智能網(wǎng)聯(lián)車數(shù)據(jù)中心設(shè)計與實(shí)現(xiàn)

崔岳 黃華 張明星

摘要：隨著新能源車的普及以及自動駕駛技術(shù)的到來，車聯(lián)網(wǎng)建設(shè)也成為了一項重要內(nèi)容。智能網(wǎng)聯(lián)車數(shù)據(jù)中心建設(shè)是車聯(lián)網(wǎng)建設(shè)的主要內(nèi)容之一。本文首先概述了智能網(wǎng)聯(lián)車數(shù)據(jù)中心，然后介紹了數(shù)據(jù)中心和服務(wù)中心建設(shè)要點(diǎn)，最后分別介紹了數(shù)據(jù)中心各組成部分。

關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)中心;智能網(wǎng)聯(lián)車;車聯(lián)網(wǎng)

中圖分類號：U46 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-9416（2018）12-0151-02

0 引言

隨著全球汽車產(chǎn)量、保有量的不斷增長，能源、環(huán)境、安全以及交通擁堵所帶來的問題日益凸顯。在這一大背景下，通信、交通、汽車三大產(chǎn)業(yè)融合發(fā)展，智能化、信息化、低碳化也成為汽車行業(yè)公認(rèn)的發(fā)展方向，智能網(wǎng)聯(lián)汽車既是三大產(chǎn)業(yè)的融合產(chǎn)物，也是汽車產(chǎn)業(yè)自身 “三化”發(fā)展的重要產(chǎn)品。汽車是交通的一部分，對于智能汽車與智慧交通的技術(shù)與產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，美、日、歐都已先行一步，紛紛將智能網(wǎng)聯(lián)汽車與協(xié)作式交通系統(tǒng)的發(fā)展提升至國家戰(zhàn)略高度。在我國，工信部等部委也在積極行動，正在制定智能網(wǎng)聯(lián)汽車與智慧交通的技術(shù)路線圖與產(chǎn)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略[1]。

信息時代的到來以及物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)等新興產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，數(shù)據(jù)呈現(xiàn)爆炸式增長，數(shù)據(jù)中心建設(shè)成為大勢所趨。作為海量數(shù)據(jù)的載體，全球及中國數(shù)據(jù)中心行業(yè)也步入了飛速發(fā)展的新階段[2]。

1 智能網(wǎng)聯(lián)車數(shù)據(jù)中心概述

智能網(wǎng)聯(lián)汽車即是指搭載了先進(jìn)的車載傳感器、控制器、執(zhí)行器等裝置，并融合現(xiàn)代通信與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)車與人、車、路、云等智能信息交換、共享，具備復(fù)雜環(huán)境感知、智能決策、協(xié)同控制等功能，可實(shí)現(xiàn)“安全、高效、舒適、節(jié)能”行駛，并最終可實(shí)現(xiàn)替代人來操作的新一代汽車。

數(shù)據(jù)中心是指在網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上對數(shù)據(jù)進(jìn)行計算、存儲、傳輸?shù)热蝿?wù)的場所[3]。智能網(wǎng)聯(lián)車數(shù)據(jù)中心則需要將車輛運(yùn)行過程中產(chǎn)生的多源數(shù)據(jù)進(jìn)行整合以便進(jìn)一步分析。智能網(wǎng)聯(lián)車數(shù)據(jù)中心的優(yōu)勢在于數(shù)據(jù)中心能夠融合多源數(shù)據(jù)，做到集中存儲、管理、分析。

目前，發(fā)達(dá)國家的數(shù)據(jù)中心發(fā)展熱點(diǎn)集中在數(shù)據(jù)中心整合和能效提升。減少數(shù)據(jù)中心數(shù)量和提高服務(wù)器利用率能夠有效減少運(yùn)營成本。我國近些年數(shù)據(jù)中心建設(shè)較快，但基礎(chǔ)薄弱，出現(xiàn)了各種亟待解決的問題，包括標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范制定、PUE計算、數(shù)據(jù)中心設(shè)計、空調(diào)設(shè)備性能、耗水量、人才培養(yǎng)等[4][5]。

