一、背景

交通問(wèn)題可以說(shuō)是全世界各國(guó)面臨的共同難題，交通擁擠帶來(lái)了巨大的時(shí)間浪費(fèi)，加劇了環(huán)境污染。我國(guó)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(guò)慢，尾氣排放增加，使得城市的空氣質(zhì)量進(jìn)一步惡化。這些問(wèn)題嚴(yán)重影響了人們的出行和生活質(zhì)量，造成社會(huì)經(jīng)濟(jì)的巨大損失。因此，為了緩解經(jīng)濟(jì)發(fā)展所帶來(lái)的交通運(yùn)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(guó)都加大了對(duì)智能交通系統(tǒng)的研究和建設(shè)的力度。

? 交通擁堵帶來(lái)的技術(shù)挑戰(zhàn)

隨著經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，現(xiàn)在的交通業(yè)、物流業(yè)等領(lǐng)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(wèn)題在過(guò)去通常采用諸如道路的拓寬以及大力建設(shè)立體交通等方式加以解決，但是隨著社會(huì)的發(fā)展，這些傳統(tǒng)的手法已經(jīng)不能夠從根本上解決上述問(wèn)題了。如何對(duì)城市每天產(chǎn)生的海量交通數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、分析、和存儲(chǔ)，將是未來(lái)交通信息服務(wù)的關(guān)鍵問(wèn)題。

就某市而言，每年僅車輛通過(guò)卡口所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)記錄條數(shù)就將達(dá)到驚人的200億條，而Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)的上限值為10億條。即使是一個(gè)縣的卡口數(shù)據(jù)，查詢的響應(yīng)時(shí)間都是分鐘級(jí)的，更不用說(shuō)要基于將某市或全省的數(shù)據(jù)開(kāi)展智能交通應(yīng)用了。

同樣的，某市擁有20萬(wàn)個(gè)攝像頭，每個(gè)月所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量將有120PB，其中有相當(dāng)一部分與交通相關(guān)，如何將這些數(shù)據(jù)安全、高效地存儲(chǔ)起來(lái)，也將成為存儲(chǔ)技術(shù)的挑戰(zhàn)。

另外，如果要向某市全市約800萬(wàn)人提供個(gè)性化的智能交通出行信息服務(wù)，所面對(duì)的海量信息訪問(wèn)請(qǐng)求也是驚人的。

二、構(gòu)想

（一）某市智能交通云構(gòu)思

某市智能交通云是一個(gè)基于云計(jì)算建立的綜合性交通信息管理與服務(wù)平臺(tái)。它以城市道路交通為主體，實(shí)時(shí)采集并匯總來(lái)自電子警察、卡口、RFID、交通視頻等的信息，并集成來(lái)自鐵路、機(jī)場(chǎng)、地鐵、碼頭、長(zhǎng)途汽車站等的信息源，利用云計(jì)算平臺(tái)的大數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和處理能力，借助并行計(jì)算、視頻內(nèi)容智能識(shí)別、語(yǔ)義理解等先進(jìn)技術(shù)，建立城市交通綜合數(shù)學(xué)模型，實(shí)施城市交通的綜合管控和智能誘導(dǎo)，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(gè)整合的、先進(jìn)的、安全的、自動(dòng)化的、易擴(kuò)展的、服務(wù)于交通行業(yè)的開(kāi)放性平臺(tái)。具體體現(xiàn)在：

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

2.提供極具彈性的擴(kuò)展能力需求，以滿足將來(lái)不斷增大的交通應(yīng)用需求。

智能交通云是對(duì)交通管理單位、交通運(yùn)營(yíng)企業(yè)和廣大的市民服務(wù)的，所以，智慧城市交通云的特色是混合云。對(duì)保密性安全要求高，處理速度快，彈性發(fā)展力度強(qiáng)的對(duì)內(nèi)應(yīng)用（交通管理單位），可以用私有云的模式實(shí)現(xiàn)。而對(duì)外的信息發(fā)布（大眾出行、物流企業(yè)、交通信息服務(wù)企業(yè)等）、出行指導(dǎo)等對(duì)外應(yīng)用可以用公共云的模式實(shí)現(xiàn)。

