智慧高速+互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下信息化基礎(chǔ)架構(gòu)淺析

白雪峰

（中國公路工程咨詢集團(tuán)有限公司，北京 100083）

1 工程概況

2019年5月，我國提出要在2020年前基本取消各省界高速公路收費(fèi)站臺(tái)，替換成不停車快捷收費(fèi)的方式，全面優(yōu)化升級當(dāng)前所有收費(fèi)站、ETC系統(tǒng)軟硬件。隨后，我國交通運(yùn)輸部針對高速公路智能化改造工作推出了多項(xiàng)指導(dǎo)方案，提出要在2021年前逐步完成部、省路段的視頻聯(lián)網(wǎng)檢測工作。由此可見，目前我國正努力促進(jìn)高速公路朝著信息化、智能化的方向不斷發(fā)展，“互聯(lián)網(wǎng)+”、大數(shù)據(jù)等技術(shù)必然將被引用在高速公路信息化建設(shè)中。當(dāng)信息化建設(shè)到達(dá)一定高度時(shí)就會(huì)朝著智慧化方向靠近，對技術(shù)的要求也將越來越高，特別是對網(wǎng)絡(luò)安全管理的要求。本文將天津市取消高速公路省界收費(fèi)站項(xiàng)目當(dāng)成具體研究對象，該項(xiàng)目主要包括：天津聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)系統(tǒng)路徑與費(fèi)率管理系統(tǒng)、MTC清分結(jié)算管理系統(tǒng)、片區(qū)中心管理系統(tǒng)、收費(fèi)站管理系統(tǒng)、收費(fèi)車道管理系統(tǒng)等。

2 高速公路信息化基礎(chǔ)架構(gòu)發(fā)展歷程

各個(gè)階段高速公路信息化所呈現(xiàn)出的管理需求和技術(shù)水平都是不同的，會(huì)隨著時(shí)間的發(fā)展不斷提升，在“互聯(lián)網(wǎng)+”的影響下高速公路信息化水平得到了明顯提升，加之受到大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等影響，高速公路信息化又朝著智慧化不斷發(fā)展。

2.1 煙囪式信息系統(tǒng)建設(shè)

起先在信息系統(tǒng)建設(shè)時(shí)主要選用的架構(gòu)為“煙囪式”，該架構(gòu)是一種垂直體系架構(gòu)，各個(gè)路段的IT系統(tǒng)均包含單獨(dú)的存儲(chǔ)、管理設(shè)備，且系統(tǒng)間無法實(shí)現(xiàn)資源共享，因而信息存在嚴(yán)重閉塞，信息孤島、資源孤島現(xiàn)象普遍。該階段下，高速公路發(fā)展迅猛，是一個(gè)開始進(jìn)行信息化建設(shè)的時(shí)期，但因各個(gè)系統(tǒng)研發(fā)實(shí)施之前未做好足夠的規(guī)劃決策，致使很多信息功能被堆疊在一起。此外，因?yàn)槲匆庾R(shí)到統(tǒng)一數(shù)據(jù)、接口標(biāo)準(zhǔn)的重要性，致使不同系統(tǒng)之間的信息數(shù)據(jù)無法直接分享，數(shù)據(jù)的使用效率較低。信息化技術(shù)持續(xù)進(jìn)步的同時(shí)，信息資源數(shù)目也在成倍遞增，不管是數(shù)據(jù)還是各類硬件軟件設(shè)施，其管理難度越來越高。此時(shí)現(xiàn)行的管理架構(gòu)在使用過程中暴露出了很多問題，其中包括IT資源服務(wù)率不高、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、無法滿足業(yè)務(wù)實(shí)際需要以及管理費(fèi)用超出預(yù)算等。

2.2 一體化信息系統(tǒng)建設(shè)

在長達(dá)10年的探究探索后，管理者開始認(rèn)識(shí)到要想使高速公路管理變得高效快捷，應(yīng)從現(xiàn)有業(yè)務(wù)管理中提取經(jīng)驗(yàn)，借助所擁有的信息資源梳理不同系統(tǒng)框架中的異構(gòu)信息，從而使得不同系統(tǒng)間能夠共享數(shù)據(jù)資源，靈活解決突發(fā)事件，提升信息服務(wù)效率。圖1是一體化綜合運(yùn)營管理系統(tǒng)的組織架構(gòu)圖。該系統(tǒng)并不單純是一個(gè)全新的系統(tǒng)，而是參照現(xiàn)階段所使用的業(yè)務(wù)信息系統(tǒng)，根據(jù)業(yè)務(wù)需求進(jìn)行相應(yīng)的改造升級，以此達(dá)到一體化管理的目的。因此，該系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化、整體化程度相較以往更高。

