城市智慧交通系統(tǒng)總體架構(gòu)設(shè)計(jì)

谷國棟 陳偉

摘 要：智慧交通是智慧城市建設(shè)體系中一個(gè)重要的分支，是由無數(shù)個(gè)子系統(tǒng)平臺組成的綜合交通信息處理服務(wù)系統(tǒng)，是城市進(jìn)一步發(fā)展、解決交通問題、提高經(jīng)濟(jì)實(shí)力的重要手段。本文在介紹智慧交通的背景基礎(chǔ)上，探討了智慧交通系統(tǒng)的整體架構(gòu)設(shè)計(jì)，并重點(diǎn)分析了公共數(shù)據(jù)與服務(wù)支撐平臺在整體系統(tǒng)中的核心作用，可為相關(guān)建設(shè)者提供借鑒。

關(guān)鍵詞：智慧交通 智慧城市 公共數(shù)據(jù) 服務(wù)平臺

中圖分類號：TP399 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2018）08（a）-0007-02

新一輪信息技術(shù)及產(chǎn)業(yè)改革的到來，需要我們積極地去探索和建立引領(lǐng)經(jīng)濟(jì)模式新發(fā)展的體制和方式。“綜合交通、智慧交通、平安交通、綠色交通”戰(zhàn)略方案是我國“十三五”期間綜合交通運(yùn)輸體系發(fā)展的總目標(biāo)，而智慧交通是該建設(shè)的核心目標(biāo)。

1 智慧交通介紹

1.1 現(xiàn)狀

隨著我國城市化的推進(jìn)步伐不斷加快，道路擁擠、私家車的不斷增多都給城市交通系統(tǒng)帶來了巨大的壓力，嚴(yán)重阻礙了城市的進(jìn)一步發(fā)展。而目前城市交通發(fā)展中普遍存在運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)落后、公共服務(wù)水平低、行業(yè)運(yùn)行監(jiān)管能力不足等問題。盲目擴(kuò)寬城市道路以及增加公共交通工具等方式，并不能從根本上解決當(dāng)前面臨的交通問題[1]。大數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)和云計(jì)算技術(shù)的崛起為當(dāng)前的交通難題提供了新的解決思路，而“智慧交通”正是在當(dāng)前物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展基礎(chǔ)上提出的新的解決方案。

1.2 概述

智慧交通將物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等新技術(shù)整合到整個(gè)交通服務(wù)系統(tǒng)中，幫助建立一個(gè)范圍更廣、應(yīng)用領(lǐng)域更全的綜合交通體系。智慧交通不僅可以提高交通運(yùn)行效率、減少交通事故、解決部分環(huán)境污染，而且可以促進(jìn)交通服務(wù)體系的信息化、智能化、社會化、合理化建設(shè)[2]。有助于高效發(fā)揮交通基礎(chǔ)設(shè)施的性能，提高交通運(yùn)輸系統(tǒng)的運(yùn)行效率和整體服務(wù)水平，為公眾的出行提供高效、安全、便捷、舒適的服務(wù)。

2 智慧交通總體架構(gòu)

2.1 系統(tǒng)架構(gòu)

智慧交通系統(tǒng)整體采用SOA（Service-Oriented Architecture，簡稱面向服務(wù)的架構(gòu)），是一種粗粒度、松耦合的服務(wù)架構(gòu)。在開放性上，服務(wù)之間可以通過簡單、精確定義的適配器進(jìn)行通訊，不涉及底層編程適配器和通訊模型。在兼容性上，系統(tǒng)設(shè)計(jì)具有良好的互聯(lián)、互操作和升級能力，可做到各系統(tǒng)無縫功能的開放性擴(kuò)展。在性能上，可根據(jù)需求進(jìn)行縱向和橫向的功能擴(kuò)張，具有較強(qiáng)的系統(tǒng)安全性和災(zāi)難恢復(fù)能力。在安全性上，系統(tǒng)設(shè)備選用目前的主流產(chǎn)品，可以保證系統(tǒng)的高質(zhì)量和高穩(wěn)定性，能夠在惡劣的環(huán)境下正常工作。系統(tǒng)各個(gè)部分設(shè)計(jì)故障警報(bào)及處理方案，以保證系統(tǒng)的快速恢復(fù)性[3]。

從圖1中我們可以看出，智慧交通系統(tǒng)包括公共數(shù)據(jù)與服務(wù)支撐平臺、交通類智慧應(yīng)用子系統(tǒng)、共享數(shù)據(jù)庫三大板塊。