（二）某市智能交通云的用途

1.交通信息實(shí)時(shí)發(fā)布

交通信息應(yīng)包括道路交通信息、行車路線導(dǎo)航信息、道路施工信息、停車場(chǎng)信息等綜合交通信息。由市交通主樞紐指揮中心通過(guò)調(diào)頻立體聲廣播電臺(tái)副頻道，市區(qū)近二百塊LED顯示屏、無(wú)線通信等方式對(duì)外發(fā)布，某市智能交通系統(tǒng)應(yīng)把市內(nèi)近百個(gè)停車場(chǎng)（也包括新建的停車場(chǎng)）進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)，以便采集車外信息對(duì)外發(fā)布。此外在火車站、碼頭、長(zhǎng)途汽車站補(bǔ)設(shè)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(yīng)建設(shè)以地鐵為主、公共汽車、出租車為輔建設(shè)系統(tǒng)。同時(shí)調(diào)整公交站臺(tái)與地鐵站臺(tái)位置，實(shí)現(xiàn)無(wú)縫連接，避免轉(zhuǎn)車誤時(shí)。同時(shí)建設(shè)以火車站、長(zhǎng)途汽車站、碼頭、主要商業(yè)務(wù)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(shí)現(xiàn)人行地道車走立交，到時(shí)，人們將可享受到一個(gè)快捷、安全、舒適的交通運(yùn)輸體系帶來(lái)的便利。

3.智能信號(hào)控制

交通信號(hào)控制系統(tǒng)是維護(hù)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(gè)。已按裝紅綠燈的路口有八百多個(gè)。但由于目前信號(hào)燈切換時(shí)間固定不變。使道路利用率和運(yùn)輸效率降低。如模范馬路與中山北路交叉路口紅綠燈啟亮?xí)r間為50秒，于是出現(xiàn)了非高峰時(shí)間南北向綠燈啟亮后28—30秒無(wú)車流，而東西向已停泊60多輛，長(zhǎng)度約80米。有時(shí)則相反。但在車行高峰時(shí)，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(shè)以區(qū)域或路段聯(lián)網(wǎng)的智能信號(hào)燈控制系統(tǒng)根據(jù)道路車流量變化調(diào)節(jié)紅綠燈切換時(shí)間。形成區(qū)域，路段的綠波帶，加快市內(nèi)車輛的流速、減緩車堵現(xiàn)象。

4.應(yīng)對(duì)突急事件

城市突急事件調(diào)度包括醫(yī)衛(wèi)急救、火災(zāi)、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(hù)社會(huì)穩(wěn)定。因此，通過(guò)對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集、處理，智能交通云對(duì)于建設(shè)應(yīng)急交通系統(tǒng)也是不可缺少的。

通過(guò)把110、119、120合在一起，一旦有群眾報(bào)警，聯(lián)合臺(tái)就可根據(jù)報(bào)警內(nèi)容協(xié)調(diào)各相關(guān)部門統(tǒng)一指揮出警處理，在智能交通平臺(tái)可提供應(yīng)急聯(lián)動(dòng)，快速反應(yīng)的服務(wù)效率，市智能交通平臺(tái)根據(jù)事發(fā)地點(diǎn)提供綠波帶，使報(bào)警、出警更加迅速、準(zhǔn)確、高效，減少突發(fā)事件帶來(lái)的損失，更好地為政府和社會(huì)服務(wù)

5.車輛運(yùn)營(yíng)調(diào)度

通過(guò)對(duì)各個(gè)區(qū)域監(jiān)控的運(yùn)處理，智能分析該區(qū)域的交通情況。汽車司機(jī)通過(guò)GPS或其他移動(dòng)終端可以對(duì)各條線路的交通情況進(jìn)行預(yù)先了解，節(jié)省不必要的時(shí)間，舒緩交通壓力、提高交通質(zhì)量。

