云計(jì)算技術(shù)在智慧交通中的應(yīng)用研究

張 勇 王 海 劉思陽(yáng)

1.陸軍軍事交通學(xué)院學(xué)員五大隊(duì)研究生隊(duì)，天津 300161；2.陸軍軍事交通學(xué)院聯(lián)合投送系，天津 300161

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、電子傳感技術(shù)、控制技術(shù)和通信技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)在交通運(yùn)輸領(lǐng)域的集成應(yīng)用，交通運(yùn)輸?shù)墓芾砟Ｊ较蛑悄芑?、網(wǎng)絡(luò)化、一體化方向發(fā)展。云計(jì)算技術(shù)提供了一種新的信息處理和服務(wù)模式，具有數(shù)據(jù)處理效率高、資源共享率高、擴(kuò)展性強(qiáng)等諸多優(yōu)點(diǎn)，尤其在計(jì)算和信息處理方面具有極大的優(yōu)勢(shì)，在智慧交通領(lǐng)域的應(yīng)用必然成為趨勢(shì)。

1 云計(jì)算技術(shù)與智慧交通概述

1.1 云計(jì)算技術(shù)

從2006年Google首次提出云計(jì)算概念起，經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，云計(jì)算在各個(gè)領(lǐng)域都有了廣泛應(yīng)用，形成了多種服務(wù)模式和部署模式。云計(jì)算并不是一種新技術(shù)，而是硬件技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展到一定階段出現(xiàn)的新技術(shù)模型，包括網(wǎng)格計(jì)算、分布式計(jì)算、并行計(jì)算、效用計(jì)算、網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)、虛擬化、負(fù)載均衡等技術(shù)。云計(jì)算通過(guò)虛擬化技術(shù)將計(jì)算資源池化，利用網(wǎng)絡(luò)把多個(gè)成本相對(duì)較低的計(jì)算實(shí)體整合成一個(gè)具有強(qiáng)大計(jì)算能力的系統(tǒng)，并借助SaaS、PaaS、IaaS等先進(jìn)的商業(yè)模式把計(jì)算能力分布到終端用戶(hù)手中，以更小的資源粒度向使用者提供服務(wù)。

云計(jì)算技術(shù)將終端與信息分離，方便很好地管理云中的信息。用戶(hù)的應(yīng)用和數(shù)據(jù)分布在不同的服務(wù)器上，即使單點(diǎn)服務(wù)器崩潰，仍然可以動(dòng)態(tài)擴(kuò)展和部署新的節(jié)點(diǎn)作為輔助資源和計(jì)算能力添加進(jìn)來(lái)，自動(dòng)處理失敗節(jié)點(diǎn)，保證應(yīng)用和計(jì)算的正常進(jìn)行。云計(jì)算平臺(tái)提供的服務(wù)基于網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行柵格狀組織，不是基于單點(diǎn)提供，能夠進(jìn)行全天候全天時(shí)實(shí)時(shí)響應(yīng)。

1.2 智慧交通

智慧交通是在智能交通的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的。智慧交通是指充分運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、自動(dòng)控制、人工智能等高新技術(shù)匯集、篩檢、融合和分析交通信息，使交通運(yùn)輸系統(tǒng)具備自我感知、自動(dòng)互聯(lián)、智能分析和綜合判斷等能力，以此充分發(fā)揮道路交通基礎(chǔ)設(shè)施效能，緩解交通壓力，提升交通系統(tǒng)運(yùn)行效率，減少交通事故，充分保證交通安全。其目標(biāo)是在現(xiàn)有交通基礎(chǔ)設(shè)施的基礎(chǔ)上，將各種高新技術(shù)與先進(jìn)的交通理論集成運(yùn)用于交通運(yùn)輸全過(guò)程中，加強(qiáng)人車(chē)路協(xié)同發(fā)展，建立一個(gè)安全、高效、環(huán)保的綜合運(yùn)輸系統(tǒng)，提升公共交通服務(wù)水平，為通暢的公眾出行和可持續(xù)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展服務(wù)。