2.2 核心模塊功能

公共數(shù)據(jù)與服務(wù)支撐平臺是整個(gè)智慧交通系統(tǒng)的核心，主要實(shí)現(xiàn)不同應(yīng)用子系統(tǒng)之間的資源共享和業(yè)務(wù)協(xié)同，不僅可以避免交通子系統(tǒng)重復(fù)投資建設(shè)、資源浪費(fèi)，而且還可以支撐智慧交通系統(tǒng)正常持續(xù)的運(yùn)行和管理。智慧應(yīng)用包括交通管控、路邊停車、電子站牌、移動執(zhí)行、交通誘導(dǎo)、路況監(jiān)控等各類子系統(tǒng)。各應(yīng)用子系統(tǒng)擁有獨(dú)立的數(shù)據(jù)庫，且可以與公共數(shù)據(jù)與服務(wù)支撐平臺的數(shù)據(jù)庫進(jìn)行數(shù)據(jù)交換服務(wù)。共享數(shù)據(jù)庫存儲了整個(gè)智慧交通系統(tǒng)的所有數(shù)據(jù)，響應(yīng)速度快、支持多種數(shù)據(jù)格式、處理能力強(qiáng)，可實(shí)現(xiàn)全天候的數(shù)據(jù)交換服務(wù)[4]。

公共數(shù)據(jù)與服務(wù)支撐平臺的功能主要體現(xiàn)在3個(gè)方面：一是作為智慧交通各子系統(tǒng)公共數(shù)據(jù)進(jìn)出的通道，可以實(shí)現(xiàn)整體系統(tǒng)內(nèi)公共數(shù)據(jù)的交換、清洗、整合和加工等服務(wù)；二是幫助實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)公共數(shù)據(jù)的組織、編目、管理以及應(yīng)用績效評估等任務(wù)；三是實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)中公共數(shù)據(jù)的共享，為政府專用網(wǎng)絡(luò)和公共網(wǎng)絡(luò)上的各類交通子系統(tǒng)，提供共享數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)服務(wù)、時(shí)空信息承載服務(wù)以及基于數(shù)據(jù)挖掘的決策知識服務(wù)等[5]。

3 公共數(shù)據(jù)與服務(wù)支撐平臺設(shè)計(jì)

3.1 平臺數(shù)據(jù)處理流程

公共數(shù)據(jù)與服務(wù)支撐平臺側(cè)重于在各個(gè)系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)交換與共享、二次分析挖掘，以及提供運(yùn)營指揮系統(tǒng)前端界面化的展示數(shù)據(jù)。平臺圍繞數(shù)據(jù)交換而設(shè)計(jì)，重點(diǎn)發(fā)揮的是數(shù)據(jù)采集與傳輸，以及業(yè)務(wù)響應(yīng)服務(wù)，由數(shù)據(jù)采集與交換平臺、數(shù)據(jù)管理平臺、數(shù)據(jù)服務(wù)平臺、前端應(yīng)用平臺4個(gè)子平臺組成。

數(shù)據(jù)采集平臺對各子系統(tǒng)的每一次數(shù)據(jù)交換請求，計(jì)算與數(shù)據(jù)報(bào)特征相匹配的數(shù)據(jù)路由，按照路由的定義順序調(diào)用相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理服務(wù)，以此來達(dá)到數(shù)據(jù)庫之間數(shù)據(jù)信息的共享傳遞。數(shù)據(jù)交換平臺能夠處理內(nèi)部不同業(yè)務(wù)系統(tǒng)間、內(nèi)部與外部單位之間各種業(yè)務(wù)系統(tǒng)間的信息交換，順應(yīng)了信息共享發(fā)展趨勢。

數(shù)據(jù)管理平臺是整個(gè)公共數(shù)據(jù)與服務(wù)支撐平臺的核心，由元數(shù)據(jù)存儲和數(shù)據(jù)倉庫兩個(gè)部分組成。元數(shù)據(jù)存儲是從各業(yè)務(wù)系統(tǒng)獲取相關(guān)數(shù)據(jù)后以原始的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行存儲，而數(shù)據(jù)庫不能識別的數(shù)據(jù)格式需要進(jìn)行轉(zhuǎn)換，從而符合數(shù)據(jù)庫存儲標(biāo)準(zhǔn)。數(shù)據(jù)倉庫部分則是基于各業(yè)務(wù)系統(tǒng)元數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)，對數(shù)據(jù)進(jìn)行校驗(yàn)、清洗、轉(zhuǎn)換、歸檔等操作。這部分操作需要對數(shù)據(jù)的有效性進(jìn)行鑒定，對符合要求的數(shù)據(jù)根據(jù)數(shù)據(jù)模型標(biāo)準(zhǔn)按照主題域進(jìn)行歸檔，保存至數(shù)據(jù)倉庫的物理存儲結(jié)構(gòu)。

