彭晨偉, 巴繼東

1(武漢郵電科學(xué)研究院, 武漢 430074)

2(武漢長江通信智聯(lián)技術(shù)有限公司, 武漢 430010)

基于交通大數(shù)據(jù)的智能信息服務(wù)平臺(tái)①

彭晨偉1, 巴繼東2

1(武漢郵電科學(xué)研究院, 武漢 430074)

2(武漢長江通信智聯(lián)技術(shù)有限公司, 武漢 430010)

隨著智能交通領(lǐng)域的迅速發(fā)展, 日益增長的交通數(shù)據(jù)量已經(jīng)達(dá)到TB甚至PB級(jí)別, 智能交通領(lǐng)域也開始運(yùn)用大數(shù)據(jù)技術(shù)對(duì)海量的行車數(shù)據(jù)進(jìn)行深入的挖掘分析, 向著構(gòu)建一個(gè)綜合性智能交通信息服務(wù)平臺(tái)方向發(fā)展. 本文提出了一種基于交通大數(shù)據(jù)的智能信息服務(wù)平臺(tái)的總體設(shè)計(jì)方案, 重點(diǎn)研究了系統(tǒng)的總體架構(gòu), 應(yīng)用架構(gòu)和數(shù)據(jù)中心的設(shè)計(jì)等三個(gè)方面. 通過測(cè)試, 該平臺(tái)可以很好的滿足用戶的前期需求, 平臺(tái)基于分層和分模塊的設(shè)計(jì)思想可以很好的應(yīng)對(duì)用戶后期需求變更.

大數(shù)據(jù); 智能交通; 電子卡牌; 物聯(lián)網(wǎng); 智慧城市

近幾年來, 隨著信息技術(shù)與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的飛速發(fā)展, 大數(shù)據(jù)成為最近最為火爆的技術(shù)概念, 尤其是在貴陽召開的“中國大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)峰會(huì)”之后, 大數(shù)據(jù)已經(jīng)成為國家和各個(gè)城市在IT基礎(chǔ)領(lǐng)域下一步的重點(diǎn)發(fā)展方向. 繼大數(shù)據(jù)分析與挖掘技術(shù)在淘寶、京東、亞馬遜[1-3]等電商行業(yè)取得巨大的商業(yè)成功后, 大數(shù)據(jù)開始融入人們生活的方方面面.

智能交通系統(tǒng)是交通領(lǐng)域的一項(xiàng)重大工程, 也是各個(gè)國家的戰(zhàn)略方向. 根據(jù)我國《國家中長期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要(2006-2020年)》[4], 智能交通將成為國內(nèi)未來交通運(yùn)輸業(yè)優(yōu)先發(fā)展的主題. 伴隨著智能交通戰(zhàn)略的發(fā)展, 海量的交通數(shù)據(jù)涌現(xiàn), 大數(shù)據(jù)處理技術(shù)為智能交通發(fā)展帶來新的機(jī)遇和挑戰(zhàn). 傳統(tǒng)的交通出行信息主要通過廣播來向用戶傳達(dá), 同時(shí)信息服務(wù)平臺(tái)在獲取實(shí)時(shí)交通情況也存在一定困難, 這就不可避免的存在: 1)交通信息發(fā)布實(shí)時(shí)性不高; 2)可提供的信息服務(wù)種類單一, 多樣性缺失; 3)路段交通情況共享準(zhǔn)確性不高; 4)系統(tǒng)平臺(tái)的升級(jí)轉(zhuǎn)型困難等缺點(diǎn). 基于大數(shù)據(jù)的智能信息服務(wù)平臺(tái)結(jié)合了云計(jì)算、機(jī)器學(xué)習(xí)、數(shù)據(jù)融合與數(shù)據(jù)挖掘等先進(jìn)技術(shù)[5,6], 與交管、公安、環(huán)保等部門合作, 從而能夠更加精準(zhǔn)的為用戶提供各項(xiàng)專業(yè)服務(wù), 智能交通信息服務(wù)平臺(tái)具備: 1)為交管部門提供具有各種時(shí)效性的實(shí)時(shí)道路交通導(dǎo)流、階段性交通擁堵情況預(yù)測(cè)、年度交通管網(wǎng)數(shù)據(jù)分析等服務(wù);2)多維交通信息數(shù)據(jù)源的融合, 為更加準(zhǔn)確的分析用戶行為提供數(shù)據(jù)支撐[7], 從而為各部門協(xié)調(diào)管理提供技術(shù)支持; 3)現(xiàn)如今物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)促使智能交通行業(yè)發(fā)展迅速[8], 再加上數(shù)據(jù)量增長的勢(shì)態(tài)迅猛, 信息服務(wù)平臺(tái)需要有一定的寬容度為以后的平臺(tái)升級(jí)節(jié)約成本等.本文從大數(shù)據(jù)的角度出發(fā), 提出了基于交通大數(shù)據(jù)的信息服務(wù)平臺(tái)的開發(fā)與研究.

