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高速公路信息化基礎架構發展歷程與關鍵技術
發布時間:2020-07-30

  摘    要: 如今,越來越多的高速公路已經撤除省界收費站,轉而選擇使用視頻云聯網的方式進行交通管理,在高速公路信息化建設過程中必然會遇到很多困難與挑戰,例如如何從私有云轉變為公有云、如何將業務數據匯總至大數據庫中等。文章針對傳統信息化建設進行改造,融入新興技術,逐步向著云端化方向發展,促進智慧高速的形成與發展。

  關鍵詞: 視頻云聯網; 云端化; 智慧高速;

  1 、工程概況

  2019年5月,我國提出要在2020年前基本取消各省界高速公路收費站臺,替換成不停車快捷收費的方式,全面優化升級當前所有收費站、ETC系統軟硬件。隨后,我國交通運輸部針對高速公路智能化改造工作推出了多項指導方案,提出要在2021年前逐步完成部、省路段的視頻聯網檢測工作。由此可見,目前我國正努力促進高速公路朝著信息化、智能化的方向不斷發展,“互聯網+”、大數據等技術必然將被引用在高速公路信息化建設中。當信息化建設到達一定高度時就會朝著智慧化方向靠近,對技術的要求也將越來越高,特別是對網絡安全管理的要求。本文將天津市取消高速公路省界收費站項目當成具體研究對象,該項目主要包括:天津聯網收費系統路徑與費率管理系統、MTC清分結算管理系統、片區中心管理系統、收費站管理系統、收費車道管理系統等。

  2、 高速公路信息化基礎架構發展歷程

  各個階段高速公路信息化所呈現出的管理需求和技術水平都是不同的,會隨著時間的發展不斷提升,在“互聯網+”的影響下高速公路信息化水平得到了明顯提升,加之受到大數據、云計算等影響,高速公路信息化又朝著智慧化不斷發展。

  2.1、 煙囪式信息系統建設

  起先在信息系統建設時主要選用的架構為“煙囪式”,該架構是一種垂直體系架構,各個路段的IT系統均包含單獨的存儲、管理設備,且系統間無法實現資源共享,因而信息存在嚴重閉塞,信息孤島、資源孤島現象普遍。該階段下,高速公路發展迅猛,是一個開始進行信息化建設的時期,但因各個系統研發實施之前未做好足夠的規劃決策,致使很多信息功能被堆疊在一起。此外,因為未意識到統一數據、接口標準的重要性,致使不同系統之間的信息數據無法直接分享,數據的使用效率較低。信息化技術持續進步的同時,信息資源數目也在成倍遞增,不管是數據還是各類硬件軟件設施,其管理難度越來越高。此時現行的管理架構在使用過程中暴露出了很多問題,其中包括IT資源服務率不高、系統結構簡單、無法滿足業務實際需要以及管理費用超出預算等。
 

高速公路信息化基礎架構發展歷程與關鍵技術
 

  2.2 、一體化信息系統建設

  在長達10年的探究探索后,管理者開始認識到要想使高速公路管理變得高效快捷,應從現有業務管理中提取經驗,借助所擁有的信息資源梳理不同系統框架中的異構信息,從而使得不同系統間能夠共享數據資源,靈活解決突發事件,提升信息服務效率。圖1是一體化綜合運營管理系統的組織架構圖。該系統并不單純是一個全新的系統,而是參照現階段所使用的業務信息系統,根據業務需求進行相應的改造升級,以此達到一體化管理的目的。因此,該系統標準化、整體化程度相較以往更高。

  圖1 一體化綜合營運管理平臺
圖1 一體化綜合營運管理平臺

  一體化建設需劃分成以下三大流程:首先,設計統一、規范的數據與接口標準,便于提升數據使用效率;其次,借助一體化平臺完成業務改造、匯總,實現數據互通,促使不同系統之間資源共享,提升工作效率;第三,梳理、整合多業務數據,打造系統完備的數據資源庫,充分挖掘數據資源作用。該階段最大的突破是使用了虛擬化的技術方法,即靈活借助網絡信息平臺實現服務器、網絡、存儲等所有工作的統籌管理,經由處理后將抽象的資源信息展現出來,便于使用者獲取所需數據資源。管理者使用該平臺進行管理更為簡單高效,其所具備的優勢非常明顯,其中包括提升設備使用效率、資源有效性等。然而使用該系統同樣暴露出了一些問題,例如系統維護難度大幅提升、系統中儲存的資源數據易受網絡安全問題的威脅等。