2 云計(jì)算技術(shù)在智慧交通的應(yīng)用前景

經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的交通運(yùn)輸信息化建設(shè)，交通運(yùn)輸領(lǐng)域發(fā)展已經(jīng)取得一系列成果，先后開(kāi)發(fā)了多套信息系統(tǒng)，極大方便了交通用戶(hù)。但是各信息系統(tǒng)自成體系，這些系統(tǒng)的架構(gòu)、開(kāi)發(fā)語(yǔ)言以及數(shù)據(jù)格式各不相同，彼此無(wú)法聯(lián)通交互，各個(gè)信息系統(tǒng)比較封閉，信息共享程度不充分，信息標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，信息交換不理想，形成了一個(gè)個(gè)“信息孤島”。目前交通領(lǐng)域存在交通信息處理低效、信息不實(shí)時(shí)、交通流預(yù)測(cè)不準(zhǔn)確等一系列問(wèn)題。與傳統(tǒng)的單機(jī)和網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用模式相比，云計(jì)算具有虛擬化、高靈活性和高可靠性等特點(diǎn)。云計(jì)算平臺(tái)利用軟件實(shí)現(xiàn)硬件資源的虛擬化管理、調(diào)度及應(yīng)用，擴(kuò)展、遷移、備份等各項(xiàng)應(yīng)用操作均在虛擬化層完成。運(yùn)用虛擬化技術(shù)，通過(guò)整合交通運(yùn)輸領(lǐng)域各種業(yè)務(wù)資源、行業(yè)信息和業(yè)務(wù)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)資源的集中管理。

2.1 構(gòu)建交通云平臺(tái)

運(yùn)用云計(jì)算技術(shù)對(duì)交通運(yùn)輸系統(tǒng)數(shù)據(jù)中心進(jìn)行改造，整合各種交通信息資源，融合交通運(yùn)輸信息系統(tǒng)，使數(shù)據(jù)中心具備資源池彈性擴(kuò)張能力，提升資源利用率。采用虛擬化技術(shù)、海量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)跨平臺(tái)共享等云計(jì)算技術(shù)，接入智能監(jiān)控系統(tǒng)、公眾出行系統(tǒng)等采集前端獲取的海量交通數(shù)據(jù)，并對(duì)這些信息進(jìn)行統(tǒng)一的組織、規(guī)劃和協(xié)調(diào)，經(jīng)過(guò)篩檢、融合和分析處理后，為交通運(yùn)輸領(lǐng)域各應(yīng)用系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)支撐。構(gòu)建交通云計(jì)算服務(wù)平臺(tái)，加快整合信息系統(tǒng)，加強(qiáng)系統(tǒng)之間的信息共享，提高系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理能力，為各類(lèi)交通運(yùn)輸信息系統(tǒng)運(yùn)行提供硬件平臺(tái)、集成交互環(huán)境支撐，確保各類(lèi)信息系統(tǒng)能夠互聯(lián)、互通、互操作。在交通云平臺(tái)上部署多套應(yīng)用系統(tǒng)，共享交通云數(shù)據(jù)中心的海量交通數(shù)據(jù)，直接調(diào)用數(shù)據(jù)分析結(jié)果，構(gòu)建交通GIS平臺(tái)、交通管理及仿真決策支持系統(tǒng)、安全監(jiān)管與應(yīng)急處置平臺(tái)、物流公共信息服務(wù)系統(tǒng)、衛(wèi)星定位綜合管理與服務(wù)系統(tǒng)、公眾出行服務(wù)信息平臺(tái)和最優(yōu)路徑誘導(dǎo)系統(tǒng)等系統(tǒng)。用戶(hù)按需通過(guò)網(wǎng)絡(luò)訪問(wèn)交通云資源池，為交通參與者提供各種服務(wù)。

2.2 交通信息分析與發(fā)布

交通云計(jì)算平臺(tái)能夠?qū)崿F(xiàn)交通信息采集、處理、存儲(chǔ)、分析、調(diào)用、發(fā)布和反饋全過(guò)程的優(yōu)化，具有超強(qiáng)的計(jì)算能力、分布式存儲(chǔ)和信息共享等優(yōu)勢(shì)，可充分發(fā)揮交通基礎(chǔ)設(shè)施效能，提供全新的交通信息管理模式，實(shí)現(xiàn)交通統(tǒng)一管理和資源數(shù)據(jù)共享，為交通運(yùn)輸行業(yè)各信息系統(tǒng)提供計(jì)算服務(wù)，為交通參與者、交通管理部門(mén)提供高效和準(zhǔn)確的交通信息，為廣大用戶(hù)提供交通信息分析與發(fā)布服務(wù)，提高智慧交通系統(tǒng)信息時(shí)效性和準(zhǔn)確性。

