基于云計算的智能交通系統研究

王 欣，吳 菲

(南京工業大學浦江學院移動網絡學院，江蘇南京210000)

1 云計算技術簡介

1.1 云計算的概念

云計算，即將軟件以及存儲功能等計算機資源利用網絡提供給用戶。所謂“云端”，即在一個龐大的虛擬的資源池中對所有的資源進行存儲。只需要一個可以上網的如手機及計算機的終端作為客戶端，用戶就能夠利用網絡搜索到全部有價值的資源。用戶完全不用擔心諸如數據丟失、木馬入侵、存儲空間不足以及配置較低等問題，只要按時繳納使用費即可獲得所需資源［1］。

1.2 云計算的特點

作為一個規模非常大的資源池，“云”幾乎涵蓋全部的計算機資源(硬件基礎配置除外)。用戶上網使用的終端設備，可以是一部手機，也可以是一臺電子計算機，不需要再安裝其他系統軟件和應用軟件等，只需要將終端設備設置于互聯網遠端即可。并且，用戶不必在本地存儲需要處理的各種資料和數據，只要在云端的數據中心對其進行保存，在任意地點以及任意時間，用戶都可以對信息進行查找或處理。

1.3 云計算的核心技術以及服務內容

云計算系統的核心技術包括云計算平臺管理技術、虛擬化技術、數據存儲技術、數據管理技術以及編程模型等［2］。利用虛擬化技術，云計算系統可以隔離底層硬件以及軟件應用，其中包括采用多個虛擬資源的裂分模式對單個資源進行劃分，還可以采用一個虛擬資源的聚合模式對多個資源進行整合。

云計算的服務形式主要包括基礎設施服務(IaaS)、平臺即服務(PaaS)以及軟件即服務(SaaS)。其中，基礎設施服務(IaaS)是指向客戶提供計量服務的“云端”基礎設施，這種“云端”基礎設施由數量較多的服務器一同構成的;平臺即服務(PaaS)指向客戶提供硬件資源、服務器平臺以及開發環境等;軟件即服務(SaaS)就是在自身的服務器上統一部署各種應用軟件，從而向用戶提供各種相關的服務［3］。

2 云計算技術在智能交通系統平臺的有效應用

智能交通系統平臺用于存儲和處理交通應急仿真決策支持系統、交通綜合檢測系統、道路交通綜合調控系統、交通運行指揮系統、交通運輸管理系統以及公眾出行信息服務系統等所用的數據。建設云計算數據中心可以承載交通數據業務，最終保證交通數據的共享與交換，同時還可以使交通業務的各種需求得到充分的滿足，從而有針對性地解決交通信息數據業務的支撐、共享以及統一存儲的各種問題，最終促進交通信息決策支持體系的快速形成。

2.1 智能交通系統的組網

智能交通系統平臺云計算數據中心對車輛營運信息、道路客運信息、公路信息、鐵路信息、港航信息、物流信息以及道路交通信息等進行收集，交通應急仿真決策支持系統、交通綜合檢測系統、道路交通綜合調控系統、交通運行指揮系統、交通運輸管理系統以及公眾出行信息服務系統等就可以對所收集的數據進行分析和處理。

2.2 智能交通系統平臺的管理模式

可以利用分級的管理模式建設智能交通云計算數據中心，其中負責調度整個云平臺內存儲資源以及計算的是云管理節點;負責調度集群內計算資源的是計算集群管理節點;負責調度集群內存儲資源的是存儲集群管理節點。

2.3 智能交通系統平臺的網絡層次

在智能交通系統平臺云計算解決方案中，利用模塊化以及層次化的設計方式針對整個網絡進行架構設計，對整個網絡進行四個層次的劃分。其中互聯網接入層負責與互聯網進行互聯，主要保證內部網絡對互聯網的高速訪問，同時還不斷地轉換和維護外網以及內網的路由信息。向下負責對網絡內的匯聚層交換設備進行匯聚的是核心層，其主要作用是使交換設備之間高速交換，并負責與出口路由設備向上的互聯。向下負責對業務接入層交換設備進行匯聚的是匯聚層，同時其還負責與核心交換設備實現相互之間的互聯。

各業務區內部的網絡接入設備以及主機設備都包括在接入層中。在通常情況下，將網絡接入設備劃分為虛擬接入設備和物理接入設備，其中物理接入設備主要負責存儲以及物理等設備的接入，而虛擬接入設備主要負責物理設備內的虛擬設備的接入［4］。

2.4 智能交通云系統的三個模塊

在智能交通云系統中，主要存在存儲、管理上傳以及查詢下載等三個模塊:(1)存儲模塊的作用是在云端的存儲服務器中對物流信息、公路設施信息、路況信息以及車輛信息等進行保存，所以其又被稱為“資源云”。云計算數據中心能夠對信息資源進行動態分配以及自動管理;在權限范圍之內，用戶也可以根據所需資源的自身結構對其進行自定義，并請求于云計算數據中心。(2)查詢下載模塊主要是面對管理部門和公眾的。用戶可以使用查詢下載模塊查詢車輛和人員的信息、物流信息、停車收費信息、相關政策信息、公路設施和路況等信息。不同身份的人員登陸所查詢到的最終信息也會有所差別。(3)管理上傳模塊的主要受眾是管理部門以及公眾。管理部門可以使用該模塊對突發事件進行處理，查詢并提示相關的事件處理信息，以確保道路交通的暢通。并將這些信息集中起來，進行統一管理，按時更新和儲存。公眾可以利用該模塊上傳反饋意見和臨時路況信息，對道路交通安全非常有利。在所有模塊中，不同的登陸身份會對整個模塊信息產生影響，人機交互界面中的顯示內容和操作內容也會有所不同。因此，在云計算系統中還有一些子系統，以滿足不同登陸身份用戶的使用需求。

