智慧交通大数据平台系统设计与实现

李万鹏

（珠海市交通规划研究与信息中心）

1 我国城市交通问题与破解

1.1 我国城市交通问题

近年来，我国经济发展势头迅猛，随之而来的是汽车的全面普及。短短十几年内，我国交通系统经历了从无到有，负担增重的过程。在这个过程中，我国城市交通暴露出了一系列的问题。我国城市交通问题集中体现在几个方面：第一，公共交通工具使用率低，人们出行大多使用私家车，从侧面体现出公共交通建设的低迷；第二，城区堵车现象频发，影响人们的出行；第三，城市交通管理尚未实现智能化，大多数地方是交通管理的盲区；第四，城市交通管理较为分散，各地区政策存在偏差，缺少统一规划。

1.2 有效破解城市交通难题

智能交通系统将信息、通信以及传感等多项技术和系统整合在一起，促进了城市交通管理的发展进步。它的使用体现了城区一体化综合智能交通体系的建设完成，同时也体现出道路、行人以及车辆的有机协调，能够满足城市发展的需求，促进城市道路体系的建设[1]。

2 系统功能

2.1 大数据统计

大数据统计的作用对象主要包括停车的次数，该路段车辆经过的次数等等。从技术层面上来说，大数据统计主要采用python语言分布式存储交通数据，存储完成后再对其进行统计和优化。为实现实时监控，大数据统计的查询速度需满足百亿数据秒级查询，以100ms的速度推动数据信息。

2.2 拥堵时间比例

工作人员对城市拥堵道路及拥堵时间进行统计和分析，并利用离散算法算出离散比。显而易见，离散比体现的是城市拥堵时间比例。为保证道路畅通，离散比应得到有效的控制，并保持在一个较低水平。离散比的分析采用C++语言，并通过中间件向终端传输，从而为整个系统的决策和行动提供数据支撑。

2.3 违停多发地点

车辆违停不仅会阻碍其他车辆行人的正常通行，还有可能造成交通事故，因而需要得到及时处理。工作人员划分违停多发地点模块，由系统监测，警务管理。具体来说，系统对违停多发地点模块进行实时监控，一旦发现违停现象立即向警务传送违停信息。接收到信息的警务人员上报违停信息，并赶往违停地点进行指挥和管理。这是一个多部门协作的过程，既需要实时监控提供数据依据，又需要警务人员实现管理。

2.4 GIS地图

GIS地图模块指的是地图的精密划分和存储所形成的地图服务器。在GIS地图模块中，地图的切片设计尤为精细。这种精细化主要体现在两个方面：①城市地图切片级别的划分较为细致，共有28个级别。②切片以原比例原尺寸进行设计，能够精确地显示出城市的交通管控设备、警务设备等等。通过GIS地图，工作人员不仅能够看到诸如违停球、信号灯以及电井卡口这样的交通管控设备，还能够看到包括停车场和路边停车在内的路边停车设备。就连公交站牌及公交车都处于GIS地图的监控下。从警务人员的监控及管理方面来说，GIS地图还能够帮助警务人员定位和监控警务设备的工作状态，从而实现对整个城市的实时监控。

3 安全方式的信息传输

安全方式的信息传输从两个方面完成：①信息的加密和编码。工作人员在发送信息之前对信息进行特殊的算法处理，使信息加密；②信息的解码和还原。接收到信息后，工作人员需要对经过加密处理的信息进行还原，得到原始的数据信息。安全方式的信息传输主要运用S-HTTP或SSLoSHTTP。这两种编码算法完全能够达到隐蔽和鉴定的目的，但仍然存在隐患。具体来说，应用层的安全性是能够得到保障的，但底层的安全性并不牢固。即便TCP或IP层遭到了巨大的破坏，应用层也不会体现出问题。

4 用户身份验证和授权

用户身份验证和授权分别在Web服务器端和数据库服务端发生。在Web服务器端，通过WindowsNT4.0对.html文件的访问权限进行限制，尤其是限制匿名访问的权限。在数据库服务端，Mysql固有的安全性机制允许访问的用户和访问口令，以及对数据库的读写操作权限。

