一、背景

交通問題可以說是全世界各國面臨的共同難題，交通擁擠帶來了巨大的時間浪費，加劇了環(huán)境污染。我國大多數(shù)城市的平均行車速度已降至20km/h以下，有些路段甚至只有7~8km/h。由于車輛速度過慢，尾氣排放增加，使得城市的空氣質量進一步惡化。這些問題嚴重影響了人們的出行和生活質量，造成社會經濟的巨大損失。因此，為了緩解經濟發(fā)展所帶來的交通運輸方面的壓力，盡量的利用現(xiàn)有的資源，使其發(fā)揮最大的作用，世界各國都加大了對智能交通系統(tǒng)的研究和建設的力度。

? 交通擁堵帶來的技術挑戰(zhàn)

隨著經濟的高速發(fā)展，現(xiàn)在的交通業(yè)、物流業(yè)等領域正面臨著更加苛刻的要求，交通擁擠不堪，交通事故頻發(fā)以及交通污染這些問題在過去通常采用諸如道路的拓寬以及大力建設立體交通等方式加以解決，但是隨著社會的發(fā)展，這些傳統(tǒng)的手法已經不能夠從根本上解決上述問題了。如何對城市每天產生的海量交通數(shù)據進行處理、分析、和存儲，將是未來交通信息服務的關鍵問題。

就某市而言，每年僅車輛通過卡口所產生的數(shù)據記錄條數(shù)就將達到驚人的200億條，而Oracle數(shù)據庫的上限值為10億條。即使是一個縣的卡口數(shù)據，查詢的響應時間都是分鐘級的，更不用說要基于將某市或全省的數(shù)據開展智能交通應用了。

同樣的，某市擁有20萬個攝像頭，每個月所產生的數(shù)據量將有120PB，其中有相當一部分與交通相關，如何將這些數(shù)據安全、高效地存儲起來，也將成為存儲技術的挑戰(zhàn)。

另外，如果要向某市全市約800萬人提供個性化的智能交通出行信息服務，所面對的海量信息訪問請求也是驚人的。

二、構想

（一）某市智能交通云構思

某市智能交通云是一個基于云計算建立的綜合性交通信息管理與服務平臺。它以城市道路交通為主體，實時采集并匯總來自電子警察、卡口、RFID、交通視頻等的信息，并集成來自鐵路、機場、地鐵、碼頭、長途汽車站等的信息源，利用云計算平臺的大數(shù)據存儲和處理能力，借助并行計算、視頻內容智能識別、語義理解等先進技術，建立城市交通綜合數(shù)學模型，實施城市交通的綜合管控和智能誘導，提高城市交通的效率，減少擁堵，最大化方便公眾出行。

? 智能交通云是一個整合的、先進的、安全的、自動化的、易擴展的、服務于交通行業(yè)的開放性平臺。具體體現(xiàn)在：

1.整合現(xiàn)有資源，并能夠針對未來的交通行業(yè)發(fā)展擴展整合將來所需的各種硬件、軟件、數(shù)據；

2.提供極具彈性的擴展能力需求，以滿足將來不斷增大的交通應用需求。

智能交通云是對交通管理單位、交通運營企業(yè)和廣大的市民服務的，所以，智慧城市交通云的特色是混合云。對保密性安全要求高，處理速度快，彈性發(fā)展力度強的對內應用（交通管理單位），可以用私有云的模式實現(xiàn)。而對外的信息發(fā)布（大眾出行、物流企業(yè)、交通信息服務企業(yè)等）、出行指導等對外應用可以用公共云的模式實現(xiàn)。

（二）某市智能交通云的用途

1.交通信息實時發(fā)布

交通信息應包括道路交通信息、行車路線導航信息、道路施工信息、停車場信息等綜合交通信息。由市交通主樞紐指揮中心通過調頻立體聲廣播電臺副頻道，市區(qū)近二百塊LED顯示屏、無線通信等方式對外發(fā)布，某市智能交通系統(tǒng)應把市內近百個停車場（也包括新建的停車場）進行聯(lián)網，以便采集車外信息對外發(fā)布。此外在火車站、碼頭、長途汽車站補設提供行路信息的顯示屏。

