数据共享交换平台在广西高速公路中的应用

杨顺秀 黄振

摘要：为了冲破“信息孤岛”，赶上交通行业信息化发展的趋势和大数据时代的步伐，提升广西高速公路科学管理和服务水平，文章设计了一种以交通大数据共享交换服务为核心的数据共享交换平台框架，为不同来源数据的融合、集成、共享和交换提供技术支持。

关键词：大数据;共享交换;高速公路;信息化

中图分类号：U412.366 文献标识码：A DOI：10.13282/j.cnki.wccst.2019.10.044

文章编号：1673-4874（2019）10-0159-03

0引言

隨着计算机技术的进步和社会的发展，发展智慧交通成为提升交通科学管理和交通服务水平的重要措施。其中交通行业的信息化建设是发展智慧交通的核心基础之一。目前，广西交通相关部门大多都采用各自不同的信息系统、业务系统，其应用的标准、规范均不一致。同时，部门、区域、行业之间数据资源的隔离也阻碍了广西区域信息化建设的进程。数据资源的隔离和不一致性导致了诸多问题的出现：

（1）高速公路相关部门相互之间的联系“纵强横弱”。相关部门纵向层级关系之间联系密切，而横向之间关系孤立，导致横向之间的沟通交流十分困难，形成了许多“信息孤岛”。

（2）交通相关信息资源隔绝。交通相关信息资源的孤立、不互通，导致交通信息化设施重复投资建设，为交通部门人员增加了大量重复工作，从而增加交通建设的成本。

（3）缺乏对交通大数据的分析和挖掘。目前，大部分交通部门还没有具备成熟的交通大数据分析应用能力，未能充分利用海量的交通数据，造成数据资源的浪费。

因此，本文提议构建一种融合的交通大数据共享交换平台，对平台的总体设计框架、平台创新点及应用价值作分析论述，促进大数据资源的集成、共享及其潜在价值的挖掘利用。

1数据共享交换平台的主要建设内容

1.1高速公路大数据资源集成和管理

高速公路大数据资源集成和管理以综合利用交通数据资源为目标，建立一个通用的、分布式数据共享交换平台，将交通运输、运管、气象等相关部门的数据统一集成管理。数据源的管理包括数据源的分类、目录管理、安全保障、日志记录及统计和监控等。

1.2 数据标准化处理

数据共享交换首先要从各部门提取数据，对于这些不同来源的数据，需要进行标准化融合处理，包括数据清洗、过滤、转换和加载，重新组织数据，确保数据正确，消除数据冗余。

2 平台介绍

数据共享交换平台的建设目标是通过整合高速公路运营中相关业务系统和各领域的数据资源，打破“信息孤岛”，将这些数据进行共享交换，使各部门、各领域之间实现数据的联动联通，在公众出行、公路协同、公路管理等方面起到重要的作用。在如今数据爆发的时代，海量高速公路数据具有大量隐含的有用信息等待挖掘，而数据资源是数据挖掘的基础，所以数据共享交换平台也将为高速公路的数据挖掘领域提供便利。

如图1所示为平台总体架构图，该平台分为网络基础设施、数据资源、共享交换平台、应用层和表示层，共五层。

2.1网络基础设施

网络基础设施主要为高速公路中的收费站、服务区、隧道等交通设施中的网络，包括硬件设备、系统软件及其运行环境，以及提供通信的因特网。这些网络基础设施将采集到各类高速公路数据，如监控视频、收费数据、车流量、突发事件、气象信息等。在当今的互联网时代中，网络基础设施是整个高速公路运营中极其关键的一部分。

2.2 数据资源

该平台可共享交换的数据资源不局限于关系型数据库，还包括MongoDB、Excel、RDF、CSV、谷歌电子表格等各种形式的数据，对各类数据资源的兼容性强。对多种形式的数据进行统一采集和存储，建立统一的交通数据资源库。在采集和整合各类数据时，对数据进行抽取、转换、加载和标准化处理，保证数据的规范性和易用性。

2.3 共享交换平台

共享交换平台提供了数据共享交换服务、安全保障服务及服务调用统计和监控服务。

（1）数据共享交换服务

数据共享交换服务即交通运输各级部门及外部关联部门之间相关数据的共享和交换，提高交通数据资源的利用率，增强交通运输管理和引导能力，促进各级部门、各分散应用系统之间的数据联通和业务协同。一方面用户通过数据服务引擎将数据资源共享到平台，这些数据资源将公开为Web服务或Rest资源;另一方面用户通过调用Rest/Web服务来获取平台上的数据资源。

