平臺來提供相關的查詢功能。

2.2信息采集技術下的大數(shù)據(jù)的運用

智能交通的根本還是對于數(shù)據(jù)的處理和運用，智能交通系統(tǒng)里面的各個系統(tǒng)的功能都離不開對大量的數(shù)據(jù)的獲取，整理分析以及預測，離不開科學管理的手段來實現(xiàn)，在交通參數(shù)里面，平均的汽車速度，平均的車道的占有率以及道路上的車流量和車速等等都是很重要的參數(shù)。當前正處于大數(shù)據(jù)快速發(fā)展的時代，智慧交通實現(xiàn)不同實時數(shù)據(jù)系統(tǒng)的集成，常見的汽車車載導航系統(tǒng)的大量使用，路上的交通信號設施以及全球定位，通過實現(xiàn)停車引導以及信息系統(tǒng)和天氣信息系統(tǒng)的結合，實現(xiàn)了人車在任何時間和時間點上的連接，然后通過如基于IPv6 的交通信息采集系統(tǒng)等系統(tǒng)來采集數(shù)據(jù)信息，可以實現(xiàn)有效的分析交通的狀態(tài)和交通行為，實現(xiàn)多個系統(tǒng)數(shù)據(jù)的融合，提升決策的水平和效率，對于突發(fā)事件的處理提供了良好的條件，交通管理和服務在運行的時候，就有了大量可靠的事實數(shù)據(jù)作為參考，對于交通行為預測的精度實現(xiàn)大幅度的提升，如利用信息采集系統(tǒng)采集路網(wǎng)交通狀態(tài)信息、車輛位置信息、突發(fā)事故信息等信息，為交通指揮中心和司機提供信息交流及數(shù)據(jù)分析，保證行車路線的合理分配和控制交通流。

3　大數(shù)據(jù)分析的智能交通系統(tǒng)平臺架構及存在的問題

大數(shù)據(jù)背景下的智能交通系統(tǒng)平臺有三個部分構成，分別是交通數(shù)據(jù)的信息采集與接入模塊、交通數(shù)據(jù)分析與處理模塊，交通數(shù)據(jù)的決策與應用模塊。

3.1當前智能交通系統(tǒng)普遍存在的問題

智能交通系統(tǒng)的應用對于傳統(tǒng)交通系統(tǒng)的改善確實有了很大的提升，但是智能交通系統(tǒng)在運用的時候還普遍存在一些問題。

3.1.1我國在推動產(chǎn)學研相關領域有所欠缺

歐美發(fā)達國家的智能交通系統(tǒng)的相關的項目已經(jīng)實現(xiàn)高度的產(chǎn)業(yè)化了，而我們國家在大數(shù)據(jù)智能交通相關領域還遠遠沒有形成產(chǎn)業(yè)式的運作，那些在國家的扶持下的智能交通領域項目產(chǎn)業(yè)化后投入應用的很少，雖然我國當前涉及到智能交通系統(tǒng)領域的企業(yè)數(shù)目已經(jīng)十分龐大了，也已經(jīng)有幾千家的規(guī)模了，但是這些企業(yè)從事的都是系統(tǒng)的集成工作，沒有太高的技術水平，企業(yè)缺乏技術創(chuàng)新的能力，沒有形成有規(guī)模和品牌影響力的能主導未來方向的實力企業(yè)，這是當前我們急需解決的問題。

3.1.2智能車載信息服務的欠缺

精度比較高的交通數(shù)據(jù)的獲取技術在國際上也是剛剛發(fā)展起來，同樣的城市道路行駛感知技術也才起步時間不是很長，我們國家和歐美發(fā)達國家在此領域的差距也是十分明顯的，我們的智能車載信息服務綜合水平更是處于起步階段，在應用技術上一般是依靠外國進口的技術，我國智能交通領域的基于多傳感器的復雜駕駛環(huán)境的感知技術；輔助安全技術（主要是給用戶提升安全和舒適度的，能增強感官的性能）；“基于網(wǎng)絡的三維式的全景導航技術；以及具體的基于網(wǎng)絡大數(shù)據(jù)平臺的綜合性的車載信息服務等技術和國外有著明顯的差距”[4]。

3.1.3智能車路協(xié)同技術上的不足

當前在國內(nèi)，人車以及路的協(xié)同控制的機理，車載和路側信息資源的優(yōu)化配置等基礎理論的研究尚未開展，在環(huán)境的有效的感知方面，特別是在車輛在高速的運行的時候，對那些距離比較遠的環(huán)境的感知，以及在傳感器網(wǎng)絡化的情況下的相關環(huán)境的感知還沒有很有效的手段，當前的車載信息還不能夠?qū)崿F(xiàn)有效的交互管理以及優(yōu)化，車與車之間以及車與路之間的協(xié)同交互通信的基礎技術十分的缺乏，當前我國的車路協(xié)同的標準規(guī)范體系還沒有能夠建立。