圖1 一體化綜合營運(yùn)管理平臺(tái)

一體化建設(shè)需劃分成以下三大流程：首先，設(shè)計(jì)統(tǒng)一、規(guī)范的數(shù)據(jù)與接口標(biāo)準(zhǔn)，便于提升數(shù)據(jù)使用效率；其次，借助一體化平臺(tái)完成業(yè)務(wù)改造、匯總，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)互通，促使不同系統(tǒng)之間資源共享，提升工作效率；第三，梳理、整合多業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，打造系統(tǒng)完備的數(shù)據(jù)資源庫，充分挖掘數(shù)據(jù)資源作用。該階段最大的突破是使用了虛擬化的技術(shù)方法，即靈活借助網(wǎng)絡(luò)信息平臺(tái)實(shí)現(xiàn)服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)、存儲(chǔ)等所有工作的統(tǒng)籌管理，經(jīng)由處理后將抽象的資源信息展現(xiàn)出來，便于使用者獲取所需數(shù)據(jù)資源。管理者使用該平臺(tái)進(jìn)行管理更為簡單高效，其所具備的優(yōu)勢非常明顯，其中包括提升設(shè)備使用效率、資源有效性等。然而使用該系統(tǒng)同樣暴露出了一些問題，例如系統(tǒng)維護(hù)難度大幅提升、系統(tǒng)中儲(chǔ)存的資源數(shù)據(jù)易受網(wǎng)絡(luò)安全問題的威脅等。

2.3 云端化信息系統(tǒng)建設(shè)

正是因?yàn)楹芏嗍〗缡召M(fèi)站被撤銷，加之我國愈發(fā)重視高速視頻聯(lián)網(wǎng)工作的建設(shè)，日后信息共享將變得更為簡單。這也要求高速公路管理單位除了需要積極引用先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)，還應(yīng)研發(fā)設(shè)計(jì)出更為高效的管理方案以及加強(qiáng)基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)，從而實(shí)現(xiàn)更優(yōu)質(zhì)的管理。為了實(shí)現(xiàn)高速公路信息建設(shè)系統(tǒng)的云端化、提升信息數(shù)據(jù)的使用效率、節(jié)省管理成本、擴(kuò)大經(jīng)濟(jì)效益，本文立足于以下三個(gè)關(guān)鍵環(huán)境展開分析。

（1）業(yè)務(wù)集中化：即將各個(gè)業(yè)務(wù)進(jìn)行整合集中，立足于路網(wǎng)視角完成結(jié)構(gòu)性的轉(zhuǎn)變，把較為分散的系統(tǒng)數(shù)據(jù)匯集起來集中儲(chǔ)存，方便日后大數(shù)據(jù)分析工作的開展。

（2）分布向云端轉(zhuǎn)變：在未來混合云會(huì)逐步轉(zhuǎn)變成一類非常常見的基礎(chǔ)設(shè)施模式，移動(dòng)辦公業(yè)務(wù)也將開始轉(zhuǎn)變到云端中，使用這種模式能夠提升資源使用效率、節(jié)省經(jīng)營成本、優(yōu)化管理模式。

（3）實(shí)現(xiàn)專業(yè)化運(yùn)維：借助專業(yè)化運(yùn)維的方式將云端業(yè)務(wù)和本地業(yè)務(wù)直接分開。使用云服務(wù)器、儲(chǔ)存等設(shè)備對其進(jìn)行監(jiān)管控制。

3 關(guān)鍵技術(shù)問題

3.1 公有云方案

公有云方案充分利用了云計(jì)算技術(shù)，是一個(gè)匯集內(nèi)存、存儲(chǔ)、計(jì)算等功能于一體的虛擬資源池，主要面向最終用戶、PaaS、SaaS提供商提供業(yè)務(wù)服務(wù)，該架構(gòu)所提供的服務(wù)主要包含基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)、軟件即服務(wù)以及平臺(tái)即服務(wù)。使用該方案可以幫助高速公路管理部門靈活使用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行管理，控制管理成本、借助云平臺(tái)打造交通行業(yè)數(shù)據(jù)分享與應(yīng)用系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)高效管理及節(jié)約成本。

