基于大數(shù)據(jù)技術(shù)的智能高速公路系統(tǒng)應(yīng)用

涂偉鍵

(廣西交科集團(tuán)有限公司，廣西 南寧 530007)

0 引言

目前，高速公路交通堵塞或交通事故的發(fā)生屢見不鮮，嚴(yán)重威脅了居民的生活品質(zhì)[1]。但是在科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展的今天，交通智能化發(fā)展成為趨勢，目前在智能高速公路系統(tǒng)中，大數(shù)據(jù)技術(shù)已被充分運(yùn)用，通過運(yùn)用大數(shù)據(jù)的信息優(yōu)勢，有效地將數(shù)據(jù)處理融合在一起，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)智能交通管理控制體系的建設(shè)[2]。

1 基于大數(shù)據(jù)技術(shù)的智能交通

1.1 大數(shù)據(jù)技術(shù)

計(jì)算機(jī)技術(shù)的出現(xiàn)，對社會變革起到了一定的推動作用，并使大眾的生活條件得到了一定程度的改善，變化最為深刻的就是大數(shù)據(jù)的出現(xiàn)。其具體是指，如果數(shù)據(jù)有一定的規(guī)模出現(xiàn)[3]，無法由以往的數(shù)據(jù)庫對其進(jìn)行處理，必須要掌握更好的處理能力，對數(shù)據(jù)進(jìn)行一系列整體的有效操作，從而提取出有用資訊的過程[4]。正因?yàn)槿绱耍髷?shù)據(jù)技術(shù)已在不同行業(yè)中被廣泛運(yùn)用，并獲得高度重視。

1.2 大數(shù)據(jù)的特征

大數(shù)據(jù)的特征主要包括四方面內(nèi)容：

(1)具有較大的數(shù)據(jù)體積。一般基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)是TB級，而大數(shù)據(jù)基本為PB級，最大的體積會達(dá)到EB級。

(2)數(shù)據(jù)的處理速度非常快。將以往的數(shù)據(jù)與大數(shù)據(jù)做對比[5]，其挖掘技術(shù)相差很多，同時(shí)對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理時(shí)，也不必消耗倉儲，因此具有非常高效的數(shù)據(jù)處理速度。

(3)數(shù)據(jù)類型多樣。不僅涵蓋了以往的結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)，同時(shí)也涵蓋了半結(jié)構(gòu)及非結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)，由于具有較多的類型，所以加大了大數(shù)據(jù)的復(fù)雜性[6]。

(4)數(shù)據(jù)具有實(shí)踐性能。雖然大數(shù)據(jù)中包含了非常大量的信息，但是將數(shù)據(jù)提交到平臺以后，仍可有效提取大數(shù)據(jù)有關(guān)的價(jià)值信息[7]。

在智能化的系統(tǒng)中，從數(shù)據(jù)的種類進(jìn)行分類，可包括交通管理的有關(guān)數(shù)據(jù)及傳感器的數(shù)據(jù)等，數(shù)據(jù)的種類各種各樣，同時(shí)具有較大的數(shù)據(jù)體積，所以，研究和處理的過程中，仍舊有很大的難題存在。

1.3 交通大數(shù)據(jù)

當(dāng)前，在各行各業(yè)的發(fā)展過程中，都已經(jīng)在逐漸引進(jìn)大數(shù)據(jù)技術(shù)，交通行業(yè)也是其一。城市發(fā)展日新月異，越來越多的家庭購買了1～2輛機(jī)動車，并且因?yàn)榻煌ǚ绞皆絹碓蕉鄻踊⒐芾碓絹碓浆F(xiàn)代化，交通行業(yè)中無法避免的大數(shù)據(jù)問題逐漸產(chǎn)生[8]。針對當(dāng)前的交通現(xiàn)狀，交通運(yùn)輸部門可通過大數(shù)據(jù)技術(shù)采集標(biāo)本，根據(jù)主要需求進(jìn)行及時(shí)有效的管理，并充分地研究城市道路、高速公路和不同地區(qū)的數(shù)據(jù)，對這些數(shù)據(jù)有效地分析和整合，使交通部門能夠準(zhǔn)確掌握交通主要情況，進(jìn)而對交通狀況進(jìn)行有效預(yù)判，針對已有的問題，提出行之有效的合理建議。與傳統(tǒng)的管理模式相比，大數(shù)據(jù)能夠?qū)π畔⑦M(jìn)行更加精準(zhǔn)地提取及處理，與實(shí)際情況也更相近，從而提高交通管理的效率[9]。雖然采用大數(shù)據(jù)進(jìn)行管理成本是非常高的，同時(shí)也必須投入更多的信息管理人才資源，但是如果進(jìn)行綜合考慮，采用該技術(shù)效果更好，有效節(jié)約管理成本。