1 交通數(shù)據(jù)源分析

交通數(shù)據(jù)源是指智能交通信息服務(wù)平臺(tái)中涉及到的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的來源地. 其中業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)來源是指的電子車牌采集點(diǎn)、卡口設(shè)備以及視頻設(shè)備.

電子車牌(electronic registration identification of the motor vehicle)[9]是一種基于RFID(Radio Frequency Identification)技術(shù)的電子信息化標(biāo)簽, 其具有高精度識(shí)別、高準(zhǔn)確采集、高靈敏度的特點(diǎn), 電子車牌包含該車輛基本信息, 可以幫助高頻識(shí)別讀寫器, 也即交通路網(wǎng)的采集點(diǎn)來采集各機(jī)動(dòng)車的基本數(shù)據(jù), 再通過采集點(diǎn)本身的地理位置信息與車輛的基本信息進(jìn)行關(guān)聯(lián)就可以產(chǎn)生豐富的車輛行車數(shù)據(jù).

電子車牌端采集的交通數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)量、準(zhǔn)確度、效率、復(fù)雜程度等天然具備車聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)端的屬性,這些數(shù)據(jù)不僅在數(shù)量上龐大, 在信息的維度上也豐富,這對(duì)后期的數(shù)據(jù)挖掘、數(shù)據(jù)變現(xiàn)產(chǎn)生直接影響.

除采集點(diǎn)采集的車輛行車數(shù)據(jù)之外, 還包含與本系統(tǒng)有密切業(yè)務(wù)往來的其他平臺(tái)的數(shù)據(jù). 它們包括交警執(zhí)法記錄, 環(huán)保部門黃標(biāo)車基本數(shù)據(jù), 路橋收費(fèi)管理處收費(fèi)記錄, 電子停車場(chǎng)數(shù)據(jù), 高速路收費(fèi)記錄以及市政銀行等機(jī)構(gòu)的數(shù)據(jù).

2 系統(tǒng)平臺(tái)總體設(shè)計(jì)

2.1 總體設(shè)計(jì)思路

城市交通行業(yè)數(shù)據(jù)既有靜態(tài)數(shù)據(jù), 又有實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù); 數(shù)據(jù)類型既包括結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)、半結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù), 也包括大量非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù); 數(shù)據(jù)管理在組織上存在多部門之間的數(shù)據(jù)整合與交換等實(shí)際業(yè)務(wù)情況. 考慮到以上因素, 本系統(tǒng)采用云計(jì)算+大數(shù)據(jù)處理平臺(tái)+數(shù)據(jù)服務(wù)總線的設(shè)計(jì)框架, 可以滿足高可靠、高可用建設(shè)成本低等要求.

