基于交通系統(tǒng)的公共數(shù)據(jù)與服務(wù)支撐平臺設(shè)計

陳偉 谷國棟

目前的交通網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)并不能高效、合理的解決城市道路帶來的交通擁堵、安全、環(huán)境污染等問題，而隨著智慧交通概念的提出，為我們解決交通問題提供了創(chuàng)新性的思路和方向。智慧交通著眼于交通信息的廣泛應(yīng)用與服務(wù)，不僅可以提高既有交通設(shè)施的運行效率，還可以為公眾的出行通暢和經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展做出重大貢獻。

一、引言

隨著我國經(jīng)濟的飛速發(fā)展、城市規(guī)模的不斷擴大、機動車普及率和道路交通流量的急劇增加，緊缺的土地資源和高密度的土地利用模式，使得城市交通服務(wù)系統(tǒng)出現(xiàn)供給需求不平衡等現(xiàn)象。由此引發(fā)的交通擁擠、環(huán)境惡化、停車?yán)щy、資源浪費等現(xiàn)象與日俱增，不僅阻礙了城市經(jīng)濟的發(fā)展，而且拉低了居民的生活質(zhì)量。

現(xiàn)有的智能交通系統(tǒng)（Intelligent TransportationSystem，簡稱ITS）是一種通過將先進的信息技術(shù)、數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)、電子傳感技術(shù)、計算機與控制等技術(shù)有效集成的交通系統(tǒng)，可有效的提高交通系統(tǒng)運行效率。在保障交通道路安全的基礎(chǔ)上，可緩解部分交通擁擠、較少空氣污染等問題。然而隨著城市經(jīng)濟的高速發(fā)展、城市化規(guī)模的不斷擴大，智能交通系統(tǒng)并不能很好的解決目前服務(wù)管理落后、停車難、道路堵塞等一系列問題。

智慧交通是在智能交通的基礎(chǔ)上，融合物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)、人工智能等最新技術(shù)，通過對交通數(shù)據(jù)信息的匯聚與處理，提供實時交通數(shù)據(jù)的新一代交通信息服務(wù)系統(tǒng)。智慧交通以公共數(shù)據(jù)與服務(wù)支撐平臺為核心，將人、車、路、環(huán)境等綜合考慮，通過大規(guī)模的使用數(shù)據(jù)模型、數(shù)據(jù)挖掘等數(shù)據(jù)處理技術(shù)，在系統(tǒng)的實時性、信息交互性以及服務(wù)的廣泛性上具有顯著的提高效果，形成一種及時、準(zhǔn)確、高效的綜合交通運輸體系。作為緩和道路堵塞、減少交通事故率、協(xié)同指揮以及解決其他交通問題的有效途徑，智慧交通將可持續(xù)發(fā)展這一理念展現(xiàn)在交通運輸系統(tǒng)的建設(shè)中，營造出方便、舒適、和諧的交通生活環(huán)境，受到了全世界的高度關(guān)注。

二、公共數(shù)據(jù)與服務(wù)支撐平臺設(shè)計

智慧交通系統(tǒng)是一個以現(xiàn)代電子技術(shù)為基礎(chǔ)，實時、準(zhǔn)確、高效的綜合運輸管理服務(wù)系統(tǒng)。通過對交通數(shù)據(jù)的采集、處理、交換、分析以及利用等操作，為交通參與者提供多元化、綜合化的服務(wù)。而公共數(shù)據(jù)與服務(wù)支撐平臺是智慧交通系統(tǒng)的核心，既是整個系統(tǒng)中交通數(shù)據(jù)信息共享與交換的橋梁，也是各前端應(yīng)用形象化展示的基礎(chǔ)。

平臺采用目前最先進的J2EE和面向服務(wù)的架構(gòu)，是一種強壯、高效、可伸縮性和業(yè)務(wù)擴展能力強的平臺架構(gòu)之一。系統(tǒng)支持雙擊熱備及負載均衡，具有靈活的多域聯(lián)網(wǎng)和強大的運維能力。功能種類豐富，能確保系統(tǒng)符合信息技術(shù)發(fā)展的趨勢，并適應(yīng)未來用戶對定制功能動態(tài)升級的需要。

