基于云計(jì)算的智能交通系統(tǒng)的研究

摘 要：智能交通系統(tǒng)（ITS）在我國(guó)的發(fā)展處于起步階段，面臨著諸多問題：海量數(shù)據(jù)不能有效整合、偏遠(yuǎn)地區(qū)設(shè)備落后、各省各部門各自為戰(zhàn)等。而云計(jì)算技術(shù)的發(fā)展將為智能交通系統(tǒng)的發(fā)展帶來新的發(fā)展空間；兩者的結(jié)合必將是未來的發(fā)展趨勢(shì)。本文通過研究云計(jì)算技術(shù)在智能交通系統(tǒng)中的應(yīng)用，提出了基于云計(jì)算技術(shù)的ITS平臺(tái)（智能交通云），解決了交通信息共享、設(shè)備落后等問題。

關(guān)鍵詞：云計(jì)算；智能交通系統(tǒng)；智能交通云；應(yīng)用

1 引言

隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，交通運(yùn)輸管理也面臨著種種問題：交通擁擠、交通事故頻發(fā)、城市空氣污染惡化等。嚴(yán)重影響了人們的正常生活，造成人力、物力、財(cái)力的巨大浪費(fèi)。面對(duì)交通管理方面的諸多問題，智能交通系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生[1]。

智能交通系統(tǒng)是將先進(jìn)的信息技術(shù)、通訊技術(shù)、傳感技術(shù)、控制技術(shù)以及計(jì)算機(jī)技術(shù)等有效地集成運(yùn)用于整個(gè)交通運(yùn)輸管理體系，從而建立起的一種在大范圍內(nèi)、全方位發(fā)揮作用的，實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確、高效、綜合的運(yùn)輸和管理系統(tǒng)。

目前，我國(guó)的智能交通系統(tǒng)處在初步發(fā)展階段，面臨著交通信息分散、海量數(shù)據(jù)不能有效整合、大量人力、物力、財(cái)力浪費(fèi)等諸多問題。云計(jì)算技術(shù)以其海量存儲(chǔ)、資源統(tǒng)一管理、信息安全等優(yōu)勢(shì)，可以有效的解決交通信息系統(tǒng)面臨的諸多問題，成為今后交通業(yè)的發(fā)展方向。

2 云計(jì)算技術(shù)簡(jiǎn)介

2.1 云計(jì)算的定義[2]

云計(jì)算，通過網(wǎng)絡(luò)將計(jì)算機(jī)資源（軟件、存儲(chǔ)功能等）作為服務(wù)按需提供給用戶。所有資源都存儲(chǔ)在一個(gè)虛擬的、龐大的資源池中，被稱為“云端”；用戶端只需一個(gè)能上網(wǎng)的終端（筆記本、手機(jī)等），便可以通過網(wǎng)絡(luò)獲得所需要的所有資源，不必再擔(dān)心硬件配置低、存儲(chǔ)空間小、病毒入侵、數(shù)據(jù)丟失等，而用戶只需要提供非常少量的使用費(fèi)便可。

2.2 云計(jì)算的發(fā)展現(xiàn)狀

自2006年8月9日，Google首席執(zhí)行官埃里克·施密特在搜索引擎大會(huì)上首次提出“云計(jì)算”的概念后，世界上幾大IT業(yè)公司便陸續(xù)開始了“云計(jì)算”的研究，并首先在大學(xué)校園里推廣云計(jì)算的計(jì)劃。發(fā)展到至今，云計(jì)算已不再是一個(gè)概念，而是實(shí)際的應(yīng)用在生活及工作中。云計(jì)算應(yīng)用到各個(gè)領(lǐng)域?qū)⑹墙窈蟮囊粋€(gè)發(fā)展趨勢(shì)。

2.3 云計(jì)算的特點(diǎn)

2.3.1 按需服務(wù)

“云”是一個(gè)龐大的資源池，涵蓋了除硬件基礎(chǔ)設(shè)置外的所以計(jì)算機(jī)資源。用戶在使用計(jì)算機(jī)時(shí)，只需要一個(gè)個(gè)人計(jì)算機(jī)、手機(jī)等能上網(wǎng)的終端設(shè)備，其他所需要的應(yīng)用軟件、系統(tǒng)軟件都不需要安裝，而是由互聯(lián)網(wǎng)上的云端提供，用戶只按需付一定的服務(wù)費(fèi)。用戶所處理的數(shù)據(jù)或資料也可不必存儲(chǔ)在本地，而是保存在云端的數(shù)據(jù)中心處。用戶可以在任何時(shí)間、任何地點(diǎn)繼續(xù)自己的工作或查找所需要的信息，從而實(shí)現(xiàn)隨用隨取，就像自來水、電、煤氣等一樣按需使用、按需服務(wù)、按需付費(fèi)。