本平臺(tái)的設(shè)計(jì)思路如下, 按功能職責(zé)分類主要分為通用服務(wù)組件和數(shù)據(jù)整理與挖掘兩個(gè)大的部分, 其中通用服務(wù)組件又包含了四個(gè)子功能: 1)交通流量常規(guī)統(tǒng)計(jì)與模糊分析; 2)車輛分類識(shí)別; 3)實(shí)時(shí)交通信息發(fā)布與誘導(dǎo); 4)區(qū)域交通流量分析與告警. 數(shù)據(jù)整理與挖掘需要長期的數(shù)據(jù)積累和不斷的算法優(yōu)化, 將在平臺(tái)的后期逐步完善. 無論是通用服務(wù)還是數(shù)據(jù)挖掘功能, 都依托于對(duì)數(shù)據(jù)的高效處理, 結(jié)合具體的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)特點(diǎn)和業(yè)務(wù)需求來制定相應(yīng)的處理方案將直接影響平臺(tái)的運(yùn)行效率. 本平臺(tái)的特點(diǎn)是數(shù)據(jù)量龐大, 所以需要對(duì)一些特定的實(shí)時(shí)性要求較高的業(yè)務(wù)進(jìn)行優(yōu)化處理,譬如建立索引等措施實(shí)現(xiàn)海量數(shù)據(jù)的快速查詢. 而對(duì)于海量數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)與處理需要建立分布式、多節(jié)點(diǎn)的集群服務(wù)器, 充分利用服務(wù)器資源和充分使用業(yè)務(wù)模型可以進(jìn)行趨勢(shì)預(yù)測(cè)和決策分析. 計(jì)算平臺(tái)和存儲(chǔ)平臺(tái)可以根據(jù)實(shí)際的需求實(shí)現(xiàn)線性的彈性擴(kuò)展是系統(tǒng)設(shè)計(jì)對(duì)寬容度的考慮, 可保證平臺(tái)長期滿足業(yè)務(wù)需求和升級(jí)換代的低成本體現(xiàn).

2.2 系統(tǒng)總體框架

智能交通信息服務(wù)平臺(tái)的總體設(shè)計(jì)參照物聯(lián)網(wǎng)層次模型, 采用分層設(shè)計(jì)思想, 每一層為上一層提供面向服務(wù)的接口調(diào)用, 同時(shí)結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、服務(wù)計(jì)算等技術(shù)特點(diǎn), 平臺(tái)總體設(shè)計(jì)總共分為5層,由低到高分別為感知設(shè)備層、傳輸層、平臺(tái)層、服務(wù)層和展示層[10]. 采用分層架構(gòu)不但可以降低系統(tǒng)各個(gè)模塊之間的耦合性, 同時(shí)提高模塊之間的功能內(nèi)聚性,而且有利于在系統(tǒng)實(shí)際開發(fā)過程中實(shí)現(xiàn)代碼的復(fù)用,大大提高了工作效率并降低開發(fā)成本. 系統(tǒng)總體架構(gòu)圖如圖1所示.

2.3 系統(tǒng)各層功能分析

1) 感知設(shè)備層: 感知設(shè)備層是指能夠?qū)?biāo)識(shí)對(duì)象,即機(jī)動(dòng)車的行為進(jìn)行感知, 并執(zhí)行采集操作的所有方法的集合. 設(shè)備主要包括RFID設(shè)備、卡口設(shè)備、視頻設(shè)備, 完成主要完成車輛標(biāo)識(shí)、位置、時(shí)間、狀態(tài)等信息的協(xié)議適配、信息采集和上傳, 采集的信息主要包括電子車牌信息、抓拍圖片、標(biāo)清視頻以及位置等其他信息.

圖1 系統(tǒng)總體框架圖

2) 傳輸層: 傳輸層是將感知設(shè)備層感知(采集)到的行車數(shù)據(jù)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)中心. 提供城域網(wǎng)、Wi-Fi、2G/3G/4G等多種通信方式, 實(shí)現(xiàn)采集端與后臺(tái)雙向數(shù)據(jù)傳輸.

3) 平臺(tái)層: 平臺(tái)層包含數(shù)據(jù)處理引擎, 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和云平臺(tái)管理三個(gè)子功能. 其中數(shù)據(jù)處理引擎和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)兩者是協(xié)作統(tǒng)一的關(guān)系, 數(shù)據(jù)處理引擎將傳輸層傳遞過來的基本數(shù)據(jù)進(jìn)行剔重、清洗和補(bǔ)漏等操作, 把原始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為系統(tǒng)的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)格式, 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)是將各類數(shù)據(jù)按照規(guī)則存入關(guān)系型數(shù)據(jù)庫或分布式數(shù)據(jù)庫; 云管理平臺(tái)完成對(duì)整個(gè)支撐服務(wù)平臺(tái)相關(guān)IT資源的管理和調(diào)度, 為平臺(tái)其他部分提供資源服務(wù). 平臺(tái)層是整個(gè)系統(tǒng)的核心, 采用云計(jì)算和大數(shù)據(jù)技術(shù), 支持對(duì)底層的物理資源及各類數(shù)據(jù)進(jìn)行有效管理, 為上層的業(yè)務(wù)應(yīng)用提供部署環(huán)境和業(yè)務(wù)構(gòu)件, 在大數(shù)據(jù)處理框架Hadoop下提供通用服務(wù)組件. 利用虛擬化技術(shù)實(shí)現(xiàn)在線遷移、高可用等資源調(diào)度技術(shù), 利用storm、map-reduce技術(shù)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)、批量的大規(guī)模數(shù)據(jù)處理, 建立服務(wù)SOA架構(gòu)的企業(yè)服務(wù)中心, 建立與外部系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)交換系統(tǒng).

