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以嘉兴智慧城市为例,分享智慧交通顶层设计架构

大咖邦
2017-01-14
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前言

随着城市化、机动化进程的加快,交通拥堵、交通 事故和环境污染等问题越来越突出,已成为制约城市发展的主要瓶颈之一。国内外实践表明,大力发展智慧交通是缓解城市交通问题的有效手段。智慧交通是将先进的信息技术、数据通信技术、传感技术、控制技术及计算机技术等有效地集成,并应用于地面交通系统,从而建立起大范围内发挥作用的,实时、准确、高效的综合交通运输系统。

本文借鉴了国内外智慧交通发展经验,结合国内 城市交通的特点和客观实际,对智慧交通顶层架构进 行了深人研究,搭建了智慧交通建设总体架构,详述 了智慧交通各应用系统间的接口和数据交互,为智慧交通建设的不断推进和完善以及可持续发展提供了依据,具有重要的现实意义。

一、智慧交通建设内容

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1.1顶层架构设计方法和原则

1.1.1设计方法

通过背景分析、需求分析、架构分析、方案细化、组织保障分析等几个步骤进行顶层架构设计。

背景分析。分析智慧交通发展环境、国内外智慧交通发展情况以及智慧交通关注焦点。

需求分析。通过对服务对象及责任单位的充 分调研,切实从民生、政府的需求出发,明确需求、范围、目标及业务协同。

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架构分析。对标需求分析结果,确定技术路 线,制定顶层目标架构,逐步整合演进。

方案细化。细化顶层架构各层面建设内容,明确应用系统间的交互信息。

组织保障。明确管理机构及管理机制,为后期项目的实施运营提供保障,提倡管理与制度以及标准体系的创新。

1.1.2设计原则

总体遵循需求导向性、定位科学性、技术成熟性、 系统集成性、体制协调性、政策有效性原则。以解决核心技术与关键技术的实际应用和服务出行者为重点,以各种智慧交通应用系统为依托,以海量数据分析与挖掘为手段,进行智慧交通顶层规划、项目建设、产品开发和应用研究,切实满足城市社会公众、管理者和相关企业的需求。

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1.2智慧交通总体架构

智慧交通建设包含多个应用系统,通过信息采集、 网络传输、信息处理实现对交通管理、交通服务的支 撑。本文提出了一种可裁剪的智慧交通总体架构,由 接人终端、网络层、数据中心层、应用层、信息发布层、 服务中心、运营管理保障体系、信息安全保障体系和标准规范保障体系等构成。

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1.3应用层方案

本文根据已实现和潜在的智慧交通应用提炼出包括交通丁具信息监控系统、基础设施监控系统、交通智能调度系统、基础信息系统、辅助决策系统、出行信息服务系统、枢纽综合管理系统、客运联网售票系统、路网中心、应急处理系统和电子政务平台等11个应用系统,每个应用系统包含若干子应用。应用系统总体方案及其接口关系如图1和表1所示。

交通丁具信息监控系统包括交通工具监控采 集子系统、交通路况监控子系统、交通信息综合查询子 系统、交通信息监控显示子系统、C卡交易子系统。

基础设施监控系统包括公路状态监控子系统、 桥梁状态监控子系统、隧道状态监控子系统、航道状态 监控子系统、气象监测子系统、基础设施监控显示子系统、基础设施综合查询子系统。

交通智能调度系统包括交通灯智能控制子系统、公交车电子站牌管理子系统、智能停车诱导子系统、智能收费子系统、公交车管理调度子系统、出租车管理调度子系统、船舶管理调度子系统、物流管理与服务子系统、车辆辅助驾驶子系统。

基础信息系统包括交通地理信息子系统、基础 设施信息子系统、驾驶人员及交通工具信息子系统、路网信息子系统、应急处理信息子系统、行业信用子系图1应用层总体方案统。

辅助决策系统包括公路交通运行情况分析子 系统、航道交通运行情况分析子系统、基础设施维护评 估子系统、路网维护情况分析子系统、停车场使用情况 分析子系统、出行服务系统效果分析子系统、电子收费 系统效果分析子系统、客运情况分析子系统,应急处理 情况分析子系统、C出行信息分析子系统。

出行信息服务系统包括公共网站查询子系统、 移动信息服务子系统、交通广播服务子系统、情报板服 务子系统、声讯电话服务子系统、导航服务子系统。

枢纽综合管理系统包括客运中心管理子系统、 港口管理子系统、公交公司管理子系统、出租车公司管 理子系统、物流公司管理子系统、高速公路管理子系 统。

客运联网售票系统包括联网售票子系统、联网结算子系统、票务统计分析子系统。

路网中心包括路政管理子系统、养护管理子系 统、建设丁程管理子系统。

应急处理系统包括灾害预警子系统、灾害处理 子系统、交通事故处理子系统、突发事件处理子系统。

电子政务平台包括办公自动化子系统、业务受 理子系统、投诉受理子系统、信息查询子系统。

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1.4数据中心层方案

数据中心层包含了基础数据库、数据交换平台、数据处理分析平台以及云计算中心四大主要部分。基础数据库集中了多个业务线条的各类静态数据、业务数据和实时数据,主要包含公路基础数据库、港航基础数据库、公交基础数据库、汽车客运基础数据库、出租车基础数据库、物流基础数据库、交通气象数据库、票务管理数据库、GIS数据库、C卡数据库、车辆定位监控数据库、视频监控数据库、动态路况数据库、出行诱导