2 數(shù)據(jù)中心建設(shè)與服務(wù)中心建設(shè)

數(shù)據(jù)中心是智能網(wǎng)聯(lián)車測試場建設(shè)的核心之一，用于測試場內(nèi)的測試車輛和設(shè)備的測試和數(shù)據(jù)的存儲、管理和分析。通過對數(shù)據(jù)的處理分析可獲得智能網(wǎng)聯(lián)汽車與智慧交通相關(guān)設(shè)備的實(shí)際性能表現(xiàn)和在安全、節(jié)能、高效方面的實(shí)際效能，為產(chǎn)品開發(fā)提供依據(jù)，為標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范和政府政策制定提供參考，更好的服務(wù)于智能網(wǎng)聯(lián)汽車與智慧交通產(chǎn)品的技術(shù)開發(fā)和測試。

根據(jù)測試場內(nèi)布設(shè)的智能設(shè)備以及要實(shí)現(xiàn)的測試功能，數(shù)據(jù)與服務(wù)中心包含以下幾個方面的功能：智能交通管控、路側(cè)設(shè)備管控、車輛控制、行人設(shè)備管控、應(yīng)用平臺以及大數(shù)據(jù)處理。

數(shù)據(jù)中心的建設(shè)要遵照機(jī)房建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，對供配電系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)、設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)、消防報警系統(tǒng)、防雷接地系統(tǒng)、安防系統(tǒng)等各系統(tǒng)進(jìn)行合理規(guī)范。其中，核心設(shè)備供電系統(tǒng)必須達(dá)到一類供電標(biāo)準(zhǔn)，即必須建立不間斷供電系統(tǒng);空調(diào)系統(tǒng)要保持機(jī)房內(nèi)相對穩(wěn)定的溫度和濕度，使機(jī)房內(nèi)的各類設(shè)備保持良好的運(yùn)行環(huán)境，確保系統(tǒng)可靠、穩(wěn)定運(yùn)行;其它系統(tǒng)對保障服務(wù)中心的安全穩(wěn)定運(yùn)行也必不可少，在建設(shè)時要依據(jù)相關(guān)規(guī)范設(shè)計。

為保證運(yùn)行的穩(wěn)定性，需在數(shù)據(jù)運(yùn)行中心與備份中心分別部署系統(tǒng)，以達(dá)到數(shù)據(jù)互備份的目的。中心內(nèi)部通信采用GB級局域網(wǎng)，中心之間采用光纖連接。系統(tǒng)需配備的設(shè)備包括相關(guān)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、運(yùn)維管理服務(wù)器、設(shè)備監(jiān)控服務(wù)器、存儲設(shè)備以及進(jìn)行監(jiān)控和安全保障等相關(guān)必要設(shè)備與軟件，以便為系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)信息處理提供支撐。

服務(wù)中心內(nèi)的各項管控功能的實(shí)現(xiàn)需要應(yīng)用服務(wù)平臺作為支撐，平臺能監(jiān)控測試場內(nèi)的智能交通設(shè)備，進(jìn)行測試場內(nèi)道路交通流量監(jiān)控與分析、各項路側(cè)設(shè)備管控、在測試場內(nèi)所有安裝了測試設(shè)備的車輛運(yùn)行狀態(tài)的管控、以及安裝了穿戴設(shè)備的模擬假人等設(shè)備的管控?？刂浦行膬?nèi)的應(yīng)用平臺還可以與交通、公安等部門的監(jiān)管平臺聯(lián)動并與各類企業(yè)級車聯(lián)網(wǎng)平臺實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通，還可以進(jìn)行充電站狀態(tài)監(jiān)控及最優(yōu)充電站推薦。

服務(wù)系統(tǒng)部署的重點(diǎn)在于采取有效措施維護(hù)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，包括各個應(yīng)用系統(tǒng)、運(yùn)行環(huán)境、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、主機(jī)及存儲系統(tǒng)、安全系統(tǒng)等的配置、運(yùn)行維護(hù)、故障檢測、升級、恢復(fù)等。