4) 服務(wù)層: 服務(wù)層訪問基于平臺(tái)層提供的服務(wù)組件, 開發(fā)業(yè)務(wù)應(yīng)用, 并封裝為Dubbo架構(gòu)的服務(wù)接口(可暴露為多種協(xié)議, 如dubbo://, rmi://, hessian://, http://,webservice://, thrift://, memcached://, redis://等), 供展示層調(diào)用.

5) 展示層: 利用HTML5、手機(jī)APP、統(tǒng)一門戶、單點(diǎn)登錄等技術(shù)完成和用戶的交換, 支持通過不同終端使用平臺(tái)的各類服務(wù).

2.4 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系建設(shè)

針對(duì)交通數(shù)據(jù)以及相關(guān)業(yè)務(wù)的復(fù)雜多樣性的特點(diǎn),需要建立一套標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系來指導(dǎo)開發(fā)過程, 保證項(xiàng)目的先進(jìn)行、規(guī)范性和持續(xù)性, 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系建設(shè)包含以下四個(gè)方面: 信息服務(wù)標(biāo)準(zhǔn), 元數(shù)據(jù)標(biāo)注, 數(shù)據(jù)源標(biāo)準(zhǔn)和基礎(chǔ)數(shù)據(jù)資源庫體系. 模型每一層均按照一套標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系來實(shí)施建設(shè), 指導(dǎo)整個(gè)開發(fā)過程順利進(jìn)行.

1) 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)資源庫體系: 用于劃分?jǐn)?shù)據(jù)來源, 將通過設(shè)備采集到的數(shù)據(jù)或與其它平臺(tái)交換得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行歸類、劃分, 為建立不同的數(shù)據(jù)傳輸、交換協(xié)議提供基礎(chǔ).

2) 數(shù)據(jù)源標(biāo)準(zhǔn): 用于數(shù)據(jù)引擎處理不同數(shù)據(jù)源, 將數(shù)據(jù)源傳輸過來的數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理, 根據(jù)從各數(shù)據(jù)源得到的數(shù)據(jù)對(duì)象之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系, 在本系統(tǒng)中將各類數(shù)據(jù)加以關(guān)聯(lián)整理, 為后續(xù)的數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì), 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和數(shù)據(jù)挖掘提供支持.

3) 元數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn): 將得到所有數(shù)據(jù)按照人、機(jī)、物、法、環(huán)的概念分類[11], 統(tǒng)一制定一組描述數(shù)據(jù)的元數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn), 保證數(shù)據(jù)的規(guī)范性和持續(xù)性.

4) 信息服務(wù)標(biāo)準(zhǔn): 主要為對(duì)外數(shù)據(jù)服務(wù)提供支持,按客戶的角色不同、等級(jí)權(quán)限等標(biāo)準(zhǔn)為客戶提供不同等級(jí)的數(shù)據(jù)服務(wù), 保證數(shù)據(jù)的安全性.

3 系統(tǒng)應(yīng)用架構(gòu)

3.1 系統(tǒng)應(yīng)用架構(gòu)分析

本信息服務(wù)平臺(tái)滿足城市智能交通信息采集、傳輸、交換、清洗、存儲(chǔ)以及大數(shù)據(jù)分析處理、資源管理與調(diào)度、平臺(tái)監(jiān)控與運(yùn)維、安全保障等方面的要求,系統(tǒng)應(yīng)用架構(gòu)包括以下幾個(gè)部分: 通用組件服務(wù)/數(shù)據(jù)服務(wù), 數(shù)據(jù)處理, 云管理平臺(tái), 運(yùn)維管理, 安全管理以及其他應(yīng)用. 系統(tǒng)應(yīng)用架構(gòu)如圖2所示.