3.1.4智能化交通控制技術主要是靠進口

我們在智能交通系統(tǒng)領域所使用的交通控制系統(tǒng)產(chǎn)品幾乎都是靠外國進口的典型產(chǎn)品包括SCOOT，SCATS以及RHODES系統(tǒng)。這些關鍵技術都是在遵照外國的交通模式下和外國的交通的特點來進行設計開發(fā)的，具備點控以及線控的功能，和中國的混合型的交通模式是不能實現(xiàn)良好的兼容的，特別是當前我國很多的大城市交通網(wǎng)絡異常的復雜，車流的密度很大，急需建立起來本地以及更大范圍的分級管理的控制體系，實現(xiàn)區(qū)域的交通智能化控制是我國在智能交通領域發(fā)展的新的方向，因此，面對此情況，我們要早日擺托對外國智能交通控制系統(tǒng)的依賴性，支持我們國家本土相關企業(yè)的成長和發(fā)展。

3.2大數(shù)據(jù)背景下的智能交通系統(tǒng)應對之策

3.2.1加強交通信息化水平與推進產(chǎn)學研的發(fā)展

積極推進交通信息化水平建設，打造車聯(lián)網(wǎng)和路聯(lián)網(wǎng)下的多維式的智能交通系統(tǒng)信息網(wǎng)絡技術，著重提升車輛電子標簽，高可信交通信息獲取設備以及基于新一代傳感器網(wǎng)絡的車聯(lián)網(wǎng)和路聯(lián)網(wǎng)技術等，同時政府加大推進產(chǎn)學研的發(fā)展，積極發(fā)展在國家智能交通產(chǎn)業(yè)技術創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟框架下的企業(yè)間的合作力度，提升我國智能交通系統(tǒng)的整體實力。

3.2.2提升交通運輸系統(tǒng)的效能和交通服務的水平

通過網(wǎng)絡的資源配置以及結構的優(yōu)化技術和一體化的無縫銜接運輸組織技術來協(xié)同提高交通運輸系統(tǒng)的綜合效能，實現(xiàn)構建布局合理化分工明確的交通運行以及服務系統(tǒng)，真正實現(xiàn)優(yōu)勢互補和各系統(tǒng)的順暢銜接，進一步提升和開發(fā)高效便捷的公眾出行所需的智能化服務技術，比如多方式實時交通信息發(fā)布服務技術和公交運營智能化技術等[5]。

3.2.3大力發(fā)展智能交通控制技術

智能車路協(xié)同技術在一段時間內(nèi)會引領智能交通的發(fā)展方向，在此領域的發(fā)展程度將決定我國智能交通系統(tǒng)整體的實力，是我們應大力加強的技術高地。汽車安全多系統(tǒng)協(xié)同控制技術是能夠提升汽車的綜合安全性能的新技術，在汽車安全領域的差距也是我國目前和世界上領先的智能交通系統(tǒng)國家的主要差距所在，我國還沒能真正掌握有效支撐汽車安全多系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制的先進安全汽車技術體系，對于這一前沿技術還需要進一步消化吸收和創(chuàng)新。

3.2.4提升大城市區(qū)域交通控制水平

智能交通系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)重要的技術支撐是大城市下的區(qū)域交通控制技術，外國在大范圍下的交通信號控制系統(tǒng)已經(jīng)發(fā)展的比較成熟，形成了完整的測試標準和體系，相關的交通仿真軟件也已經(jīng)實現(xiàn)商品化的階段，我們在此仍需不斷加強，在關鍵技術上仍需加大科研力度，逐漸擺脫依靠進口的局面，我們國家動態(tài)信息采集系統(tǒng)缺乏，大部分交通信號屬于單點控制，水平落后，交通運行不夠通暢區(qū)域交通效率優(yōu)化，因此我們要提升區(qū)域交通效能評估和仿真等關鍵技術，這是我們提升大城市區(qū)域交通控制水平有待突破的重點。

4　結語

智能交通系統(tǒng)規(guī)模十分龐大，集合了多元化的技術手段，涵蓋的領域廣泛，涉及到了眾多的子系統(tǒng)，本文構建的智能交通系統(tǒng)能夠?qū)Τ鞘械慕煌顩r進行有效的管理和控制，有利于城市基礎設施的完善，大數(shù)據(jù)技術實現(xiàn)在智能交通領域的運用，已經(jīng)能夠充分表明數(shù)據(jù)挖掘以及大數(shù)據(jù)處理技術的優(yōu)越性，利用這些先進的技術收單實現(xiàn)交通信息的數(shù)據(jù)融合和數(shù)據(jù)平臺的搭建，能夠有效應對當前交通信息膨脹繁冗的問題，也有助于解決信息使用者的信息的孤島問題，對于基礎設施的靈活建設以及交通資源的合理分配等問題都提供了很好的解決手段，可以有效提升智能交通的運作效率。

參考文獻：

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[5]周為鋼，楊良懷，潘建等.論智能交通大數(shù)據(jù)處理平臺之構建[C].第八屆中國智能交通年會論文集，2013:18-22.

DOI:10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.03.104