2 智能高速公路系統(tǒng)中交通大數(shù)據(jù)的來源

高速公路營運(yùn)過程中會產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)，其主要來源包括收費(fèi)、交通監(jiān)控、調(diào)度、視頻卡口及日常運(yùn)營等[10]。

2.1 高速聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)軟件數(shù)據(jù)

在高速公路的不同站點(diǎn)，基本都已經(jīng)加裝了科學(xué)合理的收費(fèi)軟件，從而更方便地對用戶信息進(jìn)行收集，其主要涵蓋了汽車的類型及分類、車輛來往的頻率及車輛行駛的區(qū)間位置等。經(jīng)過長時(shí)間的累積，產(chǎn)生了非常豐富的數(shù)據(jù)，而這些數(shù)據(jù)迫切需要有關(guān)公司或者部門對其進(jìn)行開發(fā)利用。

2.2 應(yīng)用系統(tǒng)數(shù)據(jù)

在高速公路監(jiān)督控制結(jié)算中心也積累了非常多的數(shù)據(jù)，主要包括呼叫系統(tǒng)、清分系統(tǒng)、收費(fèi)站管理軟件等，主要包含了救援保障、違法違章、交通事故及車輛通行量等數(shù)據(jù)。

2.3 視頻監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)

高速公路中設(shè)置了非常多的視頻監(jiān)控?cái)z像頭，主要設(shè)置在服務(wù)區(qū)、存在危險(xiǎn)的黑點(diǎn)路段、收費(fèi)站等，最開始設(shè)置監(jiān)控?cái)z像頭的主要目的是為了及時(shí)對現(xiàn)場進(jìn)行有效的監(jiān)控，車輛在正常運(yùn)行的過程中，并沒有人注意視頻圖像，但是若有交通事故出現(xiàn)，或比較特別的情況下，才能把數(shù)據(jù)調(diào)出來，然后進(jìn)行查看。在保存數(shù)據(jù)的過程中，由于數(shù)據(jù)信息量大，基本可以保存30 d，對數(shù)據(jù)的利用率甚少[11]。逐步升級或者提檔視頻及圖像質(zhì)量時(shí)，通常都會使用攝像機(jī)，使數(shù)字化更加高清，進(jìn)而對所產(chǎn)生的圖像進(jìn)行分析，因此人臉偵測及車牌捕獲等數(shù)據(jù)不斷產(chǎn)生，進(jìn)而為之后有效地運(yùn)用數(shù)據(jù)提供了保證。

2.4 傳感器數(shù)據(jù)

高速公路互通立交匝道上、標(biāo)識站及收費(fèi)站的出入口分布了微波車檢、氣象檢測、環(huán)檢測及化學(xué)危險(xiǎn)品專用檢測等設(shè)備，對往返的汽車車輛進(jìn)行準(zhǔn)確的感知，然后按照類別進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，生成有效數(shù)據(jù)。另外，也涵蓋了相關(guān)的第三方數(shù)據(jù)，比如路政、公安交警以及地方道路數(shù)據(jù)等，同時(shí)還包括了維修車輛的地點(diǎn)及周圍醫(yī)院的定點(diǎn)等。這些數(shù)據(jù)具有種類多、數(shù)量大的特點(diǎn)，通過大數(shù)據(jù)能夠?qū)Υ嬖诘膯栴}進(jìn)行有效解決[12]。

3 高速公路大數(shù)據(jù)的特點(diǎn)

3.1 數(shù)據(jù)體量巨大

智能高速公路所包含的數(shù)據(jù)是非常龐大的，所以用G或者T進(jìn)行衡量是完全不夠的，必須要將“艾字節(jié)”作為單位，其中，非結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)占比有90%之多，與此同時(shí)，其特征還表現(xiàn)為增長快速。

3.2 數(shù)據(jù)類型繁多

智能高速公路大數(shù)據(jù)形式多樣，包含了視頻、圖像、數(shù)據(jù)庫記錄及文本等。此外在該道路的管理系統(tǒng)中，還包括了視頻數(shù)據(jù)、收費(fèi)數(shù)據(jù)及養(yǎng)護(hù)數(shù)據(jù)等不同類型的數(shù)據(jù)。

