孟 柯,王忠豪,李金威,劉曉達(dá),楊玉柳

（山東理工大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院,山東 淄博 255049）

基于流量大數(shù)據(jù)的智能交通信號(hào)控制系統(tǒng)

孟 柯,王忠豪,李金威,劉曉達(dá),楊玉柳

（山東理工大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院,山東 淄博 255049）

現(xiàn)今，學(xué)術(shù)界和工業(yè)界已經(jīng)進(jìn)入了大數(shù)據(jù)時(shí)代，智能交通信號(hào)控制系統(tǒng)是大數(shù)據(jù)應(yīng)用場(chǎng)景中的一個(gè)重要領(lǐng)域。然而，由于動(dòng)態(tài)車流量數(shù)據(jù)規(guī)模的變大，對(duì)交通網(wǎng)絡(luò)的有效管理提出了重大的挑戰(zhàn)。本文介紹了基于流量大數(shù)據(jù)的智能交通信號(hào)控制系統(tǒng)，對(duì)城市的整個(gè)交通流量進(jìn)行實(shí)時(shí)的智能檢測(cè)與記錄。經(jīng)測(cè)試表明，該系統(tǒng)可有效監(jiān)測(cè)全城市交通流量狀況且運(yùn)行正常，能夠有效實(shí)現(xiàn)對(duì)城市交通管理。

智能交通信號(hào)控制；大數(shù)據(jù)；RFID無(wú)線設(shè)備

隨著物聯(lián)網(wǎng)、傳感器等信息技術(shù)的發(fā)展，海量感知信息通過(guò)網(wǎng)絡(luò)匯集形成具有潛在價(jià)值的大數(shù)據(jù)集合，在過(guò)去的十年中，針對(duì)大數(shù)據(jù)應(yīng)用已在眾多領(lǐng)域開(kāi)展研究，并取得了較好的研究成果，例如圖像識(shí)別、視頻搜索、語(yǔ)言識(shí)別和個(gè)性化推薦等。智能交通系統(tǒng)問(wèn)題是大數(shù)據(jù)應(yīng)用場(chǎng)景中的一個(gè)重要領(lǐng)域。造成交通調(diào)度效率低下的主要問(wèn)題是交叉口車輛流量的爆炸性數(shù)據(jù)。傳統(tǒng)的方法無(wú)法處理巨大的數(shù)據(jù)量，因此自動(dòng)調(diào)優(yōu)問(wèn)題仍然是許多研究者所追求的。大數(shù)據(jù)相關(guān)技術(shù)的迅速發(fā)展，為解決數(shù)據(jù)量過(guò)大的問(wèn)題提供了新的思路和工具，本文提出了一種基于流量大數(shù)據(jù)的智能交通信號(hào)控制系統(tǒng)。

1 大數(shù)據(jù)智能交通信號(hào)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

為有效誘導(dǎo)城市交通，大數(shù)據(jù)智能交通信號(hào)控制系統(tǒng)整合交通信號(hào)控制系統(tǒng)和大數(shù)據(jù)服務(wù)系統(tǒng)，如圖1所示。該系統(tǒng)由交通信號(hào)控制機(jī)、RFID無(wú)線設(shè)備、智能交通服務(wù)平臺(tái)組成。

交通信號(hào)控制機(jī):該設(shè)備連接叉口各方向的交通信號(hào)燈組、叉口RFID無(wú)線設(shè)備和智能交通大數(shù)據(jù)服務(wù)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)叉口交通信號(hào)燈協(xié)調(diào)控制、流量數(shù)據(jù)采集等功能。

RFID無(wú)線設(shè)備:采集車流信息發(fā)送到交通信號(hào)控制器的設(shè)備，通常包含以下組件:RFID標(biāo)簽讀取器和天線模塊。

智能交通服務(wù)平臺(tái):平臺(tái)實(shí)現(xiàn)對(duì)交通信號(hào)控制機(jī)的管理和控制，除可配置信號(hào)機(jī)的參數(shù)外，還可實(shí)現(xiàn)對(duì)歷史交通數(shù)據(jù)的分析功能。