解決機(jī)場(chǎng)、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(jī)的運(yùn)營(yíng)成本，同時(shí)市民可以通過(guò)移動(dòng)終端查詢線路和聯(lián)系出租車司機(jī)。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(lái)的城市如何發(fā)展？如何加快經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型，提升城市環(huán)境？如何在后危機(jī)時(shí)代順利實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)型發(fā)展、創(chuàng)新發(fā)展、跨越發(fā)展？假如在某個(gè)路段，一輛車故障造成堵車，能否在幾分鐘內(nèi)，就將這輛故障車拖走？假如在另一個(gè)地方，一個(gè)病人突發(fā)疾病，能否在很短時(shí)間內(nèi)，就有救護(hù)車來(lái)將病人及時(shí)送往醫(yī)院？某市提出了建設(shè)“智慧城市”的構(gòu)想。

“智慧城市”是創(chuàng)新型城市的建設(shè)，是城市現(xiàn)代化的高級(jí)階段，說(shuō)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(yīng)急提供“智慧系統(tǒng)”，對(duì)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(yīng)。某市打造智慧城市，可以先從智能交通入手，然后以此平臺(tái)為基礎(chǔ)，打造城市級(jí)現(xiàn)代化綜合管理平臺(tái)，讓整個(gè)城市逐步“智慧”起來(lái)。

（四）建設(shè)智能交通云的意義

1.智能交通系統(tǒng)通過(guò)通過(guò)云的處理，對(duì)傳統(tǒng)交通系統(tǒng)進(jìn)行變革。通過(guò)提升交通系統(tǒng)的信息化、智能化、集成化和網(wǎng)絡(luò)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(jìn)而提高交通系統(tǒng)的效率、機(jī)動(dòng)性、安全性、可達(dá)性、經(jīng)濟(jì)性，達(dá)到保護(hù)環(huán)境、降低能耗的作用。

2.提高道路本身和地區(qū)路網(wǎng)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(shí)，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(wù)水平，進(jìn)而提高地區(qū)路網(wǎng)的通行能力。

4.進(jìn)一步促進(jìn)城市經(jīng)濟(jì)，尤其是區(qū)域經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。

5.交通運(yùn)輸業(yè)的發(fā)展對(duì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展具有重要的制約和推動(dòng)作用。

三、關(guān)鍵技術(shù)

（一）智能傳感與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

智能感知和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在交通中有很大的應(yīng)用前景?，F(xiàn)在可以采用射頻識(shí)別（RFID）技術(shù)，為注冊(cè)的所有汽車安裝上“電子標(biāo)簽”，使高速運(yùn)行的車輛能夠“被感知”，相關(guān)數(shù)據(jù)能夠?qū)崟r(shí)采集、整理和分析，有效解決車輛自動(dòng)識(shí)別、動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)及流量精確預(yù)測(cè)等難題；在此基礎(chǔ)上，通過(guò)交通信號(hào)控制、出行誘導(dǎo)、公交信息服務(wù)等一系列交通管理及服務(wù)系統(tǒng)，引導(dǎo)交通流合理分布，實(shí)現(xiàn)城市交通的動(dòng)態(tài)組織管理，提高交通運(yùn)行效率，保障城市暢通有序。也就是說(shuō)，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(jù)，實(shí)時(shí)處理后再通過(guò)信號(hào)燈的控制等來(lái)引導(dǎo)路面交通。

（二）大數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與處理云計(jì)算技術(shù)