3.2 應(yīng)用架構(gòu)模塊分析

1) 通用組件服務(wù)/數(shù)據(jù)服務(wù): 提供智能交通應(yīng)用通用的軟件組件服務(wù), 包括交通流量常規(guī)統(tǒng)計(jì)與模糊分析、車輛分類識(shí)別與告警、實(shí)時(shí)交通信息發(fā)布與誘導(dǎo)、區(qū)域交通流量分析與告警. 在通用服務(wù)組件基礎(chǔ)之上, 可以根據(jù)服務(wù)對(duì)象的等級(jí)、權(quán)限不同, 為用戶提供不同的服務(wù)內(nèi)容、服務(wù)質(zhì)量和信息安全等級(jí)的數(shù)據(jù)服務(wù), 數(shù)據(jù)服務(wù)將分析結(jié)果按照信息服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)封裝成一定形式提供給外部客戶使用. 這些客戶按照等級(jí)權(quán)限可以區(qū)分為公權(quán)和私權(quán)用戶, 包括前述的與本平臺(tái)有密切業(yè)務(wù)合作的公安, 環(huán)保, 市政, 銀行以及商家等客戶.

圖2 系統(tǒng)總體框架圖

2) 數(shù)據(jù)處理: 包括了數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、消息隊(duì)列、實(shí)時(shí)處理系統(tǒng)、批量處理系統(tǒng)和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與管理系統(tǒng)等幾個(gè)部分.

① 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)完成對(duì)數(shù)據(jù)的接收、重整、清洗等操作, 收集所有采集點(diǎn)的采集信息傳遞給消息隊(duì)列.

② 消息隊(duì)列負(fù)責(zé)接收采集系統(tǒng)傳來的數(shù)據(jù), 根據(jù)處理需求分發(fā)給不同的系統(tǒng), 支持發(fā)布訂閱模式, 支持集群的彈性擴(kuò)展.

③ 實(shí)時(shí)處理系統(tǒng)主要面向?qū)崟r(shí)性要求較高的業(yè)務(wù)(T+0), 對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行即時(shí)的處理, 滿足實(shí)時(shí)交通應(yīng)用需求.

④ 批量處理系統(tǒng)主要面向非實(shí)時(shí)/準(zhǔn)實(shí)時(shí)的分析型業(yè)務(wù)(T+1), 對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析挖掘, 滿足分析型交通應(yīng)用需求.

⑤ 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和管理系統(tǒng)主要對(duì)采集的數(shù)據(jù)和分析挖掘的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)和管理, 完成數(shù)據(jù)進(jìn)行持久化和訪問管理等功能.

3) 云管理平臺(tái): 對(duì)整個(gè)支撐服務(wù)平臺(tái)相關(guān)IT資源的管理和調(diào)度, 為平臺(tái)其他部分提供資源服務(wù). 主要完成服務(wù)器、存儲(chǔ)和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的整合與服務(wù)提供, 通過服務(wù)的形式把資源提供給不同業(yè)務(wù)系統(tǒng)使用.

4) 運(yùn)維管理: 主要完成對(duì)IT設(shè)備的監(jiān)控與運(yùn)維、采集設(shè)備的監(jiān)控與運(yùn)維、電子牌運(yùn)行狀態(tài)統(tǒng)計(jì)與分析等子系統(tǒng), 結(jié)合相關(guān)的人員和運(yùn)維制度, 建成統(tǒng)一的、多維度的、涵蓋業(yè)務(wù)的運(yùn)維保障系統(tǒng). 提高平臺(tái)的可用性和運(yùn)維效率.

5) 安全管理: 安全管理要建立一套符合等保三的安全體系, 涵蓋安全的各個(gè)方面, 當(dāng)前階段要重點(diǎn)考慮云平臺(tái)的安全和數(shù)據(jù)的安全管理.

6) 其他: 數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)主要完成平臺(tái)與外部數(shù)據(jù)源之間的數(shù)據(jù)同步與交換, 保證各方在數(shù)據(jù)方面保持一致, 便于系統(tǒng)協(xié)作和信息管理.