1.公共數(shù)據(jù)與服務(wù)支撐平臺

公共數(shù)據(jù)與服務(wù)支撐平臺處在整個智慧交通系統(tǒng)的核心位置（圖1）。交通綜合管控平臺主要負責(zé)對視頻與圖片有關(guān)的交通信息進行處理，最主要的是過車數(shù)據(jù)（車輛經(jīng)過時間、車牌號、車型等信息）的處理與分析。

整個智慧交通系統(tǒng)集高清視頻監(jiān)控、電子卡口、交通信息分析、交通誘導(dǎo)、指揮調(diào)度、移動警務(wù)、路口管控等業(yè)務(wù)功能于一體，實現(xiàn)對監(jiān)控、抓拍、編解碼、智能分析設(shè)備的集中管理以及圖片視頻資源的增值應(yīng)用。其中，電子卡口、電子警察、道路安防、路況監(jiān)控、移動違停執(zhí)法等系統(tǒng)均通過交通綜合管控平臺接入后再導(dǎo)入到智慧交通公共數(shù)據(jù)與服務(wù)支撐平臺中。

2.公共數(shù)據(jù)與服務(wù)支撐平臺功能架構(gòu)

公共數(shù)據(jù)與服務(wù)支撐平臺由數(shù)據(jù)支撐平臺和硬件支持平臺作為基礎(chǔ)設(shè)施如圖2所示。數(shù)據(jù)支撐平臺由無數(shù)子系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫組成，各子系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫通過數(shù)據(jù)服務(wù)總線以及數(shù)據(jù)交換平臺進行交通數(shù)據(jù)信息的交換處理。硬件支持平臺主要由通訊網(wǎng)絡(luò)、存儲設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備組成。通訊網(wǎng)絡(luò)包括政務(wù)內(nèi)網(wǎng)、部門專用網(wǎng)絡(luò)、互聯(lián)網(wǎng)、移動網(wǎng)絡(luò)等;存儲設(shè)備主要由云服務(wù)器、本地服務(wù)器、工作站、小型機等設(shè)備組成;網(wǎng)絡(luò)設(shè)備包括路由器、交換機、防火墻、網(wǎng)閘、機柜、UPS等設(shè)備組成。

交通類應(yīng)用子系統(tǒng)將采集到的交通數(shù)據(jù)信息通過網(wǎng)絡(luò)傳輸給公共數(shù)據(jù)與服務(wù)支撐平臺，服務(wù)平臺在數(shù)據(jù)、硬件子平臺的支持下，可實現(xiàn)一系列的數(shù)據(jù)處理、展示等服務(wù)，包括數(shù)據(jù)校驗、報警管理、大屏展示等，最終將處理完畢的信息通過網(wǎng)絡(luò)接口傳輸給前端應(yīng)用進行數(shù)據(jù)展示。整個公共數(shù)據(jù)與服務(wù)支撐平臺以智慧城市信息化系統(tǒng)建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)，以信息化運行及安全保障體系為準(zhǔn)側(cè)等進行功能性設(shè)計開發(fā)。

三、公共數(shù)據(jù)與服務(wù)支撐平臺數(shù)據(jù)處理

公共數(shù)據(jù)與服務(wù)支撐平臺的核心數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)整合、數(shù)據(jù)管理以及數(shù)據(jù)應(yīng)用三個過程進行處理（圖3）。

數(shù)據(jù)整合過程基于支撐平臺的設(shè)備基礎(chǔ)，建立起交通相關(guān)數(shù)據(jù)主題域集合，實現(xiàn)統(tǒng)一接入、統(tǒng)一調(diào)度、統(tǒng)一管理?？蓞R集交通、路況、停車、公交、執(zhí)法、視頻監(jiān)控等相關(guān)交通數(shù)據(jù)信息，完成交通相關(guān)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的功能整合。

