大數據技術在智慧交通系統構建中的應用研究

賴武軍

（江西環境工程職業學院 江西 贛州 341000）

1 引言

目前，在運輸業務的所有領域和區域，信息發展仍然是不平衡、不協調、不深入和不可持續的。資源分享、連接和業務協同作用方面的困難嚴重限制了運輸的可持續發展，導致基本信息共享能力薄弱，缺乏全面的應用程序，信息服務質量問題日益嚴重，大數據技術可改善上述問題。

2 智慧交通系統功能需求分析

關于公共出行旅行的需求，人們通常希望通過一個運輸系統縮短旅行時間，增加旅行的便利性。當涉及復雜的換乘訂單時，出行人員希望智能運輸系統能夠一次性完成所有訂單，簡化手續。例如，城市之間的旅行需要不同的交通方式，有出租車、高鐵、飛機等，公眾期望智能系統只生成一個訂單即可。就企業或公司的需要而言，采用一種智能運輸系統，將不同旅行平臺上的服務連接起來，并向旅客提供全面、迅速和安全地服務，從而增加了旅客的數量[1]。政府各部門利用智能運輸系統平臺進入旅客運輸的所有階段，有助于對行業進行監督，為旅客提供良好的服務，同時確保旅行信息的安全性、可靠性和可追溯性。比如針對某一地區設計智慧交通系統，系統架構見圖1。

圖1 智慧交通系統架構圖

3 大數據技術建立智慧交通系統實例

3.1 智能地圖導航

我們生活在一個信息技術如此先進的時代，所有人都從因特網的巨大數據中受益，無論是有形的還是無形的。大數據技術在智能交通運輸中也有許多應用的例子。在人們的日常生活中會常常用到導航，現在只需要一部手機，甚至都可以環游世界，導航系統能夠規劃路線，讓出行的人知道如何乘坐地鐵，也能將道路狀況清楚地告訴我們，智能交通中應用大量的數據信息技術，使人們的出行更容易。

3.2 交通違法管制

馬路上的攝像頭隨處可見，這是大數據技術在交通中應用的一個典型例子。道路交通當局能夠實時管理在公路上行駛的車輛，這可以防止違反交通規則的行為。因為交通管理系統在實時監視著司機存在的違反交通規則的行為，無論是闖紅燈或改變車道，都能精準地找到違規者，并采取相應的懲罰措施。

3.3 偵查可疑犯罪車輛

應用大數據技術可以有效地協助警察偵查可疑和犯罪車輛，大數據系統可以根據警方提供的車輛行駛情況信息，自動識別同一車輛的交通軌跡。提供關于車輛在不同路段行駛時間的準確資料，并成功地發現有異常路徑的車輛。將大數據用于交通執法，大大提高了警察的執法效率。

4 利用大數據技術建立智慧交通系統

智能運輸系統將滿足用戶的需要，利用大數據技術建立智慧交通系統，將根據系統的總體結構和數據結構的需要，整合城市運輸數據，如地面公交車、鐵路運輸、汽車運輸、自行車運輸等。再加上城市間運輸的數據資源，如民用航空、高鐵、長途運輸、飲食、住宿、購物、旅游等，利用各種先進技術，包括云計算、大數據、物聯網、人工智能，這些先進技術從數據處理、認知決策和信息安全地角度描述了所使用的主要技術和部署戰略，履行了諸如旅行規劃、主要路線規劃等職能，實現不間斷的公共運輸連接和成本支付，從而創造一個便于使用和可追蹤的運輸服務環境。該系統分為五個層次，即智能感知子系統、通信和網絡子系統、環境支持子系統、數據處理子系統和認知決策子系統。