4 數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)

4.1 網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)圖

數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)遵循以下五點(diǎn)基本原則: 1) 實(shí)用性; 2) 安全性; 3) 先進(jìn)性; 4) 適用性; 5) 可靠性[12]. 在數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中, 采用了區(qū)域化的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì).區(qū)域化的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)所建設(shè)的網(wǎng)絡(luò)具有良好的擴(kuò)充性并且便于區(qū)域性管理, 而且后期若要變更子網(wǎng)模塊設(shè)計(jì)時(shí), 在不破壞現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)情況下, 新的子網(wǎng)模塊和新的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)能被更容易集成進(jìn)整個(gè)系統(tǒng)中. 該設(shè)計(jì)將整個(gè)系統(tǒng)按應(yīng)用層次的不同分成不同的區(qū)域, 包括核心交換區(qū)、服務(wù)器區(qū)、運(yùn)行維護(hù)區(qū)、廣域網(wǎng)接入?yún)^(qū)等.各個(gè)區(qū)域均通過接入交換機(jī)與核心交換機(jī)冗余連接,實(shí)現(xiàn)清晰的系統(tǒng)邊界. 數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)圖, 如圖3所示.

4.2 網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)分析

網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上分為三個(gè)層次來設(shè)計(jì): 核心層、匯聚層和接入層.

1) 核心層設(shè)計(jì): 核心層交換模塊承擔(dān)著互聯(lián)互通各個(gè)組件的任務(wù), 所有的內(nèi)部模塊間的通信都通過該模塊進(jìn)行, 所以核心交換模塊需要功能足夠強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)來支撐, 且具備很高的背板交換能力、端口密度、設(shè)備可靠性. 采用的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)錇殡p核心雙歸屬拓?fù)浣Y(jié)構(gòu), 用兩臺(tái)核心交換機(jī)互為備份, 其它所有業(yè)務(wù)區(qū)域模塊都通過雙歸的方式接入雙核心. 作為核心層采用萬兆光纖模塊鏈接各功能區(qū)域的匯聚交換機(jī), 核心層之間采用冗余鏈路設(shè)計(jì), 通過萬兆捆綁.

圖3 數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)圖

雙核心雙歸屬拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)具有以下優(yōu)勢(shì)[13]:

① 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)完全對(duì)稱, 核心交換機(jī)與匯聚交換機(jī)之間存在兩條等值負(fù)載分擔(dān)的鏈路, 既保證了系統(tǒng)的高帶寬, 同時(shí)也提高了系統(tǒng)的可靠性.

② 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備少, 占用機(jī)房空間, 耗電量小, 管理維護(hù)簡單, 成本低.

③ 對(duì)稱結(jié)構(gòu)避免了網(wǎng)絡(luò)的單點(diǎn)故障, 任何一個(gè)核心節(jié)點(diǎn)失效, 都不會(huì)影響系統(tǒng)的正常運(yùn)行, 系統(tǒng)的可靠性高.

2) 匯聚層設(shè)計(jì): 每個(gè)功能區(qū)啟用兩臺(tái)匯聚交換機(jī)分別與核心層連接. 接入交換機(jī)采用堆疊方式, 通過千兆鏈路上行到匯聚交換機(jī), 匯聚交換機(jī)通過萬兆光纖鏈接核心層, 每個(gè)功能區(qū)的匯聚交換機(jī)之間采用捆綁冗余鏈路設(shè)計(jì).

3) 接入層設(shè)計(jì): 接入采用支持堆疊、可擴(kuò)展萬兆的獨(dú)立式三層交換機(jī), 與匯聚交換機(jī)采用千兆連接, 實(shí)現(xiàn)信息點(diǎn)的最終接入. 通過交換機(jī)堆疊技術(shù), 可以多臺(tái)千兆交換機(jī)構(gòu)成一個(gè)堆疊組并可配置萬兆上行口、千兆備份接口實(shí)現(xiàn)與核心交換機(jī)之間的雙歸屬連接, 完全對(duì)稱鏈路連接狀況, 通過啟用三層協(xié)議, 方便實(shí)現(xiàn)基于鏈路開銷(cost)的負(fù)載均衡.

5 平臺(tái)測(cè)試結(jié)果與分析

5.1 測(cè)試環(huán)境說明

本平臺(tái)所有的測(cè)試結(jié)果均在滿足下測(cè)試環(huán)境的條件下所得, 測(cè)試環(huán)境如表1所示.

5.1 測(cè)試環(huán)境說明

下面對(duì)幾個(gè)主要功能點(diǎn)的實(shí)現(xiàn)情況作如下說明:通過指定采集方向和車流量統(tǒng)計(jì)時(shí)間起始點(diǎn)進(jìn)行采集方向車流量統(tǒng)計(jì)查詢, 查詢結(jié)果如圖4所示.