数据库、路政数据库、应急资源数据库、决策支撑数据库等,各数据库通过数据交换平台和数据处理分析平台实现交互;数据交换平台实现数据库之间的信息交互,满足,实现信息共享和业务系统;数据处理分析平台采用数据挖据、模型分析、数据预测等数据处理、分析方法和手段,优化信息,作出决策;云计算中心为数据库、各平台提供计算、存储以及网络资源。

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1.5网络层方案

网络层传输主要通过有线网与无线网相结合的方 式实现。有线网主要指光纤网,包括骨干通信专网、政 府部门的专网、租用网络传输商的专线、网络传输商的 有线公众网。有线网是智慧交通运行的基本通信保障 网。无线网主要是指2G、3G和4G手机通信网、 WLAN、无线集群通信专网、无线传感网、GPS和北斗卫星、广播电台。

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1.6终端层方案

根据应用层各应用系统的总体方案,涉及到终端 接人的系统和终端整体方案如表2所示。

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1.7服务中心层方案

服务中心是城市交通的综合运行服务平台和基 地,主要包括综合交通信息中心、呼叫服务中心和交通 应急指挥服务中心。

综合交通信息中心整合各类交通出行服务信息、行业综合信息,并通过信息发布层的各种途径实时发布。通过数据中心层和应用层的数据处理推送给综合交通信息中心的信息主要包括出行规划信息、公交信息、出租车信息、长途客运信息、路网信息、路政信息、行车诱导信息、停车诱导信息、航运信息、气象信息等内容。

呼叫服务中心是用户与交通系统的交互平台,通过电话、网络等手段接人服务中心实现报警、信息提供、求助等需求。

交通应急指挥服务中心借助动态模拟预测系统、动态预警系统、应急预案咨询系统等决策辅助咨询体系,在异常情况下,实现事件的快速反应处理。

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1.8信息安全保障体系方案

信息安全保障是智慧交通建设的基石,主要包括 完善安全保护制度、安全基础设施建设、加强灾备体系 建设和新安全技术的攻关。完善安全保护制度主要包括以下方面。

实行重要单位信息安全等级保护制度,完善数字认证、信息安全等级测评等丁作机制。

规范重要数据库和信息系统的开发、运营和管理等信息安全丁作。

完善网络应用的信息安全监管体系建设。

完善数字认证、信息安全测评和信息安全等级保护等信息安全制度。

建立重点信息系统的应急安全机制,提高信息安全事件应急处置能力,增强信息基础设施和重要信息系统的抗灾能力。

安全基础设施建设主要是加快完善密码管理基础设施和统一认证服务平台,全面推广电子证书在系统中的应用。完善和健全公钥基础设施(PKI)和访问控制与授权管理基础设施(PMI)的建设,提供操作系统、数据库和应用系统权限管理与授权服务,规范权限和证书的产生、管理、存储、分发和撤销,保障用户合法、安全地使用信息系统。

加强灾备体系建设主要是建设异地灾备中心,推动关键行业建立灾备体系,推进建立重要数据容灾中心,掌握信息安全主动权。

新安全技术的攻关主要是突破关于物联网、云计算、智能处理等领域的信息安全和隐私保护的关键技术,加强安全建设力度。

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1.9运营管理保障体系方案

智慧交通中不同应用系统服务对象不同,建设目 标不同,故盈利模式各异。针对应用系统需制定不同 商业模式,使各子系统的建设更合理,最大化系统价值。

智慧交通服务对象主要是政府、企业和个人。服务于政府的应用不属于盈利性应用,可采用政府自投自营的建设模式;服务于企业的应用属于盈利性应用,可采用企业自投自营的建设模式,通过向所服务企业

收取使用费用实现盈利;服务于个人的应用部分属于非盈利性应用,部分属于盈利性应用。非盈利性应用可采用政府自投自营的建设模式;盈利性应用可采用企业投资建设,政府或企业运营的建设模式,通过向社会大众收取使用费用实现盈利。

2、应用案例

本文提出的智慧交通顶层架构方案已在实际案例中得到初步验证。作为浙江省智慧城市首批试点项目之一的嘉兴智慧交通试点项目借鉴了本课题搭建的顶层架构,并结合嘉兴当地的交通特征和实际需求对数据中心层和应用层的内容进行了适当剪裁和重新组合,其他层面内容基本不变。嘉兴智慧交通试点项目最终采用的顶层架构如图2所示。

3、结束语

本文针对智慧交通建设,采用自上而下的方式提出了一种可裁剪的总体架构方案,在研究技术方案的同时对运维保障等措施也进行了探讨。研究成果已应用于实际案例中,对智慧交通建设有重要指导意义。

在今后的工作中,还将针对各城市的交通发展现状及存在问题,采用自下而上的方式对智慧交通总体架构进行裁剪,细化符合城市发展需求的建设方案。

北京智联智慧城市教育咨询中心,中智联(www.nsce.org.cn)

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