智慧交通中的大數(shù)據(jù)應(yīng)用研究

李佳新 張博

渤海大學(xué)工學(xué)院

智慧交通中的大數(shù)據(jù)應(yīng)用研究

李佳新 張博

渤海大學(xué)工學(xué)院

隨著社會的發(fā)展，人們生活水平的提高，城市所面臨的交通的壓力越來越大，而智能交通在緩解交通壓力方面具有很大的優(yōu)勢。智能交通中大數(shù)據(jù)的應(yīng)用將會在未來的交通中占有主導(dǎo)的作用。智能交通系統(tǒng)中的技術(shù)涉及到了計(jì)算機(jī)技術(shù)，電子信息技術(shù)以及數(shù)據(jù)傳輸技等，智能交通系統(tǒng)管理和運(yùn)輸方面可以更加精確，效率更高。本文主要是對智能交通系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，該系統(tǒng)的數(shù)據(jù)平臺是基于Hadoop技術(shù)實(shí)現(xiàn)的。

大數(shù)據(jù) 智能交通 數(shù)據(jù)平臺

在現(xiàn)今這個發(fā)展迅速的社會里，隨著社會的人口不斷的增多，社會節(jié)奏的快速發(fā)展，交通問題已經(jīng)逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)樨叫杞鉀Q的問題。城市的不斷發(fā)展使得人們對交通狀況的要求越來越高。交通堵塞，交通事故發(fā)生概率越來越高這已經(jīng)是現(xiàn)代交通中比較常規(guī)的現(xiàn)象了，采用傳統(tǒng)的交通處理方法是很難緩解這種現(xiàn)象，于是在計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展以及電子信息技術(shù)的不斷發(fā)展的背景下，實(shí)施智能交通進(jìn)行交通管理在效率上得到了很大的提高。熟悉交通的狀態(tài)問題的有效路徑有多種，但是目前最有效的方法就是從大量的歷史數(shù)據(jù)與對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理中總結(jié)規(guī)則，而對交通狀態(tài)的數(shù)據(jù)的挖掘可以通過大數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)。

1 大數(shù)據(jù)技術(shù)的概述

大數(shù)據(jù)技術(shù)就是在大量的數(shù)據(jù)中高效地選擇出比較有用的信息的一門技術(shù)。大數(shù)據(jù)技術(shù)對于大數(shù)據(jù)問題的解決中的地位扮演著是核心的地位。所以大數(shù)據(jù)技術(shù)的意義十分重大。大數(shù)據(jù)技術(shù)中主要涉及到的兩個重點(diǎn)與難點(diǎn)分別是從海量數(shù)據(jù)中獲取有用信息的有效方法；加強(qiáng)研發(fā)大數(shù)據(jù)技術(shù)的途徑。大數(shù)據(jù)技術(shù)主要涉及到的內(nèi)容有模型建立，處理數(shù)據(jù)，云儲存，存取數(shù)據(jù)，挖掘數(shù)據(jù)，

2 Hadoop技術(shù)介紹

當(dāng)數(shù)據(jù)計(jì)算的能力無法達(dá)到要求的話，可以通過使用其他的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)而不是繼續(xù)關(guān)注超級計(jì)算機(jī)的研發(fā)。大數(shù)據(jù)問題的處理需要涉及到計(jì)算機(jī)集群。在這種背景下，Hadoop技術(shù)迅速成為了大數(shù)據(jù)中的重要的大數(shù)據(jù)平臺，Hadoop是一種基于Apache的分布式框架，在計(jì)算處理的過程中比較容易用到，Hadoop可以實(shí)現(xiàn)幾臺設(shè)備同時進(jìn)行運(yùn)作，用到了計(jì)算機(jī)集群的能力，基于Hadoop技術(shù)的計(jì)算能力和儲存能力都很強(qiáng)大，雖然這個過程中有很多的設(shè)備會參與運(yùn)作，但是這些設(shè)備對于用戶而言是影藏的，用戶是不會知道其存在。

3 大數(shù)據(jù)在智能交通系統(tǒng)中的應(yīng)用

隨著社會的發(fā)展與進(jìn)步，城市所面臨的交通污染、交通擁擠以及交通安全保障問題的解決已經(jīng)迫在眉睫，只用充分對交通狀況所處的狀態(tài)進(jìn)行了解才可以對目前交通中所存在的問題進(jìn)行改善。