3.3 數(shù)據(jù)價(jià)值密度低

高速公路視頻流，一般視頻可能長達(dá)1 h，但是能夠運(yùn)用的數(shù)據(jù)只有幾秒。

3.4 數(shù)據(jù)處理速度快

智慧交通的發(fā)展要求交通大數(shù)據(jù)的分析結(jié)果具有實(shí)時(shí)性，因此，對于以往的交通及氣象數(shù)據(jù)等的處理過程要求也更為嚴(yán)格。

4 智能高速公路系統(tǒng)中交通大數(shù)據(jù)的實(shí)際應(yīng)用

4.1 智能交通平臺的建設(shè)

在大數(shù)據(jù)背景下，交通系統(tǒng)必須要建立特殊的數(shù)據(jù)平臺，其必須要能將數(shù)據(jù)大量容納，并能對數(shù)據(jù)進(jìn)行快速分析，智能交通云平臺應(yīng)運(yùn)而生。該平臺涵蓋三種功能：

(1)實(shí)踐性數(shù)據(jù)。信號燈、停車線及車牌號碼及行動軌跡等都屬于大數(shù)據(jù)云平臺的數(shù)據(jù)。

(2)數(shù)據(jù)的保護(hù)管理。智能交通平臺能抓拍到關(guān)卡不一樣的行駛車輛，同時(shí)也能把抓拍到的數(shù)據(jù)及時(shí)傳輸?shù)狡脚_上，進(jìn)行保護(hù)管理。

(3)智能數(shù)據(jù)分析。首先是獲取數(shù)據(jù)，之后比較、研究及推測數(shù)據(jù)，根據(jù)模擬及研究數(shù)據(jù)為道路交通提供有效的參考。

4.2 智能化營運(yùn)管理

對高速公路交通進(jìn)行管理，對相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行有效分析，為高速公路交通提供了一定便利，主要包括五方面：

4.2.1 預(yù)測交通形勢

在高速公路上出現(xiàn)的往返車輛，根據(jù)其頻率以及載貨等重要數(shù)據(jù)，能有效研究其行駛的具體變化。同時(shí)由于社會的發(fā)展，高速公路逐漸出現(xiàn)了法定節(jié)假日免費(fèi)的現(xiàn)象，為了降低出行的成本，自駕出行增多，道路擁堵及車禍的現(xiàn)象也屢見不鮮。而智能交通平臺的出現(xiàn)，可有效地使大眾更好地掌握道路的交通情況，從而確保道路的暢通無阻。

4.2.2 加強(qiáng)執(zhí)法能力

監(jiān)控系統(tǒng)可以全方面監(jiān)測道路的具體情況，從而有效地處理交通事故、車輛逃票以及超速等現(xiàn)象。針對不按規(guī)章制度行駛的車輛，可以分析相應(yīng)的數(shù)據(jù)，找到相關(guān)信息進(jìn)而對存在違法行為的現(xiàn)象進(jìn)行嚴(yán)厲的打擊。通過對監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)用，還可實(shí)時(shí)監(jiān)控車輛繳費(fèi)的現(xiàn)象，預(yù)防其不繳費(fèi)擅自通行，從而確保營運(yùn)的收入水平。

4.2.3 提高高速公路市場營銷的便利性

經(jīng)過對車流量的數(shù)據(jù)進(jìn)行研究，可以獲取消費(fèi)者的基礎(chǔ)信息，保證高速公路市場營銷的便利。

4.2.4 加強(qiáng)道路交通安全管理的水平

高速公路極易有事故現(xiàn)象發(fā)生，這與氣象災(zāi)害及車流量等有密切聯(lián)系。經(jīng)過大數(shù)據(jù)分析，將事故的不同原因找出來，制定有效的預(yù)防和控制策略，保障人民群眾生命財(cái)產(chǎn)安全。例如：監(jiān)督不同時(shí)段的往返車輛及車輛的類型，為匝道分流等方面提供相應(yīng)的數(shù)據(jù)作為設(shè)計(jì)依據(jù)。某些地區(qū)已優(yōu)先使用了該系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)督管理，并獲得了充分的數(shù)據(jù)信息，從而采取了客車與貨車分離、控制匝道入口等措施，有效地解決了高速公路道路擁堵的現(xiàn)象。與此同時(shí)，通過已經(jīng)檢測到的數(shù)據(jù)，可在合適的地方投放救援的電話，發(fā)布重要的道路交通信息，提高高速公路運(yùn)營服務(wù)質(zhì)量。

