基于流量大數據的智能交通信號控制系統

孟 柯,王忠豪,李金威,劉曉達,楊玉柳

（山東理工大學計算機科學與技術學院,山東 淄博 255049）

基于流量大數據的智能交通信號控制系統

孟 柯,王忠豪,李金威,劉曉達,楊玉柳

（山東理工大學計算機科學與技術學院,山東 淄博 255049）

現今，學術界和工業界已經進入了大數據時代，智能交通信號控制系統是大數據應用場景中的一個重要領域。然而，由于動態車流量數據規模的變大，對交通網絡的有效管理提出了重大的挑戰。本文介紹了基于流量大數據的智能交通信號控制系統，對城市的整個交通流量進行實時的智能檢測與記錄。經測試表明，該系統可有效監測全城市交通流量狀況且運行正常，能夠有效實現對城市交通管理。

智能交通信號控制；大數據；RFID無線設備

隨著物聯網、傳感器等信息技術的發展，海量感知信息通過網絡匯集形成具有潛在價值的大數據集合，在過去的十年中，針對大數據應用已在眾多領域開展研究，并取得了較好的研究成果，例如圖像識別、視頻搜索、語言識別和個性化推薦等。智能交通系統問題是大數據應用場景中的一個重要領域。造成交通調度效率低下的主要問題是交叉口車輛流量的爆炸性數據。傳統的方法無法處理巨大的數據量，因此自動調優問題仍然是許多研究者所追求的。大數據相關技術的迅速發展，為解決數據量過大的問題提供了新的思路和工具，本文提出了一種基于流量大數據的智能交通信號控制系統。

1 大數據智能交通信號控制系統結構

為有效誘導城市交通，大數據智能交通信號控制系統整合交通信號控制系統和大數據服務系統，如圖1所示。該系統由交通信號控制機、RFID無線設備、智能交通服務平臺組成。

交通信號控制機:該設備連接叉口各方向的交通信號燈組、叉口RFID無線設備和智能交通大數據服務平臺，實現叉口交通信號燈協調控制、流量數據采集等功能。

RFID無線設備:采集車流信息發送到交通信號控制器的設備，通常包含以下組件:RFID標簽讀取器和天線模塊。

智能交通服務平臺:平臺實現對交通信號控制機的管理和控制，除可配置信號機的參數外，還可實現對歷史交通數據的分析功能。

交通數據倉庫：存儲采集的交通歷史數據，支持數據清洗、過濾和自動預處理功能，為高效實施交通數據挖掘分析提供數據基礎。

2 系統關鍵設計目標

大數據智能交通信號控制系統在可用性、可靠性和可擴展性方面遵循以下設計目標:

（1）可用性:智能交通信號控制系統被部署在交通十字路口，除控制叉口信號燈組外，借助RFID無線設備采集交通流量。

（2）可靠性:由于系統是在沒有用戶干預的情況下運行，所以系統必須具備有處理突發情況的能力，保障系統運行可靠。

（3）可擴展性:大數據智能交通信號控制系統是為大數據時代的高效擴展而設計的，為了確保最大的可移植性和多功能性，設備配置必須可靈活配置，使得該系統更容易適應新的需求。

3 交通信號大數據處理平臺

交通信號大數據處理基本流程與傳統數據處理流程基本相似，整個處理流程可以概括為數據采集、數據導入和預處理、數據存儲、數據分析和可視化展示五部分。由于交通大數據要處理大量的、非結構化流量數據，要求處理的強實時性，所以在各個處理環節中采用MapReduce分布式計算框架以及實時流數據處理計算框架，數據存儲用支持文本存儲，支持事務以及分布式數據庫HBase和分布式文件存儲系統HDFS。

依據大數據處理流程及交通數據處理的特性，整個平臺的構建分兩部分，依次為對交通大數據離線批處理、深度挖掘的Hadoop生態系統和對交通信號大數據進行強實時流式計算的Storm處理系統，交通信號大數據處理流程如圖2所示。

4 結束語

數據是驅動智能交通發展的基礎，大數據技術的開發利用將為智能交通的進一步發展帶來質的飛躍。本文建立了基于大數據的智能交通信號控制框架，該框架能夠兼顧交通數據處理的強實時性和高效性，也兼顧了交通信號數據量大、分散的特點，以支持交通流短時預測、交通誘導、居民出行模式等運用大數據技術進行分析。

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10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.01.111

淄博市校城融合發展計劃/SDUT & Zibo City Integration Development Plan（2016ZBXC003）

孟柯（1996-）,男,山東濟南人,本科,研究方向：智能交通信號控制技術。