ITS是智能交通系統(tǒng)的簡稱，智能交通系統(tǒng)是在傳統(tǒng)意義上的交通運(yùn)輸系統(tǒng)的基礎(chǔ)上做了深入的研究并且獲得了重大的改進(jìn)。智能交通系統(tǒng)中涉及到了計(jì)算機(jī)相關(guān)的技術(shù)和通信方面的相關(guān)運(yùn)輸技術(shù)，智能交通系統(tǒng)在交通系統(tǒng)的運(yùn)輸性能方面得到了很大的提高，而且智能交通系統(tǒng)在地面網(wǎng)絡(luò)的安全性能方面以及在能源的損耗方面和環(huán)境交通環(huán)境污染也有著很大的改進(jìn)作用，智能交通系統(tǒng)的廣泛使用對于交通運(yùn)輸能力的提高是很大的幫助。智能交通系統(tǒng)中的任務(wù)就是要進(jìn)行相關(guān)車輛所處的狀態(tài)，交通的信號如何，以及公路狀況如何進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，從而進(jìn)行數(shù)據(jù)的整合，最終實(shí)現(xiàn)運(yùn)輸系統(tǒng)的改進(jìn)。

大數(shù)據(jù)可以為交通系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時分析，目前關(guān)于采集交通中的參數(shù)已經(jīng)做了很多的研究，而且也取得了很大的進(jìn)步，本文針對常見的幾種采集手段的特征進(jìn)行了比較，如表1所示。

目前的采集手段有視頻檢測器和微波的檢測器等，但是真正可以應(yīng)用到實(shí)踐中的手段不多，這是因?yàn)椴杉狞c(diǎn)提供的不是很多，而且覆蓋的范圍也是有限的，技術(shù)方面沒有達(dá)到所需要的要求，所以要想達(dá)到全面的覆蓋還需努力。

表1 交通采集技木對比

4 需求分析

大數(shù)據(jù)在智慧交通系統(tǒng)中的應(yīng)用需要動態(tài)數(shù)據(jù)，而這些數(shù)據(jù)主要包括了交通系統(tǒng)中的運(yùn)輸方面，管理方面以及道路方面的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)對于在上層的應(yīng)用的時候是很有必要的。智能交通系統(tǒng)的功能包括了指揮協(xié)調(diào)，交通軌道的運(yùn)輸以及地面交通的運(yùn)輸，還包括了監(jiān)控路網(wǎng)，對運(yùn)輸過程進(jìn)行監(jiān)測的功能，在協(xié)調(diào)指揮中主要是以協(xié)調(diào)，分析和監(jiān)測為中心的。智慧交通在大數(shù)據(jù)的平臺支撐下可以進(jìn)行日常道路上的客運(yùn)流，行業(yè)的運(yùn)輸，以及車輛運(yùn)輸?shù)乃俣冗M(jìn)行監(jiān)測。當(dāng)遇到道路狀況出現(xiàn)堵塞或者出現(xiàn)交通事故的時候，又或是是出現(xiàn)了由于天氣因素的變化而帶來的改變，基于大數(shù)據(jù)平臺的智慧交通系統(tǒng)都可以對這些問題進(jìn)行警報，而且還可以通過采取相應(yīng)的措施進(jìn)行處理?；谟?jì)算機(jī)技術(shù)以及互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，滿足群眾對交通狀況的需求，實(shí)現(xiàn)實(shí)時公交，監(jiān)測道路狀況以及，智能交通管理，這些對目前的交通問題的改善都有著重要的意義。智慧交通大數(shù)據(jù)平臺的計(jì)算和存儲需求圖如圖1所示。

圖1 慧交通大數(shù)據(jù)平臺的計(jì)算和存儲需求圖

5 智慧交通大數(shù)據(jù)平臺的總體設(shè)計(jì)