2.智能公交

某市智能交通系統(tǒng)公交工具應建設以地鐵為主、公共汽車、出租車為輔建設系統(tǒng)。同時調整公交站臺與地鐵站臺位置，實現(xiàn)無縫連接，避免轉車誤時。同時建設以火車站、長途汽車站、碼頭、主要商業(yè)務段為主的交通樞紐。為解決行人行車矛盾，各路口或新建路口實現(xiàn)人行地道車走立交，到時，人們將可享受到一個快捷、安全、舒適的交通運輸體系帶來的便利。

3.智能信號控制

交通信號控制系統(tǒng)是維護城市交通秩序的重要系統(tǒng)，大多安裝在路口和指定位置。某市現(xiàn)有丁字路口、十字路口、五星路口等約一千個。已按裝紅綠燈的路口有八百多個。但由于目前信號燈切換時間固定不變。使道路利用率和運輸效率降低。如模范馬路與中山北路交叉路口紅綠燈啟亮時間為50秒，于是出現(xiàn)了非高峰時間南北向綠燈啟亮后28—30秒無車流，而東西向已停泊60多輛，長度約80米。有時則相反。但在車行高峰時，100多輛車的正常流通在42至46秒。還有部分車輛在50秒后到路口被滯留。建設以區(qū)域或路段聯(lián)網的智能信號燈控制系統(tǒng)根據道路車流量變化調節(jié)紅綠燈切換時間。形成區(qū)域，路段的綠波帶，加快市內車輛的流速、減緩車堵現(xiàn)象。

4.應對突急事件

城市突急事件調度包括醫(yī)衛(wèi)急救、火災、地震、泥石流、山體滑坡、爆炸、有害氣體、液體泄漏、罪犯逃跑等。一旦突急事件發(fā)生，就要借助交通系統(tǒng)的支持控制事態(tài)發(fā)展、維護社會穩(wěn)定。因此，通過對實時數(shù)據采集、處理，智能交通云對于建設應急交通系統(tǒng)也是不可缺少的。

通過把110、119、120合在一起，一旦有群眾報警，聯(lián)合臺就可根據報警內容協(xié)調各相關部門統(tǒng)一指揮出警處理，在智能交通平臺可提供應急聯(lián)動，快速反應的服務效率，市智能交通平臺根據事發(fā)地點提供綠波帶，使報警、出警更加迅速、準確、高效，減少突發(fā)事件帶來的損失，更好地為政府和社會服務

5.車輛運營調度

通過對各個區(qū)域監(jiān)控的運處理，智能分析該區(qū)域的交通情況。汽車司機通過GPS或其他移動終端可以對各條線路的交通情況進行預先了解，節(jié)省不必要的時間，舒緩交通壓力、提高交通質量。

解決機場、火車站等客流量密集區(qū)域的交通混亂現(xiàn)象。降低出租車司機的運營成本，同時市民可以通過移動終端查詢線路和聯(lián)系出租車司機。從而解決出租車招客難，路人打車難的尷尬情形。

（三）智能交通云與智慧城市

未來的城市如何發(fā)展？如何加快經濟結構轉型，提升城市環(huán)境？如何在后危機時代順利實現(xiàn)轉型發(fā)展、創(chuàng)新發(fā)展、跨越發(fā)展？假如在某個路段，一輛車故障造成堵車，能否在幾分鐘內，就將這輛故障車拖走？假如在另一個地方，一個病人突發(fā)疾病，能否在很短時間內，就有救護車來將病人及時送往醫(yī)院？某市提出了建設“智慧城市”的構想。

“智慧城市”是創(chuàng)新型城市的建設，是城市現(xiàn)代化的高級階段，說到底就是集中各方面智慧發(fā)展城市現(xiàn)代化。其中最重要的一條，就是要為城市管理和應急提供“智慧系統(tǒng)”，對公共衛(wèi)生、交通故障、環(huán)境污染等事件能夠迅速作出反應。某市打造智慧城市，可以先從智能交通入手，然后以此平臺為基礎，打造城市級現(xiàn)代化綜合管理平臺，讓整個城市逐步“智慧”起來。

（四）建設智能交通云的意義

1.智能交通系統(tǒng)通過通過云的處理，對傳統(tǒng)交通系統(tǒng)進行變革。通過提升交通系統(tǒng)的信息化、智能化、集成化和網絡化，智能采集交通信息、流量、噪聲、路面、交通事故、天氣、溫度等，從而保障人、車、路與環(huán)境之間的相互交流，進而提高交通系統(tǒng)的效率、機動性、安全性、可達性、經濟性，達到保護環(huán)境、降低能耗的作用。