2.5 交通信息云計算模式的應用

在交通工程行業中對云計算概念的應用就是所謂的交通信息云計算，其從本質上來講屬于新型的信息處理和服務模式。

2.5.1 交通信息云計算模式的邏輯架構

交通信息云計算模式能夠將交通仿真模擬以及決策支持等信息提供給交通指揮、交通企業增值服務、交通信息發布以及基礎設施建設等。

從圖1中可以發現，當虛擬化層在硬件設備資源層的基礎上建立起來之后，將虛擬化層以及硬件設備資源層等作為基礎，可提供出虛擬機，并可組成虛擬機應用系統。云計算服務管理與三個層相結合，就能夠形成LaaS云。然后以LaaS云作為基礎，又可以構建PaaS云，PaaS云就是所謂的平臺云，其主要作用是提供主流軟件產品的部署，而能夠實現其它系統在PaaS上的順利運行［5］。

圖1 交通信息云計算模式的邏輯架構示意圖

2.5.2 交通信息云計算模式的組織架構

廣大的用戶、交通運營企業以及交通管理單位等在云計算平臺中被聯系在一起，云計算平臺將交通信息云的基礎架構利用服務交付的方式提供給各種各樣的用戶，其基本組織機構為:(1)包括網絡設備、存儲設備以及服務器在內的云計算資源;(2)云計算平臺，其主要作用是統一地管理和調度收集到的各種交通數據;(3)基礎設施服務，其能夠利用交通數據資源池針對硬件資源進行相應的處理，并且以交通數據的不同類型作為根據，提供虛擬網絡的存儲、虛擬服務器、虛擬存儲以及小型虛擬機;(4)服務管理平臺，其能夠利用各種監控工具監控平臺中的交通數據，匯總監控結果，使系統的穩定運行得到保障;(5)平臺服務，其主要作用是以交通基礎設施的需求作為根據，提供相應的平臺服務，其中主要包括數據庫服務平臺等各種內容;(6)服務門戶，在構建好交通云計算數據中心之后，其可以提供一個集中的服務門戶，使出行的用戶或者交管部門能夠根據需求對服務進行自行選擇。

2.6 基于云計算智能交通的動態導航應用

作為最重要的智能交通系統的應用方式之一，動態導航可以帶來非常大的經濟效益和社會效益。基于云計算的智能交通系統不僅能夠保證動態導航應用的實現，還能夠針對云端提供一些與用戶出行有關系的信息，比如車輛保養信息、天氣狀況以及停車位的預訂信息等，同時用戶還可以針對3G影音服務進行請求，這樣用戶就能夠從真正意義上享受到3G生活帶來的樂趣。

2.6.1 預定停車位的應用

目前，很多人已經受到出行后停車問題的困擾，通過對基于云計算的智能交通系統的運用，車主能夠享受到停車位預訂帶來的方便。車主用戶可以提前做好相應的準備，利用終端設備將要停車的位置從地圖當中選出來，服務端就會對該選擇范圍內的全部停車場進行標識，利用顏色標明停車場是否有空車位。通過觸摸操作，車主用戶就可以選定停車場，然后將預定車位信息發送到智能交通系統的服務端，系統服務端則會向終端設備發出再次確認短信，最后由車主用戶根據指令進行確認性的操作，這樣就能夠成功地預訂到車位，同時系統還會將預訂憑據返回給車主，車主在停車場停車的時候出示憑據即可［6］。

2.6.2 在車輛門禁管理中的應用

RFID作為物聯網中非常重要的一項技術變得越來越成熟。在基于云計算的智能交通系統的門禁管理中引進RFID，是能夠有效地區別其他RFID車輛門禁的解決方案，用戶憑借一張卡片就能夠實現無障礙地通行于停車場、單位以及住宅小區，這樣突破了只在一個閉環內使用原有RFID的方式，從而實現了簡單的物聯網概念。圖2為基于云計算的智能交通系統車輛門禁管理系統［7］。

圖2 基于云計算的智能交通系統車輛門禁管理系統

通過對RFID技術的有效運用，車輛門禁管理系統能夠實現車輛不停車就可以進出小區，這樣車主就可以不用再下車刷卡了。與此同時，車主持有的RFID標簽具有在單位以及住宅小區通用的性質，這不僅降低了人力成本的支出，還有效地解決了由于人力管理而造成的各種疏漏，最終實現了車輛管理效率的不斷提升。

3 結語

云計算技術是一種新興的數字化管理技術，云計算技術在交通系統的應用可以有效地改善交通系統各部門間的聯系情況，增強協調程度。而云計算技術中不同的權限設置也完全可以滿足不同的管理部門對交通系統的統一管理，有利于智能交通系統的統籌規劃。云計算技術給了公眾更多地參與交通管理的機會，對智能交通系統的維護有著重要的作用，是未來交通系統管理的發展方向。

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