智慧交通系統(tǒng)主要是由用戶層，展現(xiàn)層，應(yīng)用層三方面組成的，其中的用戶層主要包括了業(yè)務(wù)的管理部門，社會公眾，業(yè)務(wù)決策部門以及交通運(yùn)輸企業(yè)幾個部門組成。展現(xiàn)層的組成部分分為數(shù)字廣播，熱線電話，可變信息板，網(wǎng)站以及移動的互聯(lián)網(wǎng)等構(gòu)成。與此同時應(yīng)用層的組成部分包括了智慧交通的云服務(wù)，公交智能調(diào)度云服務(wù)以及公交監(jiān)測云服務(wù)，應(yīng)用層與云服務(wù)關(guān)聯(lián)很大。關(guān)于數(shù)據(jù)資源層涉及到了智慧交通的數(shù)據(jù)庫的設(shè)計(jì)，本系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)庫包括了業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫，基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫和主題數(shù)據(jù)庫?；A(chǔ)的數(shù)據(jù)庫主要是關(guān)于車輛的數(shù)據(jù)庫信息，交通路線，站點(diǎn)數(shù)據(jù)庫。

6 功能設(shè)計(jì)

如果站在功能設(shè)計(jì)的角度上分析大數(shù)據(jù)在智能交通的應(yīng)用，可以把智能交通系統(tǒng)看成是專門供交通而設(shè)計(jì)的，所以不具有通用性。考慮到一些歷史遺留下來的因素，以往的智能交通系統(tǒng)的運(yùn)行是彼此之間相互獨(dú)立的，因此在數(shù)據(jù)這方面沒有設(shè)置一致的規(guī)范，所以這種背景下的大數(shù)據(jù)智能交通系統(tǒng)就需要迎合，建立一個具有統(tǒng)一規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)。另外由于在交通的這個領(lǐng)域中數(shù)據(jù)具有多源異構(gòu)的特點(diǎn)，在計(jì)算數(shù)據(jù)和存儲數(shù)據(jù)方面有著很高的要求，交通中所存在的歷史數(shù)據(jù)在關(guān)系到交通預(yù)測算法方面是十分重要的。所以在功能設(shè)計(jì)中需要把這些交通的歷史數(shù)據(jù)按照當(dāng)前的數(shù)據(jù)的形式進(jìn)行保存起來。最后交通系統(tǒng)中的需要包含模型的建立，這些模型主要有實(shí)時公交，道路堵塞狀況模型以及對道路交通評價的模型等等。多源異構(gòu)數(shù)據(jù)融合模型如圖2所示。

圖2 多源異構(gòu)數(shù)據(jù)融合模型

7 可視化展示

可視化展示模塊主要是進(jìn)行客流情況，公交運(yùn)營狀況，乘車刷卡狀況，以及過車數(shù)據(jù)的顯示?？梢员O(jiān)測交通的路面車速情況，客運(yùn)流的情況以及交通事故發(fā)生情況，此外當(dāng)天氣發(fā)生變化的時候可以進(jìn)行提前預(yù)報，并且將相關(guān)的信息顯示出來。通過可視化模塊可以知道交通的詳細(xì)情況，也可以對即將會發(fā)生的事情做出提前準(zhǔn)備。

8 結(jié)語

大數(shù)據(jù)中智能交通系統(tǒng)中的應(yīng)用作為一種解決交通問題的有效途徑，其在未來的空間將會極其廣闊，而且基于智慧交通系統(tǒng)的視頻監(jiān)控技術(shù)將會成為一種發(fā)展趨勢。智能交通系統(tǒng)中城市交通管理和區(qū)域管理領(lǐng)域中應(yīng)用廣泛，智能交通系統(tǒng)中的大數(shù)據(jù)運(yùn)用到了數(shù)據(jù)挖掘和處理的相關(guān)技術(shù)。

[1]曹衛(wèi)東,房薌濃.數(shù)據(jù)挖掘在智能交通系統(tǒng)曹衛(wèi)東,房薌濃.數(shù)據(jù)挖掘在智能.交通系統(tǒng)中的應(yīng)用分析[J].計(jì)算機(jī)工程,2005

[2]王靜遠(yuǎn),李超,熊璋,等.以數(shù)據(jù)為中心的智慧城市研究綜述[J].計(jì)算機(jī)研究與發(fā)展,2014

[3]岳建明，袁倫渠．智能交通發(fā)展中的大數(shù)據(jù)分析[J]．生產(chǎn)力研究,2013，06:137-138