2.3.2 強(qiáng)大的存儲(chǔ)、計(jì)算能力

云端的管理系統(tǒng)規(guī)模非常龐大，一般擁有上百萬臺(tái)服務(wù)器；即便是企業(yè)的私有云一般也擁有數(shù)百上千臺(tái)服務(wù)器。因此，云能賦予用戶前所未有的計(jì)算能力和存儲(chǔ)能力，可以完成用戶的各種業(yè)務(wù)需求。

2.3.3 高可靠性

云端提供了最可靠、安全的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)中心，有最專業(yè)的團(tuán)隊(duì)來管理信息。因此，用戶不必?fù)?dān)心數(shù)據(jù)丟失、病毒入侵等麻煩。同時(shí)，嚴(yán)格的權(quán)限管理策略可以確保用戶信息的保密性和與指定其他用戶的數(shù)據(jù)共享。

2.3.4 分層服務(wù)

云計(jì)算包括以下幾個(gè)層次的服務(wù)：基礎(chǔ)設(shè)施級(jí)服務(wù)（IaaS），平臺(tái)級(jí)服務(wù)（PaaS）和軟件級(jí)服務(wù)（SaaS）[3]。

基礎(chǔ)設(shè)施級(jí)服務(wù)：是將計(jì)算、存儲(chǔ)和網(wǎng)絡(luò)資源通過虛擬化形成資源池，為用戶提供基礎(chǔ)的運(yùn)算和存儲(chǔ)服務(wù)。

平臺(tái)級(jí)服務(wù)：將軟件研發(fā)的平臺(tái)（如編程軟件）作為一種服務(wù)，提供給用戶。在平臺(tái)層上提供了海量的文件系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)、消息系統(tǒng)和并行計(jì)算環(huán)境。

軟件級(jí)服務(wù)：為用戶提供各種應(yīng)用軟件。

3 云計(jì)算應(yīng)用于智能交通系統(tǒng)

3.1 智能交通系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀

我國(guó)的智能交通系統(tǒng)（ITS）的研究起步較晚。1994年，我國(guó)參加了在法國(guó)巴黎召開的第一屆ITS世界大會(huì)后，才拉開了我國(guó)ITS的發(fā)展序幕。經(jīng)過十幾年的發(fā)展，我國(guó)已經(jīng)在智能交通領(lǐng)域取得了重大進(jìn)展，高速公路監(jiān)控系統(tǒng)、不停車收費(fèi)系統(tǒng)、安全保障系統(tǒng)等已經(jīng)在一些大城市使用運(yùn)行[4]。但由于發(fā)展時(shí)間短、技術(shù)基礎(chǔ)薄弱等原因，我國(guó)的智能交通系統(tǒng)仍處在起步階段，還有很多不足之處：

3.1.1 缺少智能交通研發(fā)、管理人才[5]

由于我國(guó)在智能交通系統(tǒng)方面研究時(shí)間短，而且該方面的人才既需要懂得計(jì)算機(jī)技術(shù)，又需要了解交通知識(shí)的復(fù)合型人才。所以對(duì)這方面的人才培養(yǎng)還不足，這樣非常不利于智能交通系統(tǒng)的深入研究與應(yīng)用

3.1.2 缺少ITS協(xié)調(diào)組織機(jī)構(gòu)

目前，我國(guó)的交通體制仍處于各部門、各省和地區(qū)分頭管理、各自為戰(zhàn)的狀況。這樣，不利于ITS的整體發(fā)展，同時(shí)也造成了極大的資源浪費(fèi)。在人才短缺的情況下，更是不利于ITS的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展。

3.1.3 地區(qū)之間發(fā)展不平衡

由于生產(chǎn)力、資源分布不均，經(jīng)濟(jì)發(fā)展不平衡，ITS的發(fā)展出現(xiàn)區(qū)域不平衡性。

3.1.4 高速收費(fèi)管理不完善

在一些偏遠(yuǎn)地區(qū)，高速收費(fèi)管理不完善，經(jīng)常出現(xiàn)亂收費(fèi)現(xiàn)象。相關(guān)部分也沒有統(tǒng)一的監(jiān)控和相關(guān)的道路收費(fèi)管理明細(xì)提供給車主。