4.2.5 提高道路養(yǎng)護(hù)過程的精細(xì)化管理

由于高速公路往返車輛行駛速度非常快，并且車流量大，因此需要運(yùn)用大量的資金進(jìn)行維護(hù)，比如修理整治公路、保證監(jiān)控系統(tǒng)的完善性以及對路燈的檢修等。在以往的高速公路管理中，由于施工材料保存并不完整，所以無法很快將內(nèi)容查詢到，使修復(fù)的最佳時(shí)機(jī)被延誤。但是通過大數(shù)據(jù)運(yùn)用，能有效整合沿線的道路信息及監(jiān)控設(shè)備，進(jìn)而建立統(tǒng)一的信息檔案，并登記在冊，同時(shí)還可以將每一次的檢修工作進(jìn)行記錄，非常容易將存在的問題找出來并進(jìn)行有效維修。同時(shí)，安裝必要的監(jiān)督控制系統(tǒng)，能將有效的信息傳遞出來，并及時(shí)進(jìn)行處理。

5 大數(shù)據(jù)在智能交通中的作用和發(fā)展

5.1 有效提高交通運(yùn)營能力

在智能交通中運(yùn)用大數(shù)據(jù)技術(shù)，能夠有效提升道路交通的通行能力，使道路基礎(chǔ)設(shè)施的作用得到最大程度的發(fā)揮，有效調(diào)節(jié)和控制交通。交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)所涉及的工程量是非常巨大的，投入也比較大，大數(shù)據(jù)技術(shù)的運(yùn)用，例如在堵車地段，通過傳感器提前通知駕駛員，可以提供具體的解決辦法，極大地縮減時(shí)間及經(jīng)濟(jì)成本。

5.2 加速發(fā)展大數(shù)據(jù)在智能化交通中的分析技術(shù)

在智能化交通服務(wù)技術(shù)領(lǐng)域中，我國的研發(fā)相對比較欠缺。尤其在個(gè)性化的交通服務(wù)技術(shù)領(lǐng)域，還需要進(jìn)一步地研究和開發(fā)。要加大數(shù)據(jù)分析、云計(jì)算及數(shù)據(jù)挖掘等技術(shù)的發(fā)展力度，并將所收集的不同信息進(jìn)行有效的分類匯總，提升其價(jià)值，而不僅僅只是數(shù)據(jù)信息的堆積。其服務(wù)對象應(yīng)該逐漸從小汽車向公共交通及行人轉(zhuǎn)變，并不只是定位在一種交通工具上，而是應(yīng)用在綜合的交通系統(tǒng)中。

5.3 發(fā)展前置應(yīng)用并擴(kuò)大建設(shè)規(guī)模

(1)智能前置，之前抓拍相機(jī)只是單純的抓拍，而以后的智能分析必須要與其他設(shè)備聯(lián)合才能一起完成，但是當(dāng)前抓拍單元已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了一體化，可通過相機(jī)有效地將交通情況顯示及數(shù)據(jù)智能分析完成。(2)具有較大規(guī)模的建設(shè)，即便是在比較小的一座城市，其設(shè)備的數(shù)量及抓拍圖片的數(shù)量都是非常巨大的，因而大數(shù)據(jù)平臺的建設(shè)規(guī)模還將進(jìn)一步擴(kuò)大。

5.4 有效提高交通預(yù)測水平

之前改善交通堵塞的方法，基本是通過道路加寬及里程增加等方式進(jìn)行。但這些方式受到多種因素的影響，例如土地資源的限制、基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)規(guī)劃方案及其前景預(yù)測等，并且所投入的人力、財(cái)力及物力也是比較大的。運(yùn)用大數(shù)據(jù)技術(shù)，對各部門的數(shù)據(jù)及交通的預(yù)測模型進(jìn)行提取之后，可以合理地模擬交通行業(yè)未來的運(yùn)行現(xiàn)象，從而有效驗(yàn)證技術(shù)方案的可行性。該技術(shù)在車輛碰撞現(xiàn)象的處理，以及實(shí)時(shí)監(jiān)測駕駛員的行為特征等方面，具有非常高的可靠性和安全性。

6 結(jié)語

總而言之，隨著時(shí)代的不斷發(fā)展，傳統(tǒng)的交通管理模式已越來越不符合社會的發(fā)展趨勢。在智能化交通系統(tǒng)不斷發(fā)展的趨勢下，通過對大數(shù)據(jù)技術(shù)的運(yùn)用，對交通管理模式的變革起到了推波助瀾的作用。運(yùn)用該技術(shù)是交通行業(yè)發(fā)展的必然方向，也是科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，是大眾生活水平提高的根本要求，能有效提升高速公路的管理水平，提高高速公路的經(jīng)濟(jì)效益。