霍明林,張　琦（遼寧科技大學(xué),遼寧　鞍山　114051）

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大數(shù)據(jù)背景下的智能交通系統(tǒng)應(yīng)用與平臺(tái)構(gòu)建

霍明林,張琦
（遼寧科技大學(xué),遼寧鞍山114051）

摘 要：智能交通系統(tǒng)的運(yùn)用對(duì)于解決我國(guó)的交通問(wèn)題，以及城市的發(fā)展都做出了巨大的貢獻(xiàn)，但是智能交通在大數(shù)據(jù)的時(shí)代背景下又面臨著一些新的問(wèn)題，如何在大數(shù)據(jù)時(shí)代下充分發(fā)揮智能交通系統(tǒng)的作用是本文探討的重點(diǎn)，本文在研究大數(shù)據(jù)在智能交通系統(tǒng)中的應(yīng)用的同時(shí)，也提出了大數(shù)據(jù)分析的平臺(tái)架構(gòu)，對(duì)平臺(tái)的構(gòu)建進(jìn)行了相關(guān)的分析與闡述。

關(guān)鍵詞：大數(shù)據(jù)；智能交通系統(tǒng)應(yīng)用；ITS；平臺(tái)

1　理論基礎(chǔ)

十八屆五中全會(huì)以來(lái)，經(jīng)濟(jì)社會(huì)改革不斷深入，國(guó)家在大數(shù)據(jù)領(lǐng)域不斷加大投入，為我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)在新常態(tài)下的健康發(fā)展創(chuàng)造良好條件，當(dāng)前我國(guó)經(jīng)濟(jì)已經(jīng)發(fā)展到了一定的程度，社會(huì)很多領(lǐng)域面臨持續(xù)和深入的變革，但是傳統(tǒng)的交通運(yùn)輸管理模式和應(yīng)用系統(tǒng)已經(jīng)越來(lái)越不適應(yīng)物流行業(yè)的發(fā)展以及人們的正常交通運(yùn)輸需求，特別是交通的擁堵問(wèn)題已經(jīng)成為大中城市的通病。大數(shù)據(jù)時(shí)代已經(jīng)悄然到來(lái)，這是社會(huì)發(fā)展的必然結(jié)果，智能交通的發(fā)展使得各個(gè)地區(qū)的數(shù)據(jù)的采集量巨大，這些巨大的數(shù)據(jù)包含了不可估量的價(jià)值，需要我們不斷地進(jìn)行挖掘和處理分析，這些都會(huì)給智能交通的發(fā)展產(chǎn)生重大的影響，將會(huì)為智能交通的發(fā)展提供新的發(fā)展機(jī)遇。

大數(shù)據(jù)可以這樣來(lái)給它下定義，采用先進(jìn)的現(xiàn)代化的高速計(jì)算機(jī)的信息處理手段，對(duì)搜集的大量的信息進(jìn)行有效的分析和處理，在短時(shí)間內(nèi)找到有效的信息。大數(shù)據(jù)是在傳感器以及微處理器這兩件物品的廣泛應(yīng)用下而產(chǎn)生的，再加上互聯(lián)網(wǎng)在中間起到了互聯(lián)互通的作用，因而構(gòu)成了數(shù)量巨大的信息源。大數(shù)據(jù)的運(yùn)用相比于傳統(tǒng)數(shù)據(jù)處理手段，數(shù)據(jù)量明顯增大，查詢分析方式明顯復(fù)雜化，一般來(lái)說(shuō)，大數(shù)據(jù)有四個(gè)明顯的特點(diǎn)：“首先就是數(shù)據(jù)的數(shù)目是巨大的，其次是數(shù)據(jù)的類型十分多樣繁雜，第三就是對(duì)于數(shù)據(jù)的處理十分迅速，最后一個(gè)就是大數(shù)據(jù)它的時(shí)效性很強(qiáng)，專業(yè)的術(shù)語(yǔ)可以終結(jié)為四個(gè)V，——Volume（數(shù)據(jù)體量大）、Variety（數(shù)據(jù)類型繁多）、Velocity （處理速度快）、Value（實(shí)時(shí)性高）[1]?！?/p>