3 數(shù)據(jù)服務(wù)平臺建設(shè)內(nèi)容

3.1 數(shù)據(jù)與服務(wù)中心總體架構(gòu)

數(shù)據(jù)與服務(wù)中心由數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)、數(shù)據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)、數(shù)據(jù)發(fā)布系統(tǒng)構(gòu)成，具體架構(gòu)圖如圖1。

3.2 數(shù)據(jù)與服務(wù)中心系統(tǒng)

3.2.1 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括多種終端設(shè)備。這些終端設(shè)備實(shí)時地將傳感器采集的數(shù)據(jù)通過通信網(wǎng)絡(luò)傳輸給數(shù)據(jù)中心。數(shù)據(jù)采集是將車輛的運(yùn)行數(shù)據(jù)采集到平臺側(cè)，為平臺側(cè)進(jìn)行車聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)分析和業(yè)務(wù)開展提供基礎(chǔ)。車機(jī)數(shù)據(jù)采集包括以下數(shù)據(jù)：

位置數(shù)據(jù)：車輛在啟動后，設(shè)備會周期性的上報位置信息，根據(jù)位置信息，應(yīng)用能夠?qū)崟r獲取到車輛的當(dāng)前位置。這些上報的位置信息保存后，可以為后續(xù)查看軌跡提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，同時用戶還可以在上報周期外主動查詢車輛的實(shí)時位置。

CAN總線數(shù)據(jù)：應(yīng)用可以通過獲取到的總線參數(shù)得到車輛的實(shí)時狀態(tài)、故障信息和油耗信息等，便于用戶掌握車輛的實(shí)時狀況。

事故疑點(diǎn)信息：車輛發(fā)生事故后，管理員或者司機(jī)可以獲取車輛事故發(fā)生前指定時間內(nèi)的一些必要信息，比如車速和車輛狀態(tài)信號等。

事件數(shù)據(jù)：車輛超速告警、異常事件等信息都可以通過該消息上報，應(yīng)用針對上報的信息對用戶呈現(xiàn)車輛的事件和告警。

統(tǒng)計數(shù)據(jù)：油耗、里程等信息可以通過統(tǒng)計信息進(jìn)行上報，應(yīng)用把統(tǒng)計數(shù)據(jù)呈現(xiàn)給用戶。

3.2.2 數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)

從數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中采集到云平臺資源池后，數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)就可以進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)包含實(shí)時分析和離線分析兩部分，以適應(yīng)不同的業(yè)務(wù)需求。實(shí)時計算引擎采用Storm計算框架，使用Kafka對實(shí)時消息流傳輸和處理，實(shí)時的分析交通流量數(shù)據(jù)，做到及時精準(zhǔn)地疏解交通。對采集到的離線數(shù)據(jù)之后進(jìn)行數(shù)據(jù)清洗之后就可以對其智能建模。結(jié)合多種數(shù)據(jù)建模方法進(jìn)行建模能達(dá)到較好的效果。通過數(shù)據(jù)模型分析駕駛行為軌跡，識別客戶是否存在營運(yùn)車購買非營運(yùn)車保險，客戶是否存在參與專車等行為。離線計算引擎采用Spark計算框架，每日凌晨會對一天采集到的數(shù)據(jù)做自動化統(tǒng)一分析，并將分析結(jié)果存儲在HDFS中。使用Spark提供的機(jī)器學(xué)習(xí)庫，可以方便的應(yīng)用于系統(tǒng)各功能模塊做數(shù)據(jù)建模分析。如對駕駛員駕駛行為分析可以應(yīng)用于保險理賠中。通過碰撞瞬間的拍攝視頻和相片，可第一時間預(yù)判事故的真實(shí)性。比如碰撞瞬間來回倒車，在空曠的事發(fā)地急加速急減速，或者事故發(fā)生前2個小時在酒吧一條街停留等等。通過數(shù)據(jù)分析進(jìn)一步調(diào)查舉證，可有效的識別欺詐，做到風(fēng)險控制的功能。

