以大數(shù)據(jù)分析為支持的智慧交通運(yùn)維設(shè)計(jì)

徐憶懷

（海寧市交通投資集團(tuán)有限公司,浙江 海寧 314400）

0 引言

為提高智慧交通運(yùn)維效率，擬設(shè)計(jì)一種基于大數(shù)據(jù)技術(shù)的交通路段管理和運(yùn)維方案，以支持交通事業(yè)的健康發(fā)展。該技術(shù)方案設(shè)計(jì)有移動端口和后臺端口，工作人員可以依靠電腦、手機(jī)等電子設(shè)備隨時登錄系統(tǒng)，獲取交通路段的監(jiān)控信息，打破時間和空間限制，實(shí)現(xiàn)隨時隨地監(jiān)管路段的即時性監(jiān)管和即時化辦公。

1 大數(shù)據(jù)對智慧交通運(yùn)維的意義

我國的交通事業(yè)發(fā)達(dá)，交通量爆發(fā)式增長，根據(jù)觀點(diǎn)地產(chǎn)網(wǎng)發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示，我國在2021 年中營業(yè)性客運(yùn)量是83 億人，營業(yè)性貨運(yùn)量是521 億t。數(shù)據(jù)一方面說明我國的交通經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，另一方面表明交通事業(yè)的信息量正在臃腫化。為在龐大繁雜的信息背景下降低交通運(yùn)維的難度，提高管理效率，擬基于大數(shù)據(jù)分析技術(shù)進(jìn)行智慧交通運(yùn)維架構(gòu)設(shè)計(jì)，以推動產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

智慧交通的建設(shè)是改善傳統(tǒng)交通運(yùn)維的主要手段，也是“互聯(lián)網(wǎng)+”背景下行業(yè)轉(zhuǎn)型的必經(jīng)之路，為保障信息技術(shù)在交通運(yùn)維管理中的順利融入，確保管理效能提升，須結(jié)合大數(shù)據(jù)技術(shù)對數(shù)據(jù)信息的抓取和過濾特點(diǎn)，設(shè)計(jì)符合交通行業(yè)發(fā)展需要的智慧運(yùn)維模式，幫助傳統(tǒng)交通運(yùn)維盡快實(shí)現(xiàn)信息化、科技化的轉(zhuǎn)變。

車輛行駛狀態(tài)的監(jiān)管涉及諸多內(nèi)容，如車輛在行駛時的油耗情況、駕駛的路線和行駛途中的停留點(diǎn)等。依靠大數(shù)據(jù)技術(shù)搭建用于運(yùn)維的智慧平臺，可以對駕駛?cè)藛T的駕駛狀態(tài)做全方位和全過程的監(jiān)控，有關(guān)單位也可以根據(jù)檢測信息分析具體的運(yùn)營計(jì)劃，依照交通段的通車量合理安排車次方案[1]。例如，以大數(shù)據(jù)技術(shù)建立路段采集平臺，依托互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)對路段車次、大小汽車的分布情況、貨車進(jìn)出和運(yùn)輸情況、貨源吞吐量等信息進(jìn)行抓取，根據(jù)數(shù)據(jù)得到路段的擁擠情況，有選擇性地對交通做優(yōu)化處理，規(guī)定白天和傍晚時分的大小貨車、轎車入城情況，避免路段擁擠等現(xiàn)象發(fā)生。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 移動端總體架構(gòu)技術(shù)方案

系統(tǒng)的移動端設(shè)計(jì)架構(gòu)如圖1 所示，運(yùn)維系統(tǒng)采用以太網(wǎng)架構(gòu)，服務(wù)器根據(jù)應(yīng)用功能部署，地市終端與省中心機(jī)房之間的數(shù)據(jù)傳輸通過電力VPN 專網(wǎng)通道，確保數(shù)據(jù)傳輸安全。大數(shù)據(jù)運(yùn)維系統(tǒng)移動端技術(shù)框架采用MVP 開發(fā)模式搭建，將其細(xì)化為了五個層次，即數(shù)據(jù)同步及數(shù)據(jù)存儲模塊、數(shù)據(jù)管理模塊、基礎(chǔ)公共模塊、各個子交通運(yùn)維模塊、數(shù)據(jù)展示模塊[1]。其中，數(shù)據(jù)同步及數(shù)據(jù)存儲模塊主要是通過KSyncLib 數(shù)據(jù)同步框架將主站端數(shù)據(jù)同步到移動終端SQLite 數(shù)據(jù)庫進(jìn)行存儲，框架的設(shè)計(jì)目的是照顧部分路段缺少基站，存在無網(wǎng)絡(luò)或是弱網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的問題，在框架下，即使環(huán)境的網(wǎng)絡(luò)信號過弱，也不影響程序的穩(wěn)定性[2]。

圖1 移動端總體設(shè)計(jì)架構(gòu)