智能交通系統(tǒng)（Intelligent Traffi c System，簡(jiǎn)稱ITS）又稱智能運(yùn)輸系統(tǒng) （Intelligent Transportation System），是用先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)（電子控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)信息技術(shù)、數(shù)據(jù)通信技術(shù)、自動(dòng)控制理論、傳感器技術(shù)、運(yùn)籌學(xué)、人工智能等）有效地運(yùn)用于交通運(yùn)輸控制和管理，加強(qiáng)人、車、路三者之間的協(xié)調(diào)，形成一種提高效率、改善環(huán)境、節(jié)約能源、保障安全的綜合運(yùn)輸系統(tǒng)?！爸悄芙煌ㄏ到y(tǒng)是一個(gè)復(fù)雜的綜合性系統(tǒng)，主要由公共交通系統(tǒng)(APTS)、車輛控制系統(tǒng)(AVCS)、交通信息服務(wù)系統(tǒng)(ATIS)、交通管理系統(tǒng)(ATMS)、電子收費(fèi)系統(tǒng)(ETC)、貨運(yùn)管理系統(tǒng)以及緊急救援系統(tǒng)(EMS)等構(gòu)成[2]?！?/p>

2　大數(shù)據(jù)在智能交通系統(tǒng)中的應(yīng)用

智能交通系統(tǒng)應(yīng)用一些先進(jìn)的手段，比如說(shuō)通信與檢測(cè)，計(jì)算機(jī)等方式對(duì)傳統(tǒng)的交通運(yùn)輸系統(tǒng)進(jìn)行改造升級(jí)，使得系統(tǒng)的運(yùn)行的效率得以增強(qiáng)，也能夠提升地面交通網(wǎng)絡(luò)的安全性，在環(huán)境保護(hù)上以及能源的節(jié)約上等綜合性的運(yùn)輸以及管理的系統(tǒng)。在智能交通系統(tǒng)里面采用了集成的技術(shù)，這使得用戶以及系統(tǒng)的運(yùn)營(yíng)商和維護(hù)人員具備了更高的操作和管理運(yùn)輸系統(tǒng)的能力，智能交通運(yùn)輸系統(tǒng)允許利用技術(shù)手段獲取交通運(yùn)輸方式以及交通基礎(chǔ)設(shè)施的狀態(tài)與數(shù)據(jù)，通過(guò)整合這些數(shù)據(jù)來(lái)提升智能交通系統(tǒng)的操作性。

2.1智能交通子系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)相互融合

“ 智能交通系統(tǒng)各項(xiàng)功能的實(shí)現(xiàn)離不開(kāi)各個(gè)子系統(tǒng)相互之間的信息的共享和整合，因而實(shí)現(xiàn)各個(gè)子系統(tǒng)之間信息的融合的主要方法就是建立信息共享平臺(tái)。”這個(gè)平臺(tái)能夠?yàn)橄嚓P(guān)的子系統(tǒng)提供所需要數(shù)據(jù)資源以及信息上的共享服務(wù)，一個(gè)完整的智能交通運(yùn)輸系統(tǒng)還應(yīng)該有智能的交通信息中心和管理控制中心以及車上的一些智能設(shè)施和道路上的檢測(cè)設(shè)備等等一些交通基礎(chǔ)設(shè)施。它可以實(shí)現(xiàn)城市里面交通信息的規(guī)范化，包括各信息的性質(zhì)、功能以及傳送的方式上，形成有效的信息流通機(jī)制，形成有效的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，對(duì)共享的數(shù)據(jù)可實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)整合以及管理的功能。

通過(guò)利用大數(shù)據(jù)的相關(guān)功能，這些共享的數(shù)據(jù)能夠從不斷變化的智能交通的各個(gè)子系統(tǒng)里面的數(shù)據(jù)信息提取出來(lái)，實(shí)現(xiàn)不同地區(qū)、不同領(lǐng)域的數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行綜合，把歷史數(shù)據(jù)遷移到大數(shù)據(jù)的平臺(tái)上，還應(yīng)該保持?jǐn)?shù)據(jù)的完整性以及數(shù)據(jù)之間相互關(guān)系的可理解性，同樣的，可以根據(jù)各個(gè)子系統(tǒng)的不同需求以及相互之間的相互關(guān)系為客戶提供相應(yīng)的數(shù)據(jù)信息方面的服務(wù)，組織內(nèi)部的存儲(chǔ)的相關(guān)數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)直接輸出，其他的子系統(tǒng)的存儲(chǔ)的相關(guān)的數(shù)據(jù)要由信息的共享平臺(tái)來(lái)提供相關(guān)的查詢功能。

