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高速公路信息化基础架构发展历程与关键技术
发布时间:2020-07-30

  摘    要: 如今,越来越多的高速公路已经撤除省界收费站,转而选择使用视频云联网的方式进行交通管理,在高速公路信息化建设过程中必然会遇到很多困难与挑战,例如如何从私有云转变为公有云、如何将业务数据汇总至大数据库中等。文章针对传统信息化建设进行改造,融入新兴技术,逐步向着云端化方向发展,促进智慧高速的形成与发展。

  关键词: 视频云联网; 云端化; 智慧高速;

  1 、工程概况

  2019年5月,我国提出要在2020年前基本取消各省界高速公路收费站台,替换成不停车快捷收费的方式,全面优化升级当前所有收费站、ETC系统软硬件。随后,我国交通运输部针对高速公路智能化改造工作推出了多项指导方案,提出要在2021年前逐步完成部、省路段的视频联网检测工作。由此可见,目前我国正努力促进高速公路朝着信息化、智能化的方向不断发展,“互联网+”、大数据等技术必然将被引用在高速公路信息化建设中。当信息化建设到达一定高度时就会朝着智慧化方向靠近,对技术的要求也将越来越高,特别是对网络安全管理的要求。本文将天津市取消高速公路省界收费站项目当成具体研究对象,该项目主要包括:天津联网收费系统路径与费率管理系统、MTC清分结算管理系统、片区中心管理系统、收费站管理系统、收费车道管理系统等。

  2、 高速公路信息化基础架构发展历程

  各个阶段高速公路信息化所呈现出的管理需求和技术水平都是不同的,会随着时间的发展不断提升,在“互联网+”的影响下高速公路信息化水平得到了明显提升,加之受到大数据、云计算等影响,高速公路信息化又朝着智慧化不断发展。

  2.1、 烟囱式信息系统建设

  起先在信息系统建设时主要选用的架构为“烟囱式”,该架构是一种垂直体系架构,各个路段的IT系统均包含单独的存储、管理设备,且系统间无法实现资源共享,因而信息存在严重闭塞,信息孤岛、资源孤岛现象普遍。该阶段下,高速公路发展迅猛,是一个开始进行信息化建设的时期,但因各个系统研发实施之前未做好足够的规划决策,致使很多信息功能被堆叠在一起。此外,因为未意识到统一数据、接口标准的重要性,致使不同系统之间的信息数据无法直接分享,数据的使用效率较低。信息化技术持续进步的同时,信息资源数目也在成倍递增,不管是数据还是各类硬件软件设施,其管理难度越来越高。此时现行的管理架构在使用过程中暴露出了很多问题,其中包括IT资源服务率不高、系统结构简单、无法满足业务实际需要以及管理费用超出预算等。
 

高速公路信息化基础架构发展历程与关键技术
 

  2.2 、一体化信息系统建设

  在长达10年的探究探索后,管理者开始认识到要想使高速公路管理变得高效快捷,应从现有业务管理中提取经验,借助所拥有的信息资源梳理不同系统框架中的异构信息,从而使得不同系统间能够共享数据资源,灵活解决突发事件,提升信息服务效率。图1是一体化综合运营管理系统的组织架构图。该系统并不单纯是一个全新的系统,而是参照现阶段所使用的业务信息系统,根据业务需求进行相应的改造升级,以此达到一体化管理的目的。因此,该系统标准化、整体化程度相较以往更高。

  图1 一体化综合营运管理平台
图1 一体化综合营运管理平台

  一体化建设需划分成以下三大流程:首先,设计统一、规范的数据与接口标准,便于提升数据使用效率;其次,借助一体化平台完成业务改造、汇总,实现数据互通,促使不同系统之间资源共享,提升工作效率;第三,梳理、整合多业务数据,打造系统完备的数据资源库,充分挖掘数据资源作用。该阶段最大的突破是使用了虚拟化的技术方法,即灵活借助网络信息平台实现服务器、网络、存储等所有工作的统筹管理,经由处理后将抽象的资源信息展现出来,便于使用者获取所需数据资源。管理者使用该平台进行管理更为简单高效,其所具备的优势非常明显,其中包括提升设备使用效率、资源有效性等。然而使用该系统同样暴露出了一些问题,例如系统维护难度大幅提升、系统中储存的资源数据易受网络安全问题的威胁等。