數(shù)據(jù)管理模塊是依靠數(shù)據(jù)查詢、數(shù)據(jù)同步服務(wù)以及網(wǎng)絡(luò)框架進(jìn)行底層數(shù)據(jù)的查詢和變換功能模塊，模塊負(fù)責(zé)交通數(shù)據(jù)信息的儲備和共享，從而使智慧交通運(yùn)維系統(tǒng)的運(yùn)作情況邏輯能符合交通路段的通車現(xiàn)狀，并更好進(jìn)行運(yùn)維工作和平臺運(yùn)行。

基礎(chǔ)公共模塊是各個關(guān)于交通運(yùn)維情況的子模塊運(yùn)作的基礎(chǔ)模塊，其中包括了不同交通模塊的組件、交通模塊的工具類、各個模塊之間相同的路段管理情況邏輯代碼，而BaseModule 又依賴了核心庫，通過公共模塊的提取能使應(yīng)用程序更加輕量、運(yùn)行效率也更快。各交通運(yùn)維模塊是各個主要功能模塊的核心，其中通過ARouter框架實(shí)現(xiàn)各個交通運(yùn)維模塊之間的通信，反映不同路段的通車情況。

數(shù)據(jù)展示模塊由系統(tǒng)與管理人員交互的各個界面組成，管理人員從界面的窗口了解平臺對路段的監(jiān)測情況，并從監(jiān)測情況中篩選和提煉關(guān)于汽車通車的信息，制定符合路況需求的管理方案，保障路段的暢通無阻。

2.2 后臺端(PC)總體架構(gòu)技術(shù)方案

系統(tǒng)的后臺端設(shè)計(jì)架構(gòu)如圖2 所示，大數(shù)據(jù)運(yùn)維系統(tǒng)主站端的技術(shù)架構(gòu)主要包含三個層次，即交互層、插件層、技術(shù)層。交互層主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)持久化操作，對于運(yùn)維系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)采用使用非常廣泛的MySQL 數(shù)據(jù)庫，并采用1 主2 從1 備的技改策略，保證數(shù)據(jù)的安全；對于運(yùn)維系統(tǒng)的非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)采用Minio 文件存儲服務(wù)存儲，Minio 是一個基于golang 語言開發(fā)的AWS S3 存儲協(xié)議的開源實(shí)現(xiàn)，適用于大型分布式文件服務(wù)系統(tǒng)，在保證文件高效、高并發(fā)訪問的同時還能保證文件安全、可控。

圖2 后臺端（PC）總體架構(gòu)

基礎(chǔ)框架是運(yùn)維系統(tǒng)運(yùn)行的基礎(chǔ)配置管理層，采用Jdk8 和WebLogic 來運(yùn)行運(yùn)維系統(tǒng)、使用Spring 框架解決項(xiàng)目中的IOC、AOP、TX 需求，采用HTTP 協(xié)議作為模塊間的數(shù)據(jù)交互協(xié)議，同時基于KWEB 框架解決基礎(chǔ)運(yùn)維系統(tǒng)的數(shù)據(jù)管理功能，插件層是運(yùn)維系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的基礎(chǔ)，對基礎(chǔ)框架的靈活運(yùn)用可以提高運(yùn)維系統(tǒng)的可擴(kuò)展性。

技術(shù)層包含交通運(yùn)維模塊中用到各類組件、各模塊需要提供的服務(wù)器接口，以及模塊中用到的工作流引擎等信息，技術(shù)層為整個系統(tǒng)的運(yùn)作提供支撐作用，整個智慧交通平臺在框架層上搭建并運(yùn)作。

2.3 系統(tǒng)總體架構(gòu)分析

智慧交通運(yùn)維系統(tǒng)的總體系統(tǒng)架構(gòu)如圖3 所示。應(yīng)用運(yùn)維系統(tǒng)總體構(gòu)架由“基礎(chǔ)支撐板塊”“運(yùn)維系統(tǒng)服務(wù)板塊”和“應(yīng)用板塊”三大板塊組成，其中“基礎(chǔ)支撐板塊”以數(shù)據(jù)共享為牽引為決策和監(jiān)測提供支撐，將現(xiàn)有的和將來擴(kuò)展的服務(wù)器、存儲器、網(wǎng)絡(luò)硬件、移動終端、大數(shù)據(jù)傳感器等作為資源池進(jìn)行統(tǒng)一管理，形成企業(yè)統(tǒng)一的計(jì)算資源、存儲資源、網(wǎng)絡(luò)資源和終端資源，將運(yùn)用設(shè)施管理運(yùn)維系統(tǒng)對資源按需分配，對資源的利用進(jìn)行監(jiān)控，構(gòu)建一體化、分等級的安全防護(hù)體系，并對數(shù)據(jù)進(jìn)行有組織有規(guī)律的定期備份[3]。