4.1 子系統具備智能感知的功能

在智能感知子系統中，終端的功能包括自主數據獲取、智能處理和控制以及云層協同作用。首先，系統借助先進的終端感知設備，收集道路網絡數據和各種運輸服務供應商的其他相關互聯網數據，為高級平臺提供了基本數據支持，同時整合了計算機、通信、儲存等功能模塊，在設計感知終端和感知網絡連接點時，可以進行邊際計算。此外，智能感知子系統提高了分配認知資源的效率，同時也提高了雙向信息交流能力，以響應主要數據處理中心的命令。

4.2 網絡通信功能

在通信和網絡子系統中，特別注意通過4G/5G、電纜/光纖、衛星通信等方式從認知子系統獲得的交通異構體數據。確保向數據處理分析分系統傳送信息并滿足數據處理分析系統的不同用戶需要。智能運輸系統的綜合網絡管理功能可以通過聯合使用4G/5G、電纜和光纖技術來實現遠程通信。

4.3 系統的環境支撐層

為了創造有序的運輸環境，重要的是不僅要在工作最忙期間解決過境問題，而且要簡化資源分配和路線規劃，并根據需要進行智能的路線規劃。在特殊情況下，合理規劃分配的運輸路線也是一個問題。針對基本的路線分配，可使用大數據無線感應器，例如，數據可能會造成車輛線路和實際運輸過程中的燃料消耗問題，因此，系統的環境支撐層要能夠監測這些線路的車輛的實際流動情況，并及時調整分配路線，根據天氣和路線的順序優化車輛運輸。環境支助分系統提供基礎設施服務，開發環境應用程序和業務環境，并建立開放式多平臺應用程序。基礎設施服務水平IAA-S整合服務器，存儲網絡資源，為開展綜合和集中的維護管理行動，利用滿足用戶或運輸業務需要的虛擬技術，從共享資源中挑選和包裝資源，并為不同模式創建智能流量數據云。

4.4 數據中心分層方案

數據中心一級包括核心數據庫、數據交換平臺、數字數據庫、道路管理數據庫、應急資源數據庫、決策支助數據庫等。該中心還包括一個交互交換平臺，在該平臺的支持下，各個數據庫完成數據交換和數據處理分析[2]。數據交換平臺，使數據庫之間的信息相互作用，滿足使用需要，在分享信息的條件下，操作系統平衡分析資料。利用數據提取、模型分析和數據預測等分析方法和工具來優化信息和決策。智能運輸系統中關于海量多來源異構體的數據儲存、管理、整合和綜合分析是分系統的數據中心，其功能從取得原始數據到獲取原始數據不等。通過各種計算手段將“數據”轉換為“知識”，為其他認知決策分系統建立一個數據庫，并最終合理利用交通數據。支持橫向云層協同功能，建立數據和知識中心結構。在整個過程中積極獲取、傳輸、儲存、處理和應用數據，從而提高使用這些數據的效率和價值。

4.5 中央一級服務方案

智慧交通服務中心是城市運輸的綜合業務服務平臺的基地，主要由綜合交通信息中心、呼叫服務中心和緊急交通管制服務中心組成：（1）綜合交通信息中心，綜合關于運輸服務、一般工業信息和所有媒體實時傳播的信息。通過數據中心層和應用程序的數據處理，向綜合調度中心傳送信息。包括關于旅行規劃的信息、關于公共交通的信息、關于出租車的信息、關于長途客運的信息、關于公路網的信息、關于公路管理的信息、關于司機的信息[3]。（2）呼叫服務中心，是用戶與運輸系統之間的一個互動平臺，可以通過電話、因特網進入服務中心，提供關于停車獎勵、航運、氣象等方面的信息，滿足預警、援助等方面的信息需要。（3）交通緊急情況管理服務中心，使用決策咨詢系統，如動態模擬預測系統、動態預警系統和應急準備咨詢系統，以確保在特殊情況下作出迅速反應。

5 結語

綜上所述，利用大數據技術建立智慧交通系統，所建立的子系統具備智能感知的功能，能實現網絡通信，并保證信息的安全。所設計的中央一級服務方案，可在特殊情況下作出迅速應急反應，數據中心分層方案可提高數據利用的效率和價值。