（2）安全保障服务

使用HTTP（S）基本身份验证、WS-SecuritV、WS-PolicyAttochment和WS-SecurityPolicy等方式进行身份验证、授权和加密，保障数据的机密性、完整性。

为公共安全模式提供方便的WS-Security策略配置。

通过策略配置，灵活限制访司频率、源IP等。

全面的用户管理，用户按角色划分，并为不同角色配置对应的操作权限。

（3）服务调用统计与监控

平台对每个数据服务进行请求数、响应数、出错数、最大响应时间、最小响应时间、平均响应时间的统计，并采用图形化界面对服务平均响应时间进行记录。平台的系统统计功能将有效服务数、总故障计数、总响应数、平均响应时间等参数进行统计，同时对系统内存使用情况进行统计监控，从而直观掌握服务和系统的性能。

2.4 应用层

数据共享交换平台为交通运输各级部门、气象局、消防等各内外部门提供数据资源服务接口，为满足不同用户实际需求提供数据基础，提供相关应用如应急联动、高速公路管理、大数据分析和挖掘等。

2.5 表示层

建立广西高速公路信息综合网站，为各类用户提供统一的访司入口。

3 平台创新

3.1关联支持

类似于关系型数据库中的跨库查询，本数据共享交换平台支持跨数据源的嵌套查询，可由来自多个源的数据组合咸单个响应。

3.2 提供事务性数据访问和服务

在本平臺中，可共享交换的数据源可能分布在各个不同的服务器上，在这种集群环境下，为保证集群的ACID、效率和性能，平台引入了分布式事务，并采用JMS（Java Message Service）来实现。在多个节点（数据源）中的事务提交相对复杂，如果出现部分节点的事务提交出错，这种情况下发生改变的节点必须进行回滚，以保证数据源的一致性。本平台支持跨数据源的事务性访司和服务，并且具有回滚的能力。

3.3 完善的管理和监控

本平台具有企业级安全性的综合管理和监控Web控制台，内置标准访司和性能统计的收集和监控，具有日志记录系统集成的灵活日志记录支持。

3.4 具有高性能、高可用性和稳定性

本平台全部采用流式处理大数据量，数据访问的延迟极低，采用最小化数据库访司的分布式响应缓存，支持高可用部署，长期执行稳定，资源利用率高。

3.5数据标准化

本平台数据通过XSLT和XQuery进行转换，提供标准数据类型的内置验证程序，并提供通过Java扩展的可定制验证器。

4 交通大数据共享交换在广西高速公路发展中的应用和价值

数据共享交换平台围绕广西高速公路信息化建设为核心，集成了交通运输、运管、气象、安全运输、公安等各部门的相关数据，打通数据交换的标准通道，将这些数据进行开放共享，初步实现跨区域、跨行业、跨层级、跨部门、跨系统间的数据共享和交换。数据共享交换平台大大节约了各部门建设数据资源库的成本，有利于推进“信息孤岛”间的协同管理。同时可利用这些数据资源拓展相关大数据应用，如智慧出行，交通大数据分析、挖掘及决策支持，车路协同等应用，提升广西的交通科学管理水平和服务质量，促进广西交通行业的现代化发展。

本文提出并开发的交通大数据共享交换平台目前已经在河池至百色高速公路、吴圩机场至大塘高速公路、梧州至柳州高速公路等多条广西高速公路路段得到成功应用，实现了各部门各区域之间的信息互联互通，大大减少了交通信息化建设的成本，提升了广西高速公路的管理水平，带来了良好的经济效益和社会效益。随着该平台的不断推广应用，其对广西高速公路现代化发展的推动效果将愈加显著。

5 结语

本文提出了一种融合的交通大数据共享交换技术，对数据共享交换平台的主要建设内容进行了分点概述，对平台的总体框架、主要功能和创新点进行了详细的分析论述，并对该平台的实际应用情况及其应用价值作了说明和分析。该技术促进了交通大数据资源的集成、共享及其潜在价值的挖掘利用，大大减少了广西高速公路管理的成本，提高了管理的质量和水平。目前，该技术在广西多个高速公路路段得到了应用，接下来的工作主要是对该技术继续进行推广应用，同时针对应用过程中出现的新需求或不足，对其进行不断地维护改进，目标是确保该技术对于提升广西高速公路科学管理和服务水平起到良好的促进作用。