圖3 大數(shù)據(jù)運(yùn)維系統(tǒng)的系統(tǒng)總體架構(gòu)

“運(yùn)維系統(tǒng)服務(wù)板塊”作為對“應(yīng)用板塊”的集成，對所有應(yīng)用系統(tǒng)進(jìn)行運(yùn)行運(yùn)維，使各應(yīng)用系統(tǒng)對于管理人員而言成為一個有機(jī)的整體，統(tǒng)一認(rèn)證和單點(diǎn)登錄組件讓管理人員在所有系統(tǒng)中擁有唯一的身份和統(tǒng)一的權(quán)限管理，使各系統(tǒng)的交通運(yùn)維情況功能按使用者的角色進(jìn)行定義，只需要一次登錄后便可在個人門戶中處理所有系統(tǒng)的相關(guān)工作。工作流引擎主要體現(xiàn)在核心監(jiān)測層跨部門流程的集成，可將交通運(yùn)維情況過程進(jìn)行表單化實(shí)現(xiàn)靈活定義，并可采用圖形化的方式將管理流程在運(yùn)維系統(tǒng)中進(jìn)行定義，交通運(yùn)維情況表達(dá)清晰，使用門檻低。統(tǒng)一代辦引擎主要體現(xiàn)在輔助應(yīng)用層跨部門業(yè)務(wù)集成，解決了計(jì)劃、通知、提醒、預(yù)警等內(nèi)容主動向使用者進(jìn)行推送，將路段通車情況劃分重要程度、預(yù)警等級，方便管理人員進(jìn)行交通運(yùn)維情況的集中辦理。統(tǒng)一消息引擎主要體現(xiàn)在展觀層各界面平臺交互和數(shù)據(jù)層共享解決了各系統(tǒng)中交通運(yùn)維情況的銜接，使跨系統(tǒng)的交通運(yùn)維情況保持良好。搜索服務(wù)引擎提供給管理人員對整個系統(tǒng)中的海量信息進(jìn)行快速搜索，并通過鏈接引導(dǎo)管理人員獲取路段信息。系統(tǒng)日志組件對整個運(yùn)維系統(tǒng)的所有系統(tǒng)的運(yùn)行狀況、使用狀況進(jìn)行記錄。報表分析工具采用直觀的圖形與報表的方式，將數(shù)據(jù)加工成信息、將信息轉(zhuǎn)化成知識的強(qiáng)大工具，是管理決策的得力補(bǔ)充工具。文件上傳組件不僅為文檔上傳提供標(biāo)準(zhǔn)化的接口，兼顧圖片、音頻、視頻的壓縮處理，使系統(tǒng)帶寬使用更高效。數(shù)據(jù)導(dǎo)入、導(dǎo)出組件是為已有的數(shù)據(jù)化的文檔提供進(jìn)入系統(tǒng)快速通道，為系統(tǒng)中數(shù)據(jù)提供標(biāo)準(zhǔn)化文檔的實(shí)用工具。數(shù)據(jù)交換組件是各應(yīng)用系統(tǒng)中進(jìn)行計(jì)劃、工單、交通信息等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和交通運(yùn)維情況數(shù)據(jù)的統(tǒng)一接口，為系統(tǒng)融合提供了支撐。

2.4 設(shè)計(jì)優(yōu)勢

運(yùn)維平臺以大數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，可以依靠大數(shù)據(jù)技術(shù)的抓取能力幫助管理人員快速鎖定和提取需要的交通實(shí)時信息，讓管理人員迅速了解和掌握交通運(yùn)維實(shí)況。系統(tǒng)有良好的擴(kuò)充性和開放性，交通部門或企業(yè)可以依靠自己或者第三方研發(fā)系統(tǒng)App，并下載和安裝到員工手機(jī)，讓員工從移動端進(jìn)行路段監(jiān)測和維護(hù)，打破時間和控制對路段運(yùn)維的限制性，提高運(yùn)維效率。系統(tǒng)兼容了報表生成功能，在完成運(yùn)維后可自動生成文檔格式，讓管理人員快速填寫和上報交通路段的運(yùn)維信息，實(shí)現(xiàn)運(yùn)維工作的標(biāo)準(zhǔn)化、高效化和便捷化。

3 結(jié)語

設(shè)計(jì)方案以大數(shù)據(jù)分析技術(shù)為支持，打造移動端監(jiān)控管理系統(tǒng)，系統(tǒng)依靠App 實(shí)現(xiàn)即時性監(jiān)控，突破時間和空間限制，在電腦、手機(jī)等移動端獲取路段運(yùn)維信息。適用于多元化、復(fù)雜化交通運(yùn)維管理場景下，可在通車量較大的路段精確抓取和篩選出有效數(shù)據(jù)，并生成報表，使運(yùn)維工作一體化和高效化。