面對(duì)前端采集到的海量數(shù)據(jù)，如何方能有效地存儲(chǔ)和處理成為了一件難事，因此一種能夠承載大數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和處理的計(jì)算技術(shù)成為了關(guān)鍵因素。而利用云的分布式架構(gòu)，就可以將龐大的數(shù)據(jù)量分散到云中各節(jié)點(diǎn)之上，使得無(wú)論是讀寫(xiě)速度，還是處理性能，都有著極大的提升，并且會(huì)隨著云的規(guī)模不斷擴(kuò)大而無(wú)限提升。用云計(jì)算的架構(gòu)來(lái)解決大數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和處理成為了必然趨勢(shì)。

四、典型應(yīng)用

（一）面向公眾的實(shí)時(shí)智能導(dǎo)航信息服務(wù)

實(shí)時(shí)智能導(dǎo)航信息服務(wù)平臺(tái)是將云計(jì)算資源和交通資源在集中共享的基礎(chǔ)上，建立起統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一組織、統(tǒng)一管理、統(tǒng)一調(diào)配，使整個(gè)平臺(tái)得到優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)滿足各種交通需求的一體化智能交通物聯(lián)網(wǎng)。

平臺(tái)通過(guò)基于總線技術(shù)的數(shù)據(jù)交換平臺(tái)采集交通流、浮動(dòng)車、天氣等多源異構(gòu)數(shù)據(jù)，獲得各種交通相關(guān)信息。經(jīng)由數(shù)據(jù)處理平臺(tái)基于多源異構(gòu)數(shù)據(jù)融合技術(shù)和GIS技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，得到實(shí)時(shí)交通狀態(tài)和歷史交通規(guī)律，通過(guò)多種信息發(fā)布媒體和渠道，為政府、企事業(yè)和個(gè)人提供多層次的交通信息服務(wù)。

該服務(wù)平臺(tái)根據(jù)服務(wù)類型及方式主要提供三種服務(wù)方式：請(qǐng)求、推送及消息訂閱方式。六大服務(wù)領(lǐng)域：定位導(dǎo)航、實(shí)時(shí)路況、資訊服務(wù)、媒體服務(wù)、話務(wù)服務(wù)、群體服務(wù)。

（二）城市交通智能調(diào)度與誘導(dǎo)系統(tǒng)

城市智能交通綜合指揮調(diào)度系統(tǒng)由中心系統(tǒng)暨集成管控指揮調(diào)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(dǎo)發(fā)布子系統(tǒng)、交通事件檢測(cè)子系統(tǒng)、移動(dòng)目標(biāo)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(gè)子系統(tǒng)構(gòu)成。集成管控指揮調(diào)度中心系統(tǒng)完成中心平臺(tái)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(diào)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(duì)道路交通狀況進(jìn)行采集分析處理；交通事件檢測(cè)子系統(tǒng)通過(guò)視頻檢測(cè)等方式動(dòng)態(tài)檢測(cè)道路交通的異常事件信息并自動(dòng)報(bào)警；交通誘導(dǎo)發(fā)布子系統(tǒng)自動(dòng)接收來(lái)自中心管控指揮調(diào)度平臺(tái)和相關(guān)子系統(tǒng)的各種道路擁堵和異常事件信息并對(duì)相關(guān)路況信息進(jìn)行多平臺(tái)誘導(dǎo)發(fā)布等；道路視頻監(jiān)控子系統(tǒng)可在中心管控平臺(tái)界面上實(shí)時(shí)操作監(jiān)控處理來(lái)自各類攝像機(jī)等外場(chǎng)視頻設(shè)備的圖像信息；電子警察子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)各種交通違法行為的自動(dòng)檢測(cè)和處罰等。中心系統(tǒng)與各子系統(tǒng)互相協(xié)調(diào)，共同構(gòu)成一個(gè)有機(jī)的整體，實(shí)現(xiàn)交通管理從簡(jiǎn)單靜態(tài)管理到動(dòng)態(tài)智能管理的轉(zhuǎn)變。