2.提高道路本身和地區(qū)路網的使用效率。

3.城市快速發(fā)展智能交通系統(tǒng)可以改善道路交通環(huán)境，增加道路交通系統(tǒng)容量。同時，還可以有效提高車輛的行車速度，減少車輛行車延誤，提高受控區(qū)域的道路服務水平，進而提高地區(qū)路網的通行能力。

4.進一步促進城市經濟，尤其是區(qū)域經濟的發(fā)展。

5.交通運輸業(yè)的發(fā)展對經濟的發(fā)展具有重要的制約和推動作用。

三、關鍵技術

（一）智能傳感與物聯(lián)網技術

智能感知和物聯(lián)網技術在交通中有很大的應用前景。現(xiàn)在可以采用射頻識別（RFID）技術，為注冊的所有汽車安裝上“電子標簽”，使高速運行的車輛能夠“被感知”，相關數(shù)據能夠實時采集、整理和分析，有效解決車輛自動識別、動態(tài)監(jiān)測及流量精確預測等難題；在此基礎上，通過交通信號控制、出行誘導、公交信息服務等一系列交通管理及服務系統(tǒng)，引導交通流合理分布，實現(xiàn)城市交通的動態(tài)組織管理，提高交通運行效率，保障城市暢通有序。也就是說，以后汽車行駛在路上，系統(tǒng)都能直接感知到它，以形成數(shù)據，實時處理后再通過信號燈的控制等來引導路面交通。

（二）大數(shù)據存儲與處理云計算技術

面對前端采集到的海量數(shù)據，如何方能有效地存儲和處理成為了一件難事，因此一種能夠承載大數(shù)據的存儲和處理的計算技術成為了關鍵因素。而利用云的分布式架構，就可以將龐大的數(shù)據量分散到云中各節(jié)點之上，使得無論是讀寫速度，還是處理性能，都有著極大的提升，并且會隨著云的規(guī)模不斷擴大而無限提升。用云計算的架構來解決大數(shù)據的存儲和處理成為了必然趨勢。

四、典型應用

（一）面向公眾的實時智能導航信息服務

實時智能導航信息服務平臺是將云計算資源和交通資源在集中共享的基礎上，建立起統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一組織、統(tǒng)一管理、統(tǒng)一調配，使整個平臺得到優(yōu)化，實現(xiàn)滿足各種交通需求的一體化智能交通物聯(lián)網。

平臺通過基于總線技術的數(shù)據交換平臺采集交通流、浮動車、天氣等多源異構數(shù)據，獲得各種交通相關信息。經由數(shù)據處理平臺基于多源異構數(shù)據融合技術和GIS技術進行數(shù)據分析，得到實時交通狀態(tài)和歷史交通規(guī)律，通過多種信息發(fā)布媒體和渠道，為政府、企事業(yè)和個人提供多層次的交通信息服務。

該服務平臺根據服務類型及方式主要提供三種服務方式：請求、推送及消息訂閱方式。六大服務領域：定位導航、實時路況、資訊服務、媒體服務、話務服務、群體服務。

（二）城市交通智能調度與誘導系統(tǒng)

城市智能交通綜合指揮調度系統(tǒng)由中心系統(tǒng)暨集成管控指揮調度中心系統(tǒng)和交通路況采集分析處理子系統(tǒng)、交通誘導發(fā)布子系統(tǒng)、交通事件檢測子系統(tǒng)、移動目標定位子系統(tǒng)、道路視頻監(jiān)控子系統(tǒng)和電子警察子系統(tǒng)等六個子系統(tǒng)構成。集成管控指揮調度中心系統(tǒng)完成中心平臺與各子系統(tǒng)間和子系統(tǒng)相互間的集成管控及中心的指揮調度管理功能；交通路況采集分析處理子系統(tǒng)以多種手段對道路交通狀況進行采集分析處理；交通事件檢測子系統(tǒng)通過視頻檢測等方式動態(tài)檢測道路交通的異常事件信息并自動報警；交通誘導發(fā)布子系統(tǒng)自動接收來自中心管控指揮調度平臺和相關子系統(tǒng)的各種道路擁堵和異常事件信息并對相關路況信息進行多平臺誘導發(fā)布等；道路視頻監(jiān)控子系統(tǒng)可在中心管控平臺界面上實時操作監(jiān)控處理來自各類攝像機等外場視頻設備的圖像信息；電子警察子系統(tǒng)實現(xiàn)對各種交通違法行為的自動檢測和處罰等。中心系統(tǒng)與各子系統(tǒng)互相協(xié)調，共同構成一個有機的整體，實現(xiàn)交通管理從簡單靜態(tài)管理到動態(tài)智能管理的轉變。