數(shù)據(jù)管理過程可實現(xiàn)數(shù)據(jù)質(zhì)量管理和統(tǒng)一接口管理。數(shù)據(jù)質(zhì)量管理以數(shù)據(jù)生命周期為主線，建立支撐平臺各個環(huán)節(jié)應(yīng)達到的目標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)和應(yīng)該符合的流程制度，實現(xiàn)稽核規(guī)則的動態(tài)靈活配置;相關(guān)人員能夠通過短信、郵件、系統(tǒng)公告等方式收到質(zhì)量報告，實現(xiàn)實時匯報功能。支撐平臺作為智慧交通數(shù)據(jù)模型的落地系統(tǒng)，其設(shè)計要求需要完全遵照規(guī)范交通數(shù)據(jù)模型的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn);數(shù)據(jù)綜合服務(wù)平臺需要統(tǒng)一各業(yè)務(wù)系統(tǒng)之間的一對一數(shù)據(jù)交換接口，并減少系統(tǒng)之間接口的復(fù)雜度，實現(xiàn)統(tǒng)一接口管理。

數(shù)據(jù)應(yīng)用過程通過增強交通數(shù)據(jù)分析和數(shù)據(jù)挖掘的能力，初步建立起基于指標(biāo)體系的應(yīng)用管理，實現(xiàn)對綜合交通、地理信息、公交調(diào)度、路況等方面數(shù)據(jù)模型的統(tǒng)一定義與管理，為后續(xù)的應(yīng)用提供整合的數(shù)據(jù)源、標(biāo)準(zhǔn)化的數(shù)據(jù)模型和標(biāo)準(zhǔn)化的交通管理服務(wù)。

加強公共數(shù)據(jù)與服務(wù)支撐平臺對交通綜合應(yīng)用的智能支撐，從數(shù)據(jù)整合到數(shù)據(jù)質(zhì)量管控，從數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)能力再到數(shù)據(jù)挖掘分析，可全方位的保障數(shù)據(jù)得到最大價值的使用。

智慧交通公共數(shù)據(jù)與服務(wù)支撐平臺由支撐數(shù)據(jù)、運維管理服務(wù)系統(tǒng)、目錄管理與服務(wù)系統(tǒng)、數(shù)據(jù)交換服務(wù)系統(tǒng)、數(shù)據(jù)整合服務(wù)系統(tǒng)、門戶系統(tǒng)、接口與服務(wù)系統(tǒng)等組成（圖4）。

支撐數(shù)據(jù)由元數(shù)據(jù)、目錄數(shù)據(jù)、交換數(shù)據(jù)、安全數(shù)據(jù)和管理數(shù)據(jù)等組成。支撐數(shù)據(jù)處在公共數(shù)據(jù)與服務(wù)支撐平臺與公共數(shù)據(jù)庫之間，對下可以支撐以“物理分散、邏輯集中”或是“物理集中方式”構(gòu)建虛擬或物理的智慧交通公共數(shù)據(jù)庫建設(shè)，對上可以支撐公共數(shù)據(jù)與服務(wù)支撐平臺中數(shù)據(jù)交換服務(wù)系統(tǒng)、目錄管理與服務(wù)系統(tǒng)等有效運行。

數(shù)據(jù)交換服務(wù)的作用在于實現(xiàn)信息資源的統(tǒng)一交換，通過交換實現(xiàn)路況、違停執(zhí)法、交通流量等信息資源的同步更新，以及數(shù)據(jù)比對、清洗、轉(zhuǎn)換、異常處理等交換服務(wù)所需的基本功能。通過建立數(shù)據(jù)服務(wù)將達到以下目標(biāo)。

（1）通過使用統(tǒng)一的技術(shù)手段與標(biāo)準(zhǔn)，可提高數(shù)據(jù)交換的效率，降低系統(tǒng)維護的復(fù)雜度。（2）同步優(yōu)化信息存儲結(jié)構(gòu)，采用松散耦合的方式，確保數(shù)據(jù)與應(yīng)用適當(dāng)隔離，保證數(shù)據(jù)的安全。（3）使數(shù)據(jù)交換始終處于有序管理的狀態(tài)，避免了亂交換、重復(fù)交換等問題的出現(xiàn)，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