  2.3 、云端化信息系統建設

  正是因為很多省界收費站被撤銷,加之我國愈發重視高速視頻聯網工作的建設,日后信息共享將變得更為簡單。這也要求高速公路管理單位除了需要積極引用先進的科學技術,還應研發設計出更為高效的管理方案以及加強基礎設施的建設,從而實現更優質的管理。為了實現高速公路信息建設系統的云端化、提升信息數據的使用效率、節省管理成本、擴大經濟效益,本文立足于以下三個關鍵環境展開分析。

  (1)業務集中化:即將各個業務進行整合集中,立足于路網視角完成結構性的轉變,把較為分散的系統數據匯集起來集中儲存,方便日后大數據分析工作的開展。

  (2)分布向云端轉變:在未來混合云會逐步轉變成一類非常常見的基礎設施模式,移動辦公業務也將開始轉變到云端中,使用這種模式能夠提升資源使用效率、節省經營成本、優化管理模式。

  (3)實現專業化運維:借助專業化運維的方式將云端業務和本地業務直接分開。使用云服務器、儲存等設備對其進行監管控制。

  3、 關鍵技術問題

  3.1、 公有云方案

  公有云方案充分利用了云計算技術,是一個匯集內存、存儲、計算等功能于一體的虛擬資源池,主要面向最終用戶、PaaS、SaaS提供商提供業務服務,該架構所提供的服務主要包含基礎設施即服務、軟件即服務以及平臺即服務。使用該方案可以幫助高速公路管理部門靈活使用互聯網技術進行管理,控制管理成本、借助云平臺打造交通行業數據分享與應用系統,實現高效管理及節約成本。

  3.2 、安全防護

  私有云方案直接禁止了專網應用內全部對外端口,把所有安全防護工作轉交給云端負責,在很大程度上提升了云端安全防護難度、埋下安全隱患,這就要求管理者積極研發更為專業全面的解決方案,取代舊的小作坊補丁式防護。公有云方案主要對以下幾個方面提供了安全防護工作。

  (1)對物理、基礎架構的安全防護:即對云計算系統下的數據、物理設施、服務器以及網絡設備等內容進行集中管理。

  (2)對主機、網絡的安全防護。即對云計算系統下的主機、網絡安全等進行管理。其中前者包含云儲存、云計算以及云數據庫等對數據庫管理系統、磁盤陣列網絡之類內容的防護;后者則主要包含虛擬網絡、安全網關、VPN以及專業鏈路等內容的防護。

  (3)對應用的安全防護。即對云計算系統下的業務應用系統進行安全防護管理,例如設計與研發、發布與使用等內容的防護。

  (4)訪問控制管理。即對資源數據訪問權限的控制,例如客戶數據管理、身份檢測、權限管理之類。

  (5)對終端的安全管理。即對移動終端以及業務操作終端等的管理防護,例如對硬件、系統、數據處理等內容的防護。

  (6)數據安全管理。即對云計算系統下現有的業務數據進行安全管理,例如數據搜索、辨別、分類、加密之類的內容。

  3.3 、基于云化的大數據處理技術

  高速公路運行時會產生龐大的數據信息,這些信息主要來源于視頻監控、車流數據、路況資源、GPS定位數據、高清卡口數據之類。通過使用邊緣計算、數據傳輸等方式可以把所有產生的數據存儲到云端平臺中,充分發揮這些數據的效用,給公路管理者、交通部門與出行者帶來極大的便利。使用云端分布式存儲與計算之類的方法,將所有非結構化、結構化與半結構化的數據整合起來,該方法能夠直接從眾多數據量、圖片中識別出有效信息,使用圖片檢索、行為分析等方式幫助管理者做好管理工作,此外,該系統還可以借助多維路網數據與地圖服務商數據等內容給市民提供更貼心的出行服務。

  4、 結語

  在“互聯網+”的影響下,高速公路運營管理模式也朝著智能化方向發展,同時使得交通行業迎來了發展新階段。未來一段時間交通行業的發展將側重于積累大數據資源、打造智慧交通云服務平臺,為整個社會提供非常精準、智能、靈活的出行服務。要想實現這一目標,交通行業首先應該找到消除業務壁壘的方式,做好數據積累與分析,努力建設網絡數據平臺,促使交通行業朝著智能化的方向發展。

  參考文獻

  [1] 王九勝,林報嘉,周成.“互聯網+道路養護平臺”建設關鍵技術分析[J].公路,2020(05):89-91,
  [2] 孫文君,曹寧,李群等.基于“互聯網汽車”發展的高速公路環境設計思考[J].環境工程,2016(S1):1079-1082.

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