3.2 云計(jì)算應(yīng)用于智能交通系統(tǒng)

智能交通云的設(shè)計(jì)主要包括存儲(chǔ)、查詢下載和管理上傳三個(gè)模塊，如圖1所示。

“存儲(chǔ)”模塊，主要是將車輛信息、路況信息、公路設(shè)施信息、物流信息等保存到云端的存儲(chǔ)服務(wù)器中，又稱為“資源云”。資源云的存儲(chǔ)模型如圖2所示。云計(jì)算數(shù)據(jù)中心可以自動(dòng)管理和動(dòng)態(tài)分配信息資源；用戶也可以在權(quán)限范圍內(nèi)自定義所需的資源結(jié)構(gòu)，并通過“申請(qǐng)服務(wù)界面”向云計(jì)算數(shù)據(jù)中心提交請(qǐng)求。

“查詢下載”模塊，同時(shí)面向公眾和管理部門。可查詢內(nèi)容主要包括：路況信息、公路設(shè)施信息、停車收費(fèi)信息、物流信息、相關(guān)管理政策信息、車輛信息和人員信息等。但是根據(jù)登陸人員的身份不同，可查詢的內(nèi)容也會(huì)有所不同。

“管理上傳”模塊，也是面向公眾和管理部門。公眾主要是將一些臨時(shí)的路況信息或反饋意見上傳到相關(guān)模塊；管理部門需要根據(jù)查詢或提示信息及時(shí)處理突發(fā)事件，保障道路安全、暢通。同時(shí)也可以對(duì)其他信息進(jìn)行集中管理并及時(shí)更新存儲(chǔ)模塊中的相應(yīng)信息。

由于用戶登錄身份不同，人機(jī)交互界面中可操作或顯示的內(nèi)容也會(huì)有所不同，因此，需要設(shè)計(jì)幾個(gè)子系統(tǒng)來支持不同身份的用戶使用，如圖3所示。

云計(jì)算技術(shù)應(yīng)用于智能交通系統(tǒng)，加大了各部門、各省和地區(qū)之間的協(xié)調(diào)管理。當(dāng)然，不同的部門都會(huì)設(shè)有不同的權(quán)限，從而使各部門既做到統(tǒng)一管理又做到各盡其職、互不干擾，這樣也有利于國(guó)家的統(tǒng)籌管理。所有軟、硬件資源都由云端提供，從而免去了地方部門或偏遠(yuǎn)地區(qū)因設(shè)備落后無法實(shí)現(xiàn)交通管理智能化的困擾；所有資源統(tǒng)一管理，也有利于信息的及時(shí)更新。公眾也可以隨時(shí)隨地了解到最新的路況信息，或周邊的公共設(shè)施信息等。

4 結(jié)束語

云計(jì)算技術(shù)應(yīng)用到智能交通系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)資源的最大融合與共享；各管理部門統(tǒng)一組織、統(tǒng)一管理，使整個(gè)交通系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)一體化；同時(shí)也使更多的公眾參與到智能交通系統(tǒng)的維護(hù)中。云計(jì)算技術(shù)與智能交通系統(tǒng)結(jié)合將是未來的發(fā)展趨勢(shì)。

[參考文獻(xiàn)]

[1]錢哨，張?jiān)迄i，黃少波.智能交通云：基于云計(jì)算的智能交通系統(tǒng)[J].計(jì)算機(jī)與現(xiàn)代化.2010（11）：168-171.

[2]唐箭.云存儲(chǔ)系統(tǒng)的分析與應(yīng)用研究[J].電腦知識(shí)與技術(shù).2009（20）：5337-5338，5340.

[3]豐江帆，熊雨虹.云計(jì)算環(huán)境下的數(shù)字城市建設(shè).數(shù)字通信.2011（6）：23-27.

[4]胡發(fā)明.基于云計(jì)算的智能交通系統(tǒng)平臺(tái)研究[J].人工智能與識(shí)別技術(shù).2011（6）：56，57.

[5]Peter Mell and Tim Grance，”The NIST definition of cloud computing”.Version 15，October 7，2009.