交通誘導(dǎo)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(shù)（如地理信息系統(tǒng)、定位技術(shù)、導(dǎo)航技術(shù)、現(xiàn)代無(wú)線通信技術(shù)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(dāng)前位置到達(dá)目的地的最佳行駛路線，協(xié)助出行者方便地進(jìn)入到原先沒(méi)有去過(guò)的地方，如果有實(shí)時(shí)交通信息的支撐，交通誘導(dǎo)系統(tǒng)能夠有效地引導(dǎo)車輛在路網(wǎng)中運(yùn)行，減少車輛在道路上的行駛時(shí)間，并最終實(shí)現(xiàn)交通量在整個(gè)路網(wǎng)中的均勻分配。

交通誘導(dǎo)系統(tǒng)自誕生以來(lái)，就受到了人們的普遍關(guān)注。許多發(fā)達(dá)國(guó)家如美國(guó)、德國(guó)、日本等將其列入國(guó)家研究計(jì)劃，投入廠大量的人力、物力和財(cái)力對(duì)其進(jìn)行研究、試驗(yàn)和開(kāi)發(fā)。隨著相關(guān)技術(shù)的成熟和系統(tǒng)的實(shí)用化，交通誘導(dǎo)系統(tǒng)在未來(lái)交通管理中將扮演越來(lái)越重要的角色。

車輛誘導(dǎo)系統(tǒng)是交通綜合信息平臺(tái)的重要應(yīng)用模塊。系統(tǒng)建設(shè)目標(biāo)是：基于交通綜合信息平臺(tái)及各子平臺(tái)向城市居民提供出行路線引導(dǎo)服務(wù)，同時(shí)也向交通綜合信息平臺(tái)及有關(guān)部門提供實(shí)時(shí)道路交通數(shù)據(jù)，通過(guò)動(dòng)態(tài)交通信息的獲取及處理，引導(dǎo)駕駛員合理規(guī)避交通擁堵，以最佳路線到達(dá)目的地，從而達(dá)到充分利用城市路網(wǎng)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(kāi)發(fā)初期的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題，而且要設(shè)計(jì)安裝運(yùn)行一批車載設(shè)備進(jìn)行示范實(shí)驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)車輛誘導(dǎo)信息服務(wù)（包括對(duì)特殊車輛的定位和導(dǎo)航服務(wù)）。

國(guó)內(nèi)外交通誘導(dǎo)系統(tǒng)研發(fā)現(xiàn)狀交通誘導(dǎo)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(yùn)輸效率，發(fā)達(dá)國(guó)家非常重視車裁定位導(dǎo)航系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)和應(yīng)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(dǎo)航系統(tǒng)日本的導(dǎo)航系統(tǒng)以豐田公司與日本警察省、郵政省、建設(shè)省共同開(kāi)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(dǎo)航系統(tǒng)為代表。VICS是日本東京一家具有半官半民性質(zhì)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(shí)間、交通事故、道路施工、車速及路線限制，以及停車場(chǎng)空位等信息編輯處理后及時(shí)傳輸給交通參與者，特別是在汽車導(dǎo)航車載機(jī)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(chǎn)的KX-GA3L已在日本多種類型的車輛上得到了應(yīng)用。

2.美國(guó)的典型車輛導(dǎo)航系統(tǒng)TRAVTEK是美國(guó)有代表性的城市交通誘導(dǎo)系統(tǒng)。它以實(shí)時(shí)路線引導(dǎo)和服務(wù)信息系統(tǒng)實(shí)用化為目的，由交通管理中心、信息與服務(wù)中心、裝有導(dǎo)航裝置的車輛組成。交通管理中心進(jìn)行道路交通信息的收集、管理與提供，同時(shí)還提供系統(tǒng)運(yùn)行所必需的信息；信息服務(wù)中心收集觀光設(shè)施、旅館、飯店等為對(duì)象的各種服務(wù)信息；車載導(dǎo)航裝置由車輛定位模塊、路線選擇模塊及接口模塊構(gòu)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(jìn)行的路線引導(dǎo)及提供服務(wù)的文字信息等。

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