引

言

      隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國(guó)城市化的不斷擴(kuò)大，市民對(duì)交通出行各種需求的增長(zhǎng)，城市交通擁堵越來(lái)越嚴(yán)重，城市公共交通的壓力隨之增大，優(yōu)先發(fā)展公交戰(zhàn)略作為城市交通發(fā)展的重要方向，因此需要運(yùn)用信息化技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)城市交通的智能化。長(zhǎng)期以來(lái)我國(guó)大部分城市的公交企業(yè)制定公交運(yùn)營(yíng)計(jì)劃主要靠管理人員的經(jīng)驗(yàn)，服務(wù)水平較差，建立智能調(diào)度云系統(tǒng)可以改善公交的管理水平，提高公交的服務(wù)水平。

      公交智能化云系統(tǒng)通過(guò)衛(wèi)星定位技術(shù)、GIS技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)等手段對(duì)公交進(jìn)行信息化管理，系統(tǒng)具有車輛定位、車輛調(diào)度指揮、信息查詢統(tǒng)計(jì)等功能，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)車輛運(yùn)行狀況實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)管理，實(shí)時(shí)掌握線路運(yùn)行狀態(tài)，合理調(diào)整運(yùn)力，為營(yíng)運(yùn)決策提供技術(shù)支持。

      目前全球定位主要有GPS、北斗、GLONASS、伽利略四個(gè)系統(tǒng)組成，而應(yīng)用最廣泛的是GPS和北斗系統(tǒng)。

      GPS全球定位系統(tǒng)是20世紀(jì)70年代由美國(guó)陸?？杖娐?lián)合研制的新一代空間衛(wèi)星導(dǎo)航GPS定位系統(tǒng)，主要目的是為陸?？杖箢I(lǐng)域提供實(shí)時(shí)、全天候和全球性的導(dǎo)航服務(wù)。

      北斗衛(wèi)星定位系統(tǒng)是由我國(guó)自主研發(fā)的，致力于向全球用戶提供高質(zhì)量定位、導(dǎo)航和授時(shí)服務(wù)的定位系統(tǒng)，主要服務(wù)包括開(kāi)放服務(wù)和授權(quán)服務(wù)兩種方式。開(kāi)放服務(wù)是向全球免費(fèi)提供定位、測(cè)速和授時(shí)服務(wù)，授權(quán)服務(wù)是為有高精度、高可靠衛(wèi)星導(dǎo)航需求的用戶，提供定位、測(cè)速、授時(shí)和通信服務(wù)以及系統(tǒng)完好性信息。

      衛(wèi)星定位技術(shù)包括偽距單點(diǎn)定位、載波相位定位和實(shí)時(shí)差分定位。偽距測(cè)量是測(cè)定衛(wèi)星到接收機(jī)的距離，即由衛(wèi)星發(fā)射的測(cè)距碼信號(hào)到達(dá)公交車載接收機(jī)的傳播時(shí)間乘以光速所得的距離；載波相位測(cè)量是測(cè)定衛(wèi)星載波信號(hào)到接收機(jī)天線之間的相位延遲；實(shí)時(shí)差分定位的原理是在已有的精確地心坐標(biāo)點(diǎn)上安放接收機(jī)（稱為基準(zhǔn)站），利用已知的地心坐標(biāo)和星歷計(jì)算觀測(cè)值的校正值，并通過(guò)無(wú)線電通信設(shè)備（稱為數(shù)據(jù)鏈）將校正值發(fā)送給運(yùn)動(dòng)中的接收機(jī)（稱為流動(dòng)站）。

      數(shù)據(jù)庫(kù)（Database）技術(shù)是為了有效管理數(shù)據(jù)，提高數(shù)據(jù)處理的效率而發(fā)展并完善起來(lái)的專門(mén)技術(shù)。隨著數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)（DBMS, DataBase Managerment System）業(yè)務(wù)量的不斷增長(zhǎng)，數(shù)據(jù)庫(kù)的安全穩(wěn)定運(yùn)行在系統(tǒng)運(yùn)行中至關(guān)重要，因此采用一系列技術(shù)手段確保數(shù)據(jù)庫(kù)安全是一項(xiàng)關(guān)鍵重要的工作任務(wù)。