交通數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)：存儲(chǔ)采集的交通歷史數(shù)據(jù)，支持?jǐn)?shù)據(jù)清洗、過(guò)濾和自動(dòng)預(yù)處理功能，為高效實(shí)施交通數(shù)據(jù)挖掘分析提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

2 系統(tǒng)關(guān)鍵設(shè)計(jì)目標(biāo)

大數(shù)據(jù)智能交通信號(hào)控制系統(tǒng)在可用性、可靠性和可擴(kuò)展性方面遵循以下設(shè)計(jì)目標(biāo):

（1）可用性:智能交通信號(hào)控制系統(tǒng)被部署在交通十字路口，除控制叉口信號(hào)燈組外，借助RFID無(wú)線設(shè)備采集交通流量。

（2）可靠性:由于系統(tǒng)是在沒(méi)有用戶干預(yù)的情況下運(yùn)行，所以系統(tǒng)必須具備有處理突發(fā)情況的能力，保障系統(tǒng)運(yùn)行可靠。

（3）可擴(kuò)展性:大數(shù)據(jù)智能交通信號(hào)控制系統(tǒng)是為大數(shù)據(jù)時(shí)代的高效擴(kuò)展而設(shè)計(jì)的，為了確保最大的可移植性和多功能性，設(shè)備配置必須可靈活配置，使得該系統(tǒng)更容易適應(yīng)新的需求。

3 交通信號(hào)大數(shù)據(jù)處理平臺(tái)

交通信號(hào)大數(shù)據(jù)處理基本流程與傳統(tǒng)數(shù)據(jù)處理流程基本相似，整個(gè)處理流程可以概括為數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)導(dǎo)入和預(yù)處理、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)分析和可視化展示五部分。由于交通大數(shù)據(jù)要處理大量的、非結(jié)構(gòu)化流量數(shù)據(jù)，要求處理的強(qiáng)實(shí)時(shí)性，所以在各個(gè)處理環(huán)節(jié)中采用MapReduce分布式計(jì)算框架以及實(shí)時(shí)流數(shù)據(jù)處理計(jì)算框架，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)用支持文本存儲(chǔ)，支持事務(wù)以及分布式數(shù)據(jù)庫(kù)HBase和分布式文件存儲(chǔ)系統(tǒng)HDFS。

依據(jù)大數(shù)據(jù)處理流程及交通數(shù)據(jù)處理的特性，整個(gè)平臺(tái)的構(gòu)建分兩部分，依次為對(duì)交通大數(shù)據(jù)離線批處理、深度挖掘的Hadoop生態(tài)系統(tǒng)和對(duì)交通信號(hào)大數(shù)據(jù)進(jìn)行強(qiáng)實(shí)時(shí)流式計(jì)算的Storm處理系統(tǒng)，交通信號(hào)大數(shù)據(jù)處理流程如圖2所示。

4 結(jié)束語(yǔ)

數(shù)據(jù)是驅(qū)動(dòng)智能交通發(fā)展的基礎(chǔ)，大數(shù)據(jù)技術(shù)的開(kāi)發(fā)利用將為智能交通的進(jìn)一步發(fā)展帶來(lái)質(zhì)的飛躍。本文建立了基于大數(shù)據(jù)的智能交通信號(hào)控制框架，該框架能夠兼顧交通數(shù)據(jù)處理的強(qiáng)實(shí)時(shí)性和高效性，也兼顧了交通信號(hào)數(shù)據(jù)量大、分散的特點(diǎn)，以支持交通流短時(shí)預(yù)測(cè)、交通誘導(dǎo)、居民出行模式等運(yùn)用大數(shù)據(jù)技術(shù)進(jìn)行分析。

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10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.01.111

淄博市校城融合發(fā)展計(jì)劃/SDUT & Zibo City Integration Development Plan（2016ZBXC003）

孟柯（1996-）,男,山東濟(jì)南人,本科,研究方向：智能交通信號(hào)控制技術(shù)。