基于公安云計算平臺框架的智能交通總體架構優(yōu)化研究

［摘 要］智能交通的總體架構是城市智能交通規(guī)劃、設計的基礎框架，通過科學合理地搭建智能交通總體架構可以快速、準確地解構項目整體方案，對于明確智能交通類項目脈絡、指導后續(xù)智能交通工程建設具有重要作用。文章結合信息化項目規(guī)劃、設計方案編制及立項與評審需要，在分析《公安云計算平臺框架指南》中提出的公安云計算平臺框架的基礎上，研究優(yōu)化形成更為具體與通用的智能交通總體架構，希望為智能交通類項目的框架構建提供參考。

［關鍵詞］公安云計算平臺框架；智能交通；總體架構；IPDS

doi：10.3969/j.issn.1673 - 0194.2023.14.062

［中圖分類號］TP399；U495 ［文獻標識碼］A ［文章編號］1673-0194（2023）14-0190-03

0? ? ?引 言

智能交通總體架構的構建通常是城市智能交通規(guī)劃、設計的首要工作，通過總體架構可以快速、清晰地呈現(xiàn)項目整體方案，對用戶、專家理解整個項目脈絡與后續(xù)智能交通工程開展推進具有重要的指導作用。

隨著云計算、大數(shù)據(jù)、人工智能等信息化技術在各行業(yè)的深度應用，為了更加科學、規(guī)范地指導各級政府及公安機關信息化項目的建設工作，公安部科技信息化局于2017年出臺《公安云計算平臺框架指南》，對以廣泛運用云計算、大數(shù)據(jù)為主的信息化項目建設界定了相對明確的平臺框架，以指導相關信息化規(guī)劃、設計、開發(fā)、運維等工作的順利開展［1］。

1? ? ?公安云計算平臺框架介紹

由《公安云計算平臺框架指南》提出的公安云計算平臺框架主要分為基礎設施服務（Infrastructure as

a Service，IaaS）、平臺服務（Platform as a Service，PaaS）、數(shù)據(jù)服務（Data as a Service，DaaS）、軟件服務（Software as a Service，SaaS）4層，其中，基礎設施服務（IaaS）主要提供計算、存儲、網(wǎng)絡或者其他基礎性資源，具有分布式計算能力和存儲能力，從下至上包括基礎資源、資源池和資源服務；平臺服務（PaaS）主要面向建設單位提供應用程序的運行環(huán)境以及相應的信息處理能力，實現(xiàn)應用程序的自動部署和運行，提高應用程序開發(fā)效率，包括應用程序所需數(shù)據(jù)庫環(huán)境、計算能力、傳輸交換、服務總線、任務調度、授權認證、應用開發(fā)、資源接口等服務；數(shù)據(jù)服務（DaaS）主要是實現(xiàn)數(shù)據(jù)的統(tǒng)一接入以及標準化治理，基于元數(shù)據(jù)的全流程生命管理提供統(tǒng)一標準數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)資源目錄訪問以及數(shù)據(jù)安全管理等服務；軟件服務（SaaS）直接面向用戶部署貼合實際的各類業(yè)務應用系統(tǒng)，種類豐富、領域廣泛的軟件服務需要基礎設施服務（IaaS）、平臺服務（PaaS）以及數(shù)據(jù)服務（DaaS）的高度配合支撐。公安云計算平臺框架如圖1所示。

2? ? ?公安云計算平臺框架現(xiàn)存問題

2.1? ?與項目分項要求對應性不足

雖然公安云計算平臺框架中各底層基礎功能羅列相對全面，但由于各模塊零散分布，與各地市信息化項目方案編制大綱要求的項目分項對應性不足，同時與目前智能交通類項目常見的“解析中臺”“數(shù)字中臺”等概念契合度不高［2］。公安云計算平臺框架主要聚焦于內場基礎設施、業(yè)務平臺等內容，缺少智能交通類項目外場的體現(xiàn)，整體框架并不完整。

2.2? ?與實際項目實施貼合性不足

公安云計算平臺框架主要適用于以云平臺為主的新建類信息化項目，但考慮到目前的各地市智能交通類項目基本存在前期項目建設基礎，因此需要結合項目實際情況進行調整、優(yōu)化，以滿足諸如已有平臺的多云統(tǒng)一納管、已有虛擬化平臺的利舊復用、已有大數(shù)據(jù)平臺的擴容、解析中臺的升級等實際項目需要。

3? ? ?智能交通總體架構優(yōu)化研究

為了解決上述公安云計算平臺框架實際應用于智能交通類項目時存在的問題，本文在遵循公安云計算框架指南IPDS架構劃分的基礎上，對基礎設施服務（IaaS）、平臺服務（PaaS）、數(shù)據(jù)服務（DaaS）、軟件服務（SaaS）層分別進行優(yōu)化調整，形成優(yōu)化后的智能交通總體架構，智能交通優(yōu)化架構如圖2所示。