數(shù)據(jù)服務(wù)平臺由用戶統(tǒng)一身份認(rèn)證管理和接口服務(wù)系統(tǒng)兩個(gè)部分組成。統(tǒng)一身份認(rèn)證通過集中管理不同子應(yīng)用的用戶身份存貯方式和認(rèn)證方式，實(shí)現(xiàn)用戶在所有子平臺中身份一致，子應(yīng)用不需要再額外的浪費(fèi)資源去關(guān)心用戶的身份認(rèn)證過程。接口服務(wù)系統(tǒng)根據(jù)要求設(shè)計(jì)符合國家計(jì)算機(jī)行業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的接口信息，實(shí)現(xiàn)平臺獨(dú)有的數(shù)據(jù)、時(shí)空信息承載、專題數(shù)據(jù)挖掘等一系列服務(wù)功能。

前端應(yīng)用平臺主要圍繞數(shù)據(jù)分析、報(bào)表、查詢、數(shù)據(jù)挖掘以及各種基于交通管理數(shù)據(jù)存儲技術(shù)為主題開發(fā)的一系列應(yīng)用。

3.2 平臺技術(shù)要求

作為一個(gè)中小型規(guī)模城市智慧交通系統(tǒng)的核心，公共數(shù)據(jù)與服務(wù)支撐平臺在以下幾個(gè)方面有著很高的技術(shù)要求。

（1）平臺通過交換系統(tǒng)從各個(gè)離散的子系統(tǒng)中獲取路況、地理空間、違停執(zhí)法、流量監(jiān)控等交通數(shù)據(jù)，依次經(jīng)過數(shù)據(jù)比對、清洗等技術(shù)手段處理后，存入智慧交通公共數(shù)據(jù)庫中。

（2）平臺依托元數(shù)據(jù)、交換數(shù)據(jù)、安全數(shù)據(jù)和管理數(shù)據(jù)等支撐數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對公共數(shù)據(jù)庫的有效管理。同時(shí)通過對數(shù)據(jù)庫服務(wù)的封裝，發(fā)布對應(yīng)的接口規(guī)范，以標(biāo)準(zhǔn)接口服務(wù)方式實(shí)現(xiàn)交通類智慧應(yīng)用對智慧交通公共數(shù)據(jù)庫資源的訪問。

（3）通過集成第三方提供的時(shí)空信息承載、專題數(shù)據(jù)分析及挖掘等服務(wù)組件，提供給各種交通類智慧應(yīng)用統(tǒng)一的接入方式。同時(shí)也提供給應(yīng)用開發(fā)商接口服務(wù)，支持開發(fā)者將平臺提供的服務(wù)集成到自己的業(yè)務(wù)系統(tǒng)，以及開發(fā)基于公共信息平臺的應(yīng)用系統(tǒng)等。

（4）平臺提供優(yōu)惠管理、系統(tǒng)管理、應(yīng)用管理及日志管理模塊功能，以接口的方式對外提供服務(wù)，滿足其他模塊的功能開發(fā)。按照標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一性原則發(fā)布平臺的接口與服務(wù)，為實(shí)現(xiàn)不同平臺之間的互聯(lián)互通奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

4 結(jié)語

智慧交通是智慧城市體系中最重要的部分之一，通過將先進(jìn)的計(jì)算機(jī)科學(xué)、大數(shù)據(jù)云計(jì)算、人工智能等技術(shù)進(jìn)行整合，以城市發(fā)展需求為導(dǎo)向，努力推動智慧城市的發(fā)展與建設(shè)。智慧交通公共數(shù)據(jù)與服務(wù)支撐平臺作為維持各平臺之間聯(lián)系的橋梁，起著信息資源共享、多功能業(yè)務(wù)協(xié)同合作的作用。不僅可以強(qiáng)化城市綜合信息服務(wù)、提升交通整體運(yùn)行效率，還可以創(chuàng)新行業(yè)運(yùn)行管理新模式，優(yōu)化行業(yè)監(jiān)管與科學(xué)決策。

參考文獻(xiàn)

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