交通誘導系統(tǒng)是智能交通系統(tǒng)（IntelligentTransportationSystem，ITS）的重要子系統(tǒng)之一。它是諸多高新技術（如地理信息系統(tǒng)、定位技術、導航技術、現(xiàn)代無線通信技術等）的集成，具有多種功能。利用它可幫助駕駛員迅速找到從當前位置到達目的地的最佳行駛路線，協(xié)助出行者方便地進入到原先沒有去過的地方，如果有實時交通信息的支撐，交通誘導系統(tǒng)能夠有效地引導車輛在路網中運行，減少車輛在道路上的行駛時間，并最終實現(xiàn)交通量在整個路網中的均勻分配。

交通誘導系統(tǒng)自誕生以來，就受到了人們的普遍關注。許多發(fā)達國家如美國、德國、日本等將其列入國家研究計劃，投入廠大量的人力、物力和財力對其進行研究、試驗和開發(fā)。隨著相關技術的成熟和系統(tǒng)的實用化，交通誘導系統(tǒng)在未來交通管理中將扮演越來越重要的角色。

車輛誘導系統(tǒng)是交通綜合信息平臺的重要應用模塊。系統(tǒng)建設目標是：基于交通綜合信息平臺及各子平臺向城市居民提供出行路線引導服務，同時也向交通綜合信息平臺及有關部門提供實時道路交通數(shù)據，通過動態(tài)交通信息的獲取及處理，引導駕駛員合理規(guī)避交通擁堵，以最佳路線到達目的地，從而達到充分利用城市路網能力，提高通行效率的目的。在研究深度上，不僅要解決系統(tǒng)開發(fā)初期的關鍵技術問題，而且要設計安裝運行一批車載設備進行示范實驗，實現(xiàn)車輛誘導信息服務（包括對特殊車輛的定位和導航服務）。

國內外交通誘導系統(tǒng)研發(fā)現(xiàn)狀交通誘導系統(tǒng)能有效地解決，城市交通擁擠、減少交通事故、降低空氣污染、提高運輸效率，發(fā)達國家非常重視車裁定位導航系統(tǒng)的開發(fā)和應用，現(xiàn)已形成了日、美、歐三足鼎立的局面。

1.日本的典型車輛導航系統(tǒng)日本的導航系統(tǒng)以豐田公司與日本警察省、郵政省、建設省共同開發(fā)的基于全球定位系統(tǒng)（GPS）和道路車輛信息通信系統(tǒng)（VICS）的導航系統(tǒng)為代表。VICS是日本東京一家具有半官半民性質的交通信息處理、發(fā)布中心，它將警察部門和高速公路管理部門提供的交通堵塞、駕駛所需時間、交通事故、道路施工、車速及路線限制，以及停車場空位等信息編輯處理后及時傳輸給交通參與者，特別是在汽車導航車載機上以文字、圖形顯示。目前日本已有多家大公司研制出車載裝置，如松下公司生產的KX-GA3L已在日本多種類型的車輛上得到了應用。

2.美國的典型車輛導航系統(tǒng)TRAVTEK是美國有代表性的城市交通誘導系統(tǒng)。它以實時路線引導和服務信息系統(tǒng)實用化為目的，由交通管理中心、信息與服務中心、裝有導航裝置的車輛組成。交通管理中心進行道路交通信息的收集、管理與提供，同時還提供系統(tǒng)運行所必需的信息；信息服務中心收集觀光設施、旅館、飯店等為對象的各種服務信息；車載導航裝置由車輛定位模塊、路線選擇模塊及接口模塊構成，可顯示交通堵塞地段、事故及施工等信息的地圖，以及按駕駛員需要進行的路線引導及提供服務的文字信息等。

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