  2.3 、云端化信息系统建设

  正是因为很多省界收费站被撤销,加之我国愈发重视高速视频联网工作的建设,日后信息共享将变得更为简单。这也要求高速公路管理单位除了需要积极引用先进的科学技术,还应研发设计出更为高效的管理方案以及加强基础设施的建设,从而实现更优质的管理。为了实现高速公路信息建设系统的云端化、提升信息数据的使用效率、节省管理成本、扩大经济效益,本文立足于以下三个关键环境展开分析。

  (1)业务集中化:即将各个业务进行整合集中,立足于路网视角完成结构性的转变,把较为分散的系统数据汇集起来集中储存,方便日后大数据分析工作的开展。

  (2)分布向云端转变:在未来混合云会逐步转变成一类非常常见的基础设施模式,移动办公业务也将开始转变到云端中,使用这种模式能够提升资源使用效率、节省经营成本、优化管理模式。

  (3)实现专业化运维:借助专业化运维的方式将云端业务和本地业务直接分开。使用云服务器、储存等设备对其进行监管控制。

  3、 关键技术问题

  3.1、 公有云方案

  公有云方案充分利用了云计算技术,是一个汇集内存、存储、计算等功能于一体的虚拟资源池,主要面向最终用户、PaaS、SaaS提供商提供业务服务,该架构所提供的服务主要包含基础设施即服务、软件即服务以及平台即服务。使用该方案可以帮助高速公路管理部门灵活使用互联网技术进行管理,控制管理成本、借助云平台打造交通行业数据分享与应用系统,实现高效管理及节约成本。

  3.2 、安全防护

  私有云方案直接禁止了专网应用内全部对外端口,把所有安全防护工作转交给云端负责,在很大程度上提升了云端安全防护难度、埋下安全隐患,这就要求管理者积极研发更为专业全面的解决方案,取代旧的小作坊补丁式防护。公有云方案主要对以下几个方面提供了安全防护工作。

  (1)对物理、基础架构的安全防护:即对云计算系统下的数据、物理设施、服务器以及网络设备等内容进行集中管理。

  (2)对主机、网络的安全防护。即对云计算系统下的主机、网络安全等进行管理。其中前者包含云储存、云计算以及云数据库等对数据库管理系统、磁盘阵列网络之类内容的防护;后者则主要包含虚拟网络、安全网关、VPN以及专业链路等内容的防护。

  (3)对应用的安全防护。即对云计算系统下的业务应用系统进行安全防护管理,例如设计与研发、发布与使用等内容的防护。

  (4)访问控制管理。即对资源数据访问权限的控制,例如客户数据管理、身份检测、权限管理之类。

  (5)对终端的安全管理。即对移动终端以及业务操作终端等的管理防护,例如对硬件、系统、数据处理等内容的防护。

  (6)数据安全管理。即对云计算系统下现有的业务数据进行安全管理,例如数据搜索、辨别、分类、加密之类的内容。

  3.3 、基于云化的大数据处理技术

  高速公路运行时会产生庞大的数据信息,这些信息主要来源于视频监控、车流数据、路况资源、GPS定位数据、高清卡口数据之类。通过使用边缘计算、数据传输等方式可以把所有产生的数据存储到云端平台中,充分发挥这些数据的效用,给公路管理者、交通部门与出行者带来极大的便利。使用云端分布式存储与计算之类的方法,将所有非结构化、结构化与半结构化的数据整合起来,该方法能够直接从众多数据量、图片中识别出有效信息,使用图片检索、行为分析等方式帮助管理者做好管理工作,此外,该系统还可以借助多维路网数据与地图服务商数据等内容给市民提供更贴心的出行服务。

  4、 结语

  在“互联网+”的影响下,高速公路运营管理模式也朝着智能化方向发展,同时使得交通行业迎来了发展新阶段。未来一段时间交通行业的发展将侧重于积累大数据资源、打造智慧交通云服务平台,为整个社会提供非常精准、智能、灵活的出行服务。要想实现这一目标,交通行业首先应该找到消除业务壁垒的方式,做好数据积累与分析,努力建设网络数据平台,促使交通行业朝着智能化的方向发展。

  参考文献

  [1] 王九胜,林报嘉,周成.“互联网+道路养护平台”建设关键技术分析[J].公路,2020(05):89-91,
  [2] 孙文君,曹宁,李群等.基于“互联网汽车”发展的高速公路环境设计思考[J].环境工程,2016(S1):1079-1082.

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