      數(shù)據(jù)庫(kù)的安全是通過(guò)信息化技術(shù)手段保護(hù)數(shù)據(jù)庫(kù)安全完整運(yùn)行，以防止不合法的使用所造成的數(shù)據(jù)泄露、更改或破壞。數(shù)據(jù)庫(kù)的安全主要是針對(duì)數(shù)據(jù)而言，包括數(shù)據(jù)獨(dú)立、數(shù)據(jù)安全、數(shù)據(jù)完整、并發(fā)控制、故障恢復(fù)等方面。

      大數(shù)據(jù)（Big Data）最早是由麥肯錫（Mckinsey& Company）在《大數(shù)據(jù)：創(chuàng)新、競(jìng)爭(zhēng)或和生產(chǎn)力的下一個(gè)前沿領(lǐng)域》報(bào)告中首次提出的概念，由于大數(shù)據(jù)超過(guò)傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)處理能力，常規(guī)軟件工具無(wú)法在一定時(shí)間范圍內(nèi)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行獲取管理，因此需要通過(guò)大數(shù)據(jù)技術(shù)對(duì)海量數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分析，為決策提供強(qiáng)有力的數(shù)據(jù)支撐。

      一般意義上的大數(shù)據(jù)是指海量的單一類型的數(shù)據(jù)或多元化多來(lái)源的數(shù)據(jù)。大數(shù)據(jù)具有5V特點(diǎn)（IBM提出）：Volume（大量）、Variety（多元）、Value（低價(jià)值密度）、Velocity（快速）、Veracity（真實(shí)性）

      現(xiàn)在公交車輛多采用是GPS與北斗的雙系統(tǒng)復(fù)合模塊來(lái)定位，車載終端實(shí)時(shí)獲取車輛經(jīng)緯度、速度和方向等行車數(shù)據(jù)，通過(guò)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)將相關(guān)數(shù)據(jù)上傳智能調(diào)度平臺(tái)，調(diào)度人員可以通過(guò)可視化管理平臺(tái)，通過(guò)定位技術(shù)對(duì)移動(dòng)車輛進(jìn)行統(tǒng)一集中管理和實(shí)時(shí)監(jiān)控調(diào)度，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，調(diào)整發(fā)車狀態(tài)，通過(guò)衛(wèi)星定位系統(tǒng)實(shí)時(shí)查看車輛運(yùn)行軌跡。車輛運(yùn)行軌跡圖見(jiàn)圖1

圖1 車輛運(yùn)行軌跡圖

      現(xiàn)在的公交車載設(shè)備因受網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的限制，很多功能無(wú)法實(shí)現(xiàn)，如在線支付、無(wú)人駕駛、在線識(shí)別等。未來(lái)“北斗+5G”的應(yīng)用是公交車載設(shè)備的發(fā)展方向，5G系統(tǒng)以毫秒級(jí)時(shí)延，峰值10Gbps的帶寬和超高密度連接，為智能調(diào)度系統(tǒng)插上騰飛的翅膀，差分后的北斗定位系統(tǒng)能夠提供厘米級(jí)定位服務(wù)，提供高精度的位置感知，兩者結(jié)合，必將推進(jìn)智慧公交的進(jìn)一步發(fā)展和飛躍。

      數(shù)據(jù)庫(kù)安全目的是對(duì)數(shù)據(jù)安全性完整性的有效保護(hù)，確保智能調(diào)度云系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行，通過(guò)數(shù)據(jù)保密、加密算法、身份認(rèn)證、磁盤(pán)陣列、數(shù)據(jù)備份、異地容災(zāi)等信息化手段進(jìn)行主動(dòng)防護(hù)確保數(shù)據(jù)安全。

     大數(shù)據(jù)分析常和云計(jì)算聯(lián)系在一起，濟(jì)南公交智能調(diào)度云系統(tǒng)云存儲(chǔ)和云分析的運(yùn)行需要巨大的計(jì)算和存儲(chǔ)資源，采用Hadoop、Spark、云存儲(chǔ)、云計(jì)算等分布式處理方式實(shí)時(shí)分析海量的定位數(shù)據(jù)，同時(shí)采用MapReduce模型技術(shù)用于大規(guī)模數(shù)據(jù)集的并行運(yùn)算，實(shí)現(xiàn)了智能化、高效率的計(jì)算和分析。

      Hadoop是一個(gè)分布式計(jì)