3.2.3 數(shù)據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)

監(jiān)控系統(tǒng)是整個IT架構(gòu)中的重中之重，小到故障排查、問題定位，大到業(yè)務(wù)預(yù)測、運(yùn)營管理，都離不開監(jiān)控系統(tǒng)。監(jiān)控系統(tǒng)基于地理信息系統(tǒng)GIS、衛(wèi)星定位系統(tǒng)GPS和4G移動通信網(wǎng)相關(guān)技術(shù)，實(shí)時對車輛進(jìn)行位置監(jiān)控和數(shù)據(jù)監(jiān)控。GIS能實(shí)時顯示車輛當(dāng)前所在位置以及追蹤車輛行駛軌跡。

3.2.4 數(shù)據(jù)發(fā)布系統(tǒng)

數(shù)據(jù)發(fā)布系統(tǒng)對接于各類數(shù)據(jù)終端應(yīng)用系統(tǒng)。如借助車載短距離通信技術(shù)，路側(cè)節(jié)點(diǎn)將道路限速、限行、信號燈狀態(tài)等遠(yuǎn)距離傳輸?shù)杰囕d終端。車載終端根據(jù)這些信息對駕駛員產(chǎn)生超速提醒，直行提醒等提示信息，從而增加駕駛的舒適性，降低交通安全風(fēng)險。還比如通過V2I能實(shí)時獲取車輛個體的運(yùn)行狀態(tài)信息，并能通過速度引導(dǎo)實(shí)現(xiàn)車輛與交通控制系統(tǒng)之間的動態(tài)交互，為交通信號的協(xié)同控制提供了新的數(shù)據(jù)源和技術(shù)手段。交通信號協(xié)同控制能有效降低交叉口平均延誤和停車次數(shù)。交通信息與路線推薦應(yīng)用場景通過計算密集的車輛信息得出路況，并可以對車輛提供推薦優(yōu)化路線，避開擁堵路段。

4 結(jié)語

本文介紹了一種智能網(wǎng)聯(lián)車數(shù)據(jù)中心設(shè)計與實(shí)現(xiàn)方法。開發(fā)協(xié)同數(shù)據(jù)中心系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)海量數(shù)據(jù)匯聚，通過對大數(shù)據(jù)的挖掘與利用，充分發(fā)揮數(shù)據(jù)價值，實(shí)現(xiàn)路網(wǎng)管理決策科學(xué)化、出行服務(wù)精細(xì)化、駕駛體驗(yàn)的智能化、應(yīng)急救援高效化，同時能夠?qū)β穫?cè)設(shè)備、車載終端進(jìn)行監(jiān)控和管理，支撐對車路協(xié)同的應(yīng)用。建設(shè)一個能夠支撐各類設(shè)備的協(xié)同數(shù)據(jù)中心，提供存儲、計算、大數(shù)據(jù)分析、網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控等功能。通過對車輛行駛數(shù)據(jù)的積累得到的大量車輛軌跡數(shù)據(jù)，應(yīng)用大數(shù)據(jù)技術(shù)對車路協(xié)同應(yīng)用場景的歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，不斷優(yōu)化模型算法，提升車路協(xié)同系統(tǒng)的智能化水平。

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Design and Implementation of Intelligence Connected Vehicles Data Center

CUI Yue，HUANG Hua，ZHANG Ming-xing

（China Transinfo Technology Co.， Ltd，Beijing? 100085）

Abstract：With the popularity of new energy vehicles and the advent of autonomous driving technology， the construction of vehicle networking has also become an important content. The construction of the intelligence connected vehicle data center is one of the main contents of the internet of vehicles construction. This article first outlines the intelligence connected vehicle data center， then introduces the construction points of data center and service center， and finally introduces the data center components.

Key words：data center;intelligence connected vehicle;internet of vehicles