3.1? ?基礎設施服務（IaaS）

第一，考慮到總體架構需要體現(xiàn)整體項目的完整性，建議納入智能交通外場基礎設施，可按路面執(zhí)法（如警務通、酒精檢測儀、執(zhí)法記錄儀等）、路面執(zhí)勤（主要包括警車、鐵騎）、非現(xiàn)場違法取證（如電子警察、違停抓拍、卡口抓拍、非機動車違法抓拍等）、監(jiān)控采集（如視頻監(jiān)控、流量監(jiān)測設備）以及信號控制等其他相對獨立的智能交通前端設備劃分［3］。

第二，根據(jù)各地市前期項目已有基礎，區(qū)分云平臺、虛擬化平臺/超融合平臺、物理機集群等不同內場基礎設施服務。一是云平臺。在虛擬化資源的基礎上，架設云管理平臺以提供自動伸縮、彈性主機、存儲服務、虛擬私有云（Virtual Private cloud，VPC）服務等豐富的資源云服務，同時可通過多云納管形成物理分散、邏輯統(tǒng)一、能力共享的統(tǒng)一云平臺。二是虛擬化平臺/超融合平臺。通過業(yè)務應用統(tǒng)一部署于虛擬機的模式實現(xiàn)與物理資源的解耦式部署，通過資源池實現(xiàn)資源的統(tǒng)一規(guī)劃、按需調配、即需即用。三是物理機集群。根據(jù)業(yè)務應用對應部署耦合式物理服務器，一般常見于小型業(yè)務場景搭建。

3.2? ?平臺服務（PaaS）

筆者結合智能交通類項目常用理念及信息化項目編制大綱要求，將平臺服務（PaaS）劃分為“業(yè)務中臺”“數(shù)據(jù)中臺”“解析中臺”三大板塊。一是業(yè)務中臺。圍繞業(yè)務支撐搭建業(yè)務中臺，部署與軟件服務密切相關的業(yè)務支撐引擎，一般基礎業(yè)務支撐包括交通管理地理信息系統(tǒng)和統(tǒng)一登錄門戶管理系統(tǒng)。二是數(shù)據(jù)中臺。圍繞數(shù)據(jù)支撐搭建數(shù)據(jù)中臺，主要涵蓋各類大數(shù)據(jù)平臺組件，其中分布式并行數(shù)據(jù)庫、關系型數(shù)據(jù)庫、內存數(shù)據(jù)庫和全文數(shù)據(jù)庫等可以為不同數(shù)據(jù)類型提供數(shù)據(jù)存儲服務；離線計算、實時計算、流式計算、內存計算則針對不同業(yè)務需要提供批量化或即時性的數(shù)據(jù)計算能力。三是解析中臺。圍繞智能算法搭建解析中臺，匯聚車輛解析算法、人像解析算法、信號智能優(yōu)化模型等多樣化的人工智能、機器學習算法模型，同時可通過搭建算法倉庫實現(xiàn)多元算法模型的統(tǒng)一管理、集中調度。

3.3? ?數(shù)據(jù)服務（DaaS）

數(shù)據(jù)服務（DaaS）主要聚焦相對基礎常用的數(shù)據(jù)服務，從數(shù)據(jù)全生命周期管理視角優(yōu)化形成數(shù)據(jù)接入、數(shù)據(jù)治理、數(shù)據(jù)組織、數(shù)據(jù)服務等一系列流程服務［4］。

第一，數(shù)據(jù)接入。面向源數(shù)據(jù)提供標準化協(xié)議以實現(xiàn)多源交管數(shù)據(jù)的接入?yún)R聚，其中，基于數(shù)據(jù)匯聚平臺可實現(xiàn)各類前端圖片流、結構化數(shù)據(jù)以及第三方源數(shù)據(jù)的定制化對接，輔助各類業(yè)務所需的圖片流、數(shù)據(jù)流可視化呈現(xiàn)；基于視頻匯聚平臺則主要滿足前端視頻流的標準化對接，并實現(xiàn)與外部門視頻平臺的交互以提供統(tǒng)一的視頻調閱服務，輔助各類業(yè)務所需的視頻流可視化呈現(xiàn)。

第二，數(shù)據(jù)治理。通過規(guī)范化的數(shù)據(jù)治理服務可以保證數(shù)據(jù)資源透明、可管、可控。其中，數(shù)據(jù)清洗通過對信息的辨別、分離，實現(xiàn)冗余信息及垃圾信息的濾除和標準化轉換；數(shù)據(jù)去重結合不同場景應用策略對判定為重復的數(shù)據(jù)進行合并或清除處理；數(shù)據(jù)修復通過結合其他數(shù)據(jù)及歷史經驗對問題數(shù)據(jù)進行校正；數(shù)據(jù)融合則主要對多源接入數(shù)據(jù)結合業(yè)務需求進行融合治理。