3.2 安全防護(hù)

私有云方案直接禁止了專網(wǎng)應(yīng)用內(nèi)全部對外端口，把所有安全防護(hù)工作轉(zhuǎn)交給云端負(fù)責(zé)，在很大程度上提升了云端安全防護(hù)難度、埋下安全隱患，這就要求管理者積極研發(fā)更為專業(yè)全面的解決方案，取代舊的小作坊補(bǔ)丁式防護(hù)。公有云方案主要對以下幾個(gè)方面提供了安全防護(hù)工作。

（1）對物理、基礎(chǔ)架構(gòu)的安全防護(hù)：即對云計(jì)算系統(tǒng)下的數(shù)據(jù)、物理設(shè)施、服務(wù)器以及網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等內(nèi)容進(jìn)行集中管理。

（2）對主機(jī)、網(wǎng)絡(luò)的安全防護(hù)。即對云計(jì)算系統(tǒng)下的主機(jī)、網(wǎng)絡(luò)安全等進(jìn)行管理。其中前者包含云儲(chǔ)存、云計(jì)算以及云數(shù)據(jù)庫等對數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、磁盤陣列網(wǎng)絡(luò)之類內(nèi)容的防護(hù)；后者則主要包含虛擬網(wǎng)絡(luò)、安全網(wǎng)關(guān)、VPN以及專業(yè)鏈路等內(nèi)容的防護(hù)。

（3）對應(yīng)用的安全防護(hù)。即對云計(jì)算系統(tǒng)下的業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)進(jìn)行安全防護(hù)管理，例如設(shè)計(jì)與研發(fā)、發(fā)布與使用等內(nèi)容的防護(hù)。

（4）訪問控制管理。即對資源數(shù)據(jù)訪問權(quán)限的控制，例如客戶數(shù)據(jù)管理、身份檢測、權(quán)限管理之類。

（5）對終端的安全管理。即對移動(dòng)終端以及業(yè)務(wù)操作終端等的管理防護(hù)，例如對硬件、系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理等內(nèi)容的防護(hù)。

（6）數(shù)據(jù)安全管理。即對云計(jì)算系統(tǒng)下現(xiàn)有的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)進(jìn)行安全管理，例如數(shù)據(jù)搜索、辨別、分類、加密之類的內(nèi)容。

3.3 基于云化的大數(shù)據(jù)處理技術(shù)

高速公路運(yùn)行時(shí)會(huì)產(chǎn)生龐大的數(shù)據(jù)信息，這些信息主要來源于視頻監(jiān)控、車流數(shù)據(jù)、路況資源、GPS定位數(shù)據(jù)、高清卡口數(shù)據(jù)之類。通過使用邊緣計(jì)算、數(shù)據(jù)傳輸?shù)确绞娇梢园阉挟a(chǎn)生的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到云端平臺(tái)中，充分發(fā)揮這些數(shù)據(jù)的效用，給公路管理者、交通部門與出行者帶來極大的便利。使用云端分布式存儲(chǔ)與計(jì)算之類的方法，將所有非結(jié)構(gòu)化、結(jié)構(gòu)化與半結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)整合起來，該方法能夠直接從眾多數(shù)據(jù)量、圖片中識(shí)別出有效信息，使用圖片檢索、行為分析等方式幫助管理者做好管理工作，此外，該系統(tǒng)還可以借助多維路網(wǎng)數(shù)據(jù)與地圖服務(wù)商數(shù)據(jù)等內(nèi)容給市民提供更貼心的出行服務(wù)。

4 結(jié)語

在“互聯(lián)網(wǎng)+”的影響下，高速公路運(yùn)營管理模式也朝著智能化方向發(fā)展，同時(shí)使得交通行業(yè)迎來了發(fā)展新階段。未來一段時(shí)間交通行業(yè)的發(fā)展將側(cè)重于積累大數(shù)據(jù)資源、打造智慧交通云服務(wù)平臺(tái)，為整個(gè)社會(huì)提供非常精準(zhǔn)、智能、靈活的出行服務(wù)。要想實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，交通行業(yè)首先應(yīng)該找到消除業(yè)務(wù)壁壘的方式，做好數(shù)據(jù)積累與分析，努力建設(shè)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)平臺(tái)，促使交通行業(yè)朝著智能化的方向發(fā)展。