2.3 交通指揮控制

通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)，實(shí)時(shí)監(jiān)控交通參與者的交通行為，實(shí)時(shí)采集道路狀況，如車(chē)輛行駛狀態(tài)、交通擁堵情況以及車(chē)流速度，并將交通流量、密度和擁堵?tīng)顩r等實(shí)時(shí)情況匯集至交通云平臺(tái)，借助交通云計(jì)算平臺(tái)的分布式存儲(chǔ)、動(dòng)態(tài)冗余存儲(chǔ)等技術(shù)，通過(guò)對(duì)人、車(chē)、路等綜合交通因素?cái)?shù)據(jù)的分析、處理與融合，應(yīng)用一定的交通流預(yù)測(cè)算法、基于云模型預(yù)測(cè)短時(shí)交通流，提供動(dòng)態(tài)導(dǎo)航服務(wù)和最優(yōu)路徑誘導(dǎo)信息，為交通參與者提供科學(xué)的出行路線，極大節(jié)約公民出行時(shí)間，最大程度地緩解交通擁堵，降低環(huán)境污染，提高道路交通安全和使用效率。通過(guò)地感線圈、RFID、視頻監(jiān)控等技術(shù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)各個(gè)路口各方向的交通車(chē)流量，由交通云平臺(tái)對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行集中處理，依賴(lài)實(shí)時(shí)可靠的交通流形成精確、聯(lián)動(dòng)的區(qū)域交通控制方案，統(tǒng)一調(diào)控聯(lián)網(wǎng)信號(hào)燈，實(shí)現(xiàn)基于云計(jì)算的智能交通信號(hào)控制。

2.4 交通管理預(yù)警

道路車(chē)輛通過(guò)車(chē)聯(lián)網(wǎng)等設(shè)備，將車(chē)輛地理位置、車(chē)牌信息、車(chē)主信息等車(chē)輛狀態(tài)信息實(shí)時(shí)匯集在交通云平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)車(chē)輛聯(lián)網(wǎng)在線管理。交通云平臺(tái)以服務(wù)的形式向各種用戶(hù)提供車(chē)輛信息服務(wù)，實(shí)現(xiàn)違反規(guī)章車(chē)輛的整治管理，實(shí)時(shí)保證車(chē)輛的安全。此外，基于交通云計(jì)算平臺(tái)，在任何時(shí)間、任何地點(diǎn)，應(yīng)急救援人員通過(guò)網(wǎng)絡(luò)的形式都可獲取交通應(yīng)急事件報(bào)警情況、救援資源和方案，隨時(shí)查看事故現(xiàn)場(chǎng)情況，并及時(shí)做出應(yīng)急處理，進(jìn)而控制交通事故的發(fā)展，快速恢復(fù)交通，實(shí)現(xiàn)基于交通云平臺(tái)的應(yīng)急救援在線管理。通過(guò)交通云平臺(tái)，實(shí)時(shí)預(yù)警交通突發(fā)事件，保證交通運(yùn)輸系統(tǒng)安全有序運(yùn)行。

2.5 交通規(guī)劃建設(shè)

云計(jì)算技術(shù)能適應(yīng)用戶(hù)對(duì)資源不斷變化的需求，按照用戶(hù)的應(yīng)用需求部署相應(yīng)的資源和計(jì)算能力，對(duì)虛擬資源池進(jìn)行統(tǒng)一管理，可隨時(shí)對(duì)應(yīng)用進(jìn)行擴(kuò)展，節(jié)省硬件資源開(kāi)支，減少軟硬件資源建設(shè)和維護(hù)費(fèi)用，大大降低運(yùn)營(yíng)維護(hù)成本?；诮煌ㄔ破脚_(tái)的交通基礎(chǔ)設(shè)施運(yùn)營(yíng)狀態(tài)安全檢查監(jiān)測(cè)方面，無(wú)需支付高額的費(fèi)用建立實(shí)體監(jiān)控中心，可以共享交通云計(jì)算平臺(tái)，租賃交通云計(jì)算平臺(tái)提供的各項(xiàng)服務(wù)，能大幅降低交通領(lǐng)域系統(tǒng)建設(shè)成本，實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一管理和維護(hù)，使路聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)能夠真正形成。

3 結(jié)語(yǔ)

交通云平臺(tái)可將交通管理者、交通運(yùn)營(yíng)企業(yè)和交通用戶(hù)緊密聯(lián)系起來(lái)。隨著云計(jì)算技術(shù)的日趨成熟，運(yùn)用云計(jì)算技術(shù)對(duì)交通領(lǐng)域人車(chē)路等復(fù)雜情況進(jìn)行統(tǒng)一管理，統(tǒng)籌整合各種交通運(yùn)輸資源，構(gòu)建交通云計(jì)算平臺(tái)，為智慧交通領(lǐng)域提供一種全新的服務(wù)方式，引領(lǐng)未來(lái)交通向高度智能化方向發(fā)展，實(shí)現(xiàn)安全、便捷、高效、環(huán)保的智慧交通，提升交通運(yùn)輸行業(yè)的服務(wù)水平。但是，云計(jì)算技術(shù)也面臨著一定的安全問(wèn)題，交通信息數(shù)據(jù)具有實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)、大量復(fù)雜的特點(diǎn)，如何高效處理這些非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，需要進(jìn)一步加強(qiáng)和研究。