第三，數(shù)據(jù)組織。根據(jù)數(shù)據(jù)使用目的對數(shù)據(jù)資源形成標準統(tǒng)一、流程規(guī)范的組織方案，以滿足各業(yè)務數(shù)據(jù)落地建庫需求。一般根據(jù)業(yè)務數(shù)據(jù)關系和需求搭建的常見數(shù)據(jù)庫有基礎庫、主題庫、專題庫、知識庫、歷史庫、問題庫等。①基礎庫，重點保留原始數(shù)據(jù)，同時補充源數(shù)據(jù)處理后產生的標準化數(shù)據(jù)、關聯(lián)要素信息和標簽等屬性數(shù)據(jù)；②主題庫，一般以數(shù)據(jù)屬性為主線，建立人、車、路、設備等多類數(shù)據(jù)主題倉庫，以統(tǒng)一刻畫不同主題數(shù)據(jù)的屬性和特征；③專題庫，一般以業(yè)務應用為主線，圍繞具體實際業(yè)務開展建立信號、路況、勤務等多類數(shù)據(jù)專題倉庫，以集中匯聚相同業(yè)務專題數(shù)據(jù)，服務不同業(yè)務應用模塊；④知識庫，通常是存儲各類知識性數(shù)據(jù)和規(guī)則、方法、過程的集合；⑤歷史庫，一般存儲因已超出該數(shù)據(jù)生命周期而從其他庫遷出的歷史數(shù)據(jù)；⑥問題庫，主要用于存放數(shù)據(jù)處理過程中的問題反饋數(shù)據(jù)。

第四，數(shù)據(jù)服務。通過構建標準化數(shù)據(jù)目錄厘清數(shù)據(jù)資產，基于科學合理的數(shù)據(jù)分級分類規(guī)則實現(xiàn)各類數(shù)據(jù)的全景展現(xiàn)，同時在此基礎上提供數(shù)據(jù)安全監(jiān)控能力和面向外部門、公眾的共享交換能力。①數(shù)據(jù)資產管理，基于數(shù)據(jù)目錄盤點數(shù)據(jù)資源，按不同業(yè)務或場景需要進行子級數(shù)據(jù)目錄的分類展示、精確檢索；②數(shù)據(jù)安全管理，聚焦于數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)使用、數(shù)據(jù)共享、數(shù)據(jù)銷毀等階段，提供安全能力和安全監(jiān)控，實現(xiàn)“可防、可視、可控”的安全目標；③數(shù)據(jù)共享服務，基于目前政務信息資源整合共享要求，通過交通信息共享門戶對政務外網(wǎng)用戶、公安其他警種用戶以及社會公眾提供數(shù)據(jù)按需共享能力。

3.4? ?軟件服務（SaaS）

由于軟件服務通常需要結合實際業(yè)務需求進行定制開發(fā)，一般不推薦通用模型，但可根據(jù)業(yè)務數(shù)據(jù)涉密情況劃分視頻專網(wǎng)（非涉密網(wǎng)絡，可部署與前端設備存在直接數(shù)據(jù)交互的交通運行態(tài)勢分析、交通信號控制優(yōu)化、交通設備監(jiān)測管控、交通智能誘導分布等應用［5］）、公安網(wǎng)（涉密網(wǎng)絡，重點部署駕駛人、機動車以及交通違法行為等信息，主要包括公安集成指揮平臺、情指勤督一體化管控等應用）雙平臺，并據(jù)此組建相應功能模塊。

4? ? ?結束語

本文在分析公安云計算平臺總體框架的基礎上，結合相關文件要求以及實際項目經驗進一步優(yōu)化搭建智能交通類項目總體架構，并按IPDS模型逐層解構、分析，可以快速呈現(xiàn)項目整體方案，有利于用戶、專家清晰地理解整個項目脈絡，以及為后續(xù)智能交通工程開展推進提供一定參考。

主要參考文獻

［1］公安部科技信息化局.公安云計算平臺框架指南［Z］.2017.

［2］趙建貴，米愛中.基于云架構的智能交通服務平臺設計［J］.信息與電腦，2016（6）：121-122.

［3］張振清，董可然，任林茂，等.中小城市現(xiàn)代智能交通管理系統(tǒng)設計研究［J］.電子設計工程，2021（29）：140-147.

［4］翟曉丹.大數(shù)據(jù)的智能交通體系架構［J］.科技與創(chuàng)新，2017（6）：122-125.

［5］何廷全，劉家慶，王少飛，等.旅游高速公路智能交通系統(tǒng)框架探析［J］.中國交通信息化，2021（增刊1）：44-47.

［收稿日期］2023-01-12

［作者簡介］方文杰（1992— ），女，安徽合肥人，碩士，工程師，主要研究方向：智能交通、交通運輸與管理。