數(shù)據(jù)整合服務(wù)的作用體現(xiàn)在兩個方面，一方面通過數(shù)據(jù)加工、數(shù)據(jù)整合、數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)等功能，能夠動態(tài)配置系統(tǒng)實現(xiàn)各類不同主題的信息處理。在建筑物庫、人口庫、車輛庫等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫的基礎(chǔ)上，通過數(shù)據(jù)清洗、轉(zhuǎn)換、集成，構(gòu)建交通類業(yè)務(wù)應(yīng)用所需的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫，到達充實公共服務(wù)數(shù)據(jù)庫、提升數(shù)據(jù)的價值目標(biāo)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)向信息的轉(zhuǎn)變。另一方面，在新建的智慧應(yīng)用系統(tǒng)中，支撐業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫及公共服務(wù)數(shù)據(jù)庫的指標(biāo)項會根據(jù)功能要求不斷升級與擴展，這些指標(biāo)項的擴展也會充實基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫的指標(biāo)項及數(shù)據(jù)內(nèi)容。

目錄管理服務(wù)包括信息資源目錄子系統(tǒng)和信息資源編目管理子系統(tǒng)。信息資源目錄子系統(tǒng)的建設(shè)，以目錄方式實現(xiàn)資源共享，是智慧交通公共數(shù)據(jù)與服務(wù)支撐平臺實現(xiàn)信息資源共享的有效手段。使用目錄方式可以以更靈活的方式實現(xiàn)更多應(yīng)用單位、資源的接入與共享。信息資源編目管理作為智慧城市公共服務(wù)平臺信息資源目錄體系的載體，采用一種非落地的信息共享模式，是對交換共享模式的補充。在目錄式共享中，各應(yīng)用部門對各自共享的資源有完整的控制權(quán)，可有效地解決交換模式中各應(yīng)用部門因擔(dān)心違規(guī)而不愿意批量共享數(shù)據(jù)的現(xiàn)象。

接口與服務(wù)通過集成第三方系統(tǒng)提供時空信息承載、專題數(shù)據(jù)分析及挖掘等服務(wù)組件，以統(tǒng)一接口方式提供給各種智慧類應(yīng)用。數(shù)據(jù)服務(wù)的服務(wù)內(nèi)容為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)和公共服務(wù)數(shù)據(jù)，主要提供服務(wù)申請、審核、使用等管理功能，以及服務(wù)注冊、上架、撤銷等維護功能。通過數(shù)據(jù)服務(wù)系統(tǒng)，可以建立嚴(yán)格的數(shù)據(jù)服務(wù)管理流程，幫助提高服務(wù)功能和維護動態(tài)配置能力，實現(xiàn)動態(tài)擴展能力，并支持大量用戶的并發(fā)訪問。

運維管理服務(wù)主要為平臺提供統(tǒng)一用戶權(quán)限認證，通過菜單、用戶、主頁配置、數(shù)據(jù)字典、任務(wù)調(diào)度等功能模塊的基礎(chǔ)支撐形成前端用戶管理界面。

四、結(jié)語

智慧交通的目標(biāo)是通過信息和智能交通體系的建設(shè)來保障道路安全、交通基礎(chǔ)設(shè)施技能、交通系統(tǒng)效率和管理，為順暢的居民出行和可持續(xù)的經(jīng)濟發(fā)展服務(wù)。公共數(shù)據(jù)與服務(wù)支撐平臺的目標(biāo)是實現(xiàn)不同智慧交通子系統(tǒng)之間的資源共享和業(yè)務(wù)協(xié)同，有效地避免了重復(fù)建設(shè)、多投資、資源浪費的問題，支撐著智慧交通系統(tǒng)正常、穩(wěn)定的運行和管理。