2.2信息采集技術(shù)下的大數(shù)據(jù)的運(yùn)用

智能交通的根本還是對(duì)于數(shù)據(jù)的處理和運(yùn)用，智能交通系統(tǒng)里面的各個(gè)系統(tǒng)的功能都離不開(kāi)對(duì)大量的數(shù)據(jù)的獲取，整理分析以及預(yù)測(cè)，離不開(kāi)科學(xué)管理的手段來(lái)實(shí)現(xiàn)，在交通參數(shù)里面，平均的汽車速度，平均的車道的占有率以及道路上的車流量和車速等等都是很重要的參數(shù)。當(dāng)前正處于大數(shù)據(jù)快速發(fā)展的時(shí)代，智慧交通實(shí)現(xiàn)不同實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)系統(tǒng)的集成，常見(jiàn)的汽車車載導(dǎo)航系統(tǒng)的大量使用，路上的交通信號(hào)設(shè)施以及全球定位，通過(guò)實(shí)現(xiàn)停車引導(dǎo)以及信息系統(tǒng)和天氣信息系統(tǒng)的結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了人車在任何時(shí)間和時(shí)間點(diǎn)上的連接，然后通過(guò)如基于IPv6 的交通信息采集系統(tǒng)等系統(tǒng)來(lái)采集數(shù)據(jù)信息，可以實(shí)現(xiàn)有效的分析交通的狀態(tài)和交通行為，實(shí)現(xiàn)多個(gè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)的融合，提升決策的水平和效率，對(duì)于突發(fā)事件的處理提供了良好的條件，交通管理和服務(wù)在運(yùn)行的時(shí)候，就有了大量可靠的事實(shí)數(shù)據(jù)作為參考，對(duì)于交通行為預(yù)測(cè)的精度實(shí)現(xiàn)大幅度的提升，如利用信息采集系統(tǒng)采集路網(wǎng)交通狀態(tài)信息、車輛位置信息、突發(fā)事故信息等信息，為交通指揮中心和司機(jī)提供信息交流及數(shù)據(jù)分析，保證行車路線的合理分配和控制交通流。

3　大數(shù)據(jù)分析的智能交通系統(tǒng)平臺(tái)架構(gòu)及存在的問(wèn)題

大數(shù)據(jù)背景下的智能交通系統(tǒng)平臺(tái)有三個(gè)部分構(gòu)成，分別是交通數(shù)據(jù)的信息采集與接入模塊、交通數(shù)據(jù)分析與處理模塊，交通數(shù)據(jù)的決策與應(yīng)用模塊。

3.1當(dāng)前智能交通系統(tǒng)普遍存在的問(wèn)題

智能交通系統(tǒng)的應(yīng)用對(duì)于傳統(tǒng)交通系統(tǒng)的改善確實(shí)有了很大的提升，但是智能交通系統(tǒng)在運(yùn)用的時(shí)候還普遍存在一些問(wèn)題。

3.1.1我國(guó)在推動(dòng)產(chǎn)學(xué)研相關(guān)領(lǐng)域有所欠缺

歐美發(fā)達(dá)國(guó)家的智能交通系統(tǒng)的相關(guān)的項(xiàng)目已經(jīng)實(shí)現(xiàn)高度的產(chǎn)業(yè)化了，而我們國(guó)家在大數(shù)據(jù)智能交通相關(guān)領(lǐng)域還遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒(méi)有形成產(chǎn)業(yè)式的運(yùn)作，那些在國(guó)家的扶持下的智能交通領(lǐng)域項(xiàng)目產(chǎn)業(yè)化后投入應(yīng)用的很少，雖然我國(guó)當(dāng)前涉及到智能交通系統(tǒng)領(lǐng)域的企業(yè)數(shù)目已經(jīng)十分龐大了，也已經(jīng)有幾千家的規(guī)模了，但是這些企業(yè)從事的都是系統(tǒng)的集成工作，沒(méi)有太高的技術(shù)水平，企業(yè)缺乏技術(shù)創(chuàng)新的能力，沒(méi)有形成有規(guī)模和品牌影響力的能主導(dǎo)未來(lái)方向的實(shí)力企業(yè)，這是當(dāng)前我們急需解決的問(wèn)題。