5 云服务平台系统总体设计实现

5.1 交通大数据共享中心

1）安装Linux系统

一般使用开源版的Redhat系统—CentOS作为底层平台。为了提供稳定的硬件基础，工作人员需要根据实际情况灵活配置，给硬盘做RAID和挂载数据存储节点时尤需注意这一点。例如：工作人员可以将RAID2应用在HDFS的nameno-de中，从而将数据存储与操作系统分别放置在不同硬盘上，以维护系统的稳定性，确保操作系统的正常运行[2]。

2）导入数据

在导入数据时，Sqoop是最常用的导入工具。工作人员利用该工具将数据导入到分布式平台中，导入的目的地一般是Hive或Hbase。

3）分析数据

分析数据主要从两个方面入手。一方面是数据的预处理；另一方面则是数据建模分析。前者为后者奠定基础，利用HiveSQL,SparkQL以及Impala对大量的信息进行筛选，从而建立大宽表。后者在前者的基础上进行数据建模，最终得到想要的结果。

4）结果可视化及输出API

可视化一般是对结果或部分原始数据做展示。有两种情况，行数据展示和列查找展示。在这里，要基于大数据平台做展示需要用到ElasticSearch和HbaseoHbase提供快速(ms级别)的行查找。

5.2 监管和决策服务系统

在该城市的智慧出行移动APP上，相关的出行服务、交通监管以及决策服务都有所体现。通过对图1的分析可知，整个智慧出行移动APP主要分成了3个部分：

图1 某市指挥交通移动端框图

1）线路公交到站查询界面

具体来说就是公交的实时信息及出行线路。例如，用户开启定位后在移动APP上对某一线路进行查询，APP上就会显示出这条线路的站点及此时车辆的位置，从而使用户能够及时了解到自己上车的具体时间和路况情况。不仅如此，APP上还会实时显示当地的天气和温度情况，为用户的穿衣出行提供帮助。

2）出行线路查询界面

具体来说，用户可以在移动APP上输入自己想要到达的位置，输入完成后，APP会与百度地图、高德地图等APP连接，从而间接地为用户提供出行的线路规划。

3）实时交通信息的播报

这一部分的信息展示以整张地图为主，用户能够通过查询了解到最新的路况信息和交通情况。比如说，某交叉路口发生了交通事故，预计通过该条路段的时间为8min，用户能够对此进行查询，并根据自己的需要灵活切换路线。

以上展示的实时信息都源于大数据平台的准确分析，并受到交通监管部门的监督和管理，未经允许的信息不得随意发布。

5.3 智慧交通应用服务集

1）智能交通管理系统

智能交通管理系统的作用主要体现在三个方面。首先，智能交通管理系统对道路交通实时数据进行采集，采集的内容包括道路是否畅通、车辆通行的速度等。其次，智能交通管理系统对采集到的数据进行整理、挖掘和分析计算，确定需要管理和协调的路段；最后，智能交通管理系统对需要管理的路段进行平衡和引导，使交通运行恢复通畅。

2）智能信息服务系统

智能信息服务系统从本质上来说是一种新型的服务项目。通过对现代化网络通讯技术的使用，为公众提供所需的交通信息，如交通路况信息、公交线路信息、实时公交信息等。

3）智能公交管理系统

智能公交管理系统的作用在于，对类似公交车、公共自行车等公共交通车辆进行实时跟踪和管理。具体来说，人们能够通过智能交通管理系统获取公交车辆当前的位置和到达某一站点的具体时间，为人们的出行提供了便利。

4）应急事件处理服务系统

应急事件处理服务系统能够帮助工作人员合理预防和及时处理突发事件，从而建立面向城市的以智慧交通大数据平台为中心的交通突发事件应急体系。该体系具有分工协作、统一指挥、应变敏捷、保障有力等特点。要想建立良好的应急事件处理服务系统，就需要实现以智慧平台为中心的资源共享、建立统一的报警号码台、建立以大数据分析为基础的应急领导和指挥体制，从而为应急决策提供必要和及时准确的数据支持。

6 结语

综上所述，文章以智慧交通大数据平台的设计和建设为基础，从不同的角度对城市交通智能化的建设提出建议。智慧交通大数据平台的建设需要从多个不同的模块出发，统筹管理，协调运行，提高数据的收集、整合和反馈能力，从而为城市交通的运行提供便利，最终实现绿色畅行。