表1 測(cè)試環(huán)境

圖4 采集方向車流量統(tǒng)計(jì)

通過指定大橋編號(hào)和查詢起始時(shí)間, 以小時(shí)為單位為展現(xiàn)統(tǒng)計(jì)結(jié)果, 查詢結(jié)果如圖5所示.

按車輛檔案號(hào)軌跡分析主要按照車輛檔案號(hào)進(jìn)行模糊軌跡查詢, 如圖6所示.

黃標(biāo)車違章告警主要按照業(yè)務(wù)規(guī)則, 對(duì)于需要進(jìn)行告警的黃標(biāo)車輛進(jìn)行分類識(shí)別, 對(duì)于符合業(yè)務(wù)規(guī)則的軌跡數(shù)據(jù)進(jìn)行告警記錄并轉(zhuǎn)發(fā)至指定目標(biāo)地址, 查詢結(jié)果如圖7所示.

通過以上對(duì)主要的功能項(xiàng)的測(cè)試可以看出, 本平臺(tái)已經(jīng)滿足用戶前期提出的基本需求, 并且能支持50個(gè)擁堵路段車流及路段平均車速的并發(fā)實(shí)時(shí)分析,響應(yīng)時(shí)間不超過5秒, 且能在6:00-23:00期間持續(xù)運(yùn)行;支持150個(gè)并發(fā)車輛的歷史跟蹤查詢, 單車軌跡查詢響應(yīng)時(shí)間不能查過15秒; RFID歷史數(shù)據(jù)查詢: 一周內(nèi)1-2秒, 一個(gè)月內(nèi)5-10秒, 3個(gè)月內(nèi)10-30秒內(nèi); 肇事逃逸等特定車輛追溯查證: 一周內(nèi)5-8秒, 一個(gè)月內(nèi)10-20秒,3個(gè)月內(nèi)20-40秒內(nèi).

圖5 主城過江大橋車流量統(tǒng)計(jì)

6 結(jié)論

本文給出了在交通大數(shù)據(jù)背景下, 智能信息服務(wù)平臺(tái)的總體方案, 重點(diǎn)介紹了系統(tǒng)的總體架構(gòu), 系統(tǒng)的應(yīng)用架構(gòu)和系統(tǒng)數(shù)據(jù)中心的設(shè)計(jì), 從不同角度描述了系統(tǒng)所采用的設(shè)計(jì)思想. 該信息服務(wù)平臺(tái)已在某地區(qū)智能交通項(xiàng)目中投入測(cè)試, 測(cè)試表明, 該平臺(tái)滿足用戶前期提出的基本需求, 在技術(shù)方面充分證明了其可行性. 在后期的平臺(tái)建設(shè)方面還要結(jié)合用戶的具體需求做進(jìn)一步的改進(jìn)和完善, 該平臺(tái)的設(shè)計(jì)對(duì)于發(fā)掘交通大數(shù)據(jù)在智能交通信息服務(wù)領(lǐng)域的研發(fā)具有一定的參考價(jià)值和借鑒意義.

圖6 按照車輛檔案號(hào)進(jìn)行模糊軌跡查詢

圖7 黃標(biāo)車違章告警

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Intelligent Information Service Platform Based on Traffic Big Data

PENG Chen-Wei1, BA Ji-Dong2

1(Wuhan Research Institute of Posts and Telecommunications, Wuhan 430074, China)2(Wuhan YCIG iLink Technology Co. Ltd., Wuhan 430010, China)

With the development of intelligent transportation technology, the increasing traffic data volume has reached TB or even PB level. The intelligent transportation field has begun to use big data technology to analyze deeply the massive traffic data, to build a comprehensive intelligent traffic information Service platform. In this paper, an intelligent information service platform based on traffic big data is proposed. The paper mainly analyzes this platform from the overall architecture, application architecture and data center design of the system. Through the test, the platform can meet the early needs of the users. The platform-based hierarchy and sub-module design can be a good response to the user needs change later on.

big data; intelligent transportation; ERI; IOT; smart city

彭晨偉,巴繼東.基于交通大數(shù)據(jù)的智能信息服務(wù)平臺(tái).計(jì)算機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用,2017,26(7):97–103. http://www.c-s-a.org.cn/1003-3254/5851.html

2016-11-07; 收到修改稿時(shí)間: 2016-12-05