3.1.2智能車載信息服務(wù)的欠缺

精度比較高的交通數(shù)據(jù)的獲取技術(shù)在國(guó)際上也是剛剛發(fā)展起來(lái)，同樣的城市道路行駛感知技術(shù)也才起步時(shí)間不是很長(zhǎng)，我們國(guó)家和歐美發(fā)達(dá)國(guó)家在此領(lǐng)域的差距也是十分明顯的，我們的智能車載信息服務(wù)綜合水平更是處于起步階段，在應(yīng)用技術(shù)上一般是依靠外國(guó)進(jìn)口的技術(shù)，我國(guó)智能交通領(lǐng)域的基于多傳感器的復(fù)雜駕駛環(huán)境的感知技術(shù)；輔助安全技術(shù)（主要是給用戶提升安全和舒適度的，能增強(qiáng)感官的性能）；“基于網(wǎng)絡(luò)的三維式的全景導(dǎo)航技術(shù)；以及具體的基于網(wǎng)絡(luò)大數(shù)據(jù)平臺(tái)的綜合性的車載信息服務(wù)等技術(shù)和國(guó)外有著明顯的差距”[4]。

3.1.3智能車路協(xié)同技術(shù)上的不足

當(dāng)前在國(guó)內(nèi)，人車以及路的協(xié)同控制的機(jī)理，車載和路側(cè)信息資源的優(yōu)化配置等基礎(chǔ)理論的研究尚未開(kāi)展，在環(huán)境的有效的感知方面，特別是在車輛在高速的運(yùn)行的時(shí)候，對(duì)那些距離比較遠(yuǎn)的環(huán)境的感知，以及在傳感器網(wǎng)絡(luò)化的情況下的相關(guān)環(huán)境的感知還沒(méi)有很有效的手段，當(dāng)前的車載信息還不能夠?qū)崿F(xiàn)有效的交互管理以及優(yōu)化，車與車之間以及車與路之間的協(xié)同交互通信的基礎(chǔ)技術(shù)十分的缺乏，當(dāng)前我國(guó)的車路協(xié)同的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系還沒(méi)有能夠建立。

3.1.4智能化交通控制技術(shù)主要是靠進(jìn)口

我們?cè)谥悄芙煌ㄏ到y(tǒng)領(lǐng)域所使用的交通控制系統(tǒng)產(chǎn)品幾乎都是靠外國(guó)進(jìn)口的典型產(chǎn)品包括SCOOT，SCATS以及RHODES系統(tǒng)。這些關(guān)鍵技術(shù)都是在遵照外國(guó)的交通模式下和外國(guó)的交通的特點(diǎn)來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的，具備點(diǎn)控以及線控的功能，和中國(guó)的混合型的交通模式是不能實(shí)現(xiàn)良好的兼容的，特別是當(dāng)前我國(guó)很多的大城市交通網(wǎng)絡(luò)異常的復(fù)雜，車流的密度很大，急需建立起來(lái)本地以及更大范圍的分級(jí)管理的控制體系，實(shí)現(xiàn)區(qū)域的交通智能化控制是我國(guó)在智能交通領(lǐng)域發(fā)展的新的方向，因此，面對(duì)此情況，我們要早日擺托對(duì)外國(guó)智能交通控制系統(tǒng)的依賴性，支持我們國(guó)家本土相關(guān)企業(yè)的成長(zhǎng)和發(fā)展。

3.2大數(shù)據(jù)背景下的智能交通系統(tǒng)應(yīng)對(duì)之策

3.2.1加強(qiáng)交通信息化水平與推進(jìn)產(chǎn)學(xué)研的發(fā)展

積極推進(jìn)交通信息化水平建設(shè)，打造車聯(lián)網(wǎng)和路聯(lián)網(wǎng)下的多維式的智能交通系統(tǒng)信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，著重提升車輛電子標(biāo)簽，高可信交通信息獲取設(shè)備以及基于新一代傳感器網(wǎng)絡(luò)的車聯(lián)網(wǎng)和路聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等，同時(shí)政府加大推進(jìn)產(chǎn)學(xué)研的發(fā)展，積極發(fā)展在國(guó)家智能交通產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟框架下的企業(yè)間的合作力度，提升我國(guó)智能交通系統(tǒng)的整體實(shí)力。

3.2.2提升交通運(yùn)輸系統(tǒng)的效能和交通服務(wù)的水平

通過(guò)網(wǎng)絡(luò)的資源配置以及結(jié)構(gòu)的優(yōu)化技術(shù)和一體化的無(wú)縫銜接運(yùn)輸組織技術(shù)來(lái)協(xié)同提高交通運(yùn)輸系統(tǒng)的綜合效能，實(shí)現(xiàn)構(gòu)建布局合理化分工明確的交通運(yùn)行以及服務(wù)系統(tǒng)，真正實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)和各系統(tǒng)的順暢銜接，進(jìn)一步提升和開(kāi)發(fā)高效便捷的公眾出行所需的智能化服務(wù)技術(shù)，比如多方式實(shí)時(shí)交通信息發(fā)布服務(wù)技術(shù)和公交運(yùn)營(yíng)智能化技術(shù)等[5]。

3.2.3大力發(fā)展智能交通控制技術(shù)

智能車路協(xié)同技術(shù)在一段時(shí)間內(nèi)會(huì)引領(lǐng)智能交通的發(fā)展方向，在此領(lǐng)域的發(fā)展程度將決定我國(guó)智能交通系統(tǒng)整體的實(shí)力，是我們應(yīng)大力加強(qiáng)的技術(shù)高地。汽車安全多系統(tǒng)協(xié)同控制技術(shù)是能夠提升汽車的綜合安全性能的新技術(shù)，在汽車安全領(lǐng)域的差距也是我國(guó)目前和世界上領(lǐng)先的智能交通系統(tǒng)國(guó)家的主要差距所在，我國(guó)還沒(méi)能真正掌握有效支撐汽車安全多系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制的先進(jìn)安全汽車技術(shù)體系，對(duì)于這一前沿技術(shù)還需要進(jìn)一步消化吸收和創(chuàng)新。

3.2.4提升大城市區(qū)域交通控制水平

智能交通系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)重要的技術(shù)支撐是大城市下的區(qū)域交通控制技術(shù)，外國(guó)在大范圍下的交通信號(hào)控制系統(tǒng)已經(jīng)發(fā)展的比較成熟，形成了完整的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)和體系，相關(guān)的交通仿真軟件也已經(jīng)實(shí)現(xiàn)商品化的階段，我們?cè)诖巳孕璨粩嗉訌?qiáng)，在關(guān)鍵技術(shù)上仍需加大科研力度，逐漸擺脫依靠進(jìn)口的局面，我們國(guó)家動(dòng)態(tài)信息采集系統(tǒng)缺乏，大部分交通信號(hào)屬于單點(diǎn)控制，水平落后，交通運(yùn)行不夠通暢區(qū)域交通效率優(yōu)化，因此我們要提升區(qū)域交通效能評(píng)估和仿真等關(guān)鍵技術(shù)，這是我們提升大城市區(qū)域交通控制水平有待突破的重點(diǎn)。

4　結(jié)語(yǔ)

智能交通系統(tǒng)規(guī)模十分龐大，集合了多元化的技術(shù)手段，涵蓋的領(lǐng)域廣泛，涉及到了眾多的子系統(tǒng)，本文構(gòu)建的智能交通系統(tǒng)能夠?qū)Τ鞘械慕煌顩r進(jìn)行有效的管理和控制，有利于城市基礎(chǔ)設(shè)施的完善，大數(shù)據(jù)技術(shù)實(shí)現(xiàn)在智能交通領(lǐng)域的運(yùn)用，已經(jīng)能夠充分表明數(shù)據(jù)挖掘以及大數(shù)據(jù)處理技術(shù)的優(yōu)越性，利用這些先進(jìn)的技術(shù)收單實(shí)現(xiàn)交通信息的數(shù)據(jù)融合和數(shù)據(jù)平臺(tái)的搭建，能夠有效應(yīng)對(duì)當(dāng)前交通信息膨脹繁冗的問(wèn)題，也有助于解決信息使用者的信息的孤島問(wèn)題，對(duì)于基礎(chǔ)設(shè)施的靈活建設(shè)以及交通資源的合理分配等問(wèn)題都提供了很好的解決手段，可以有效提升智能交通的運(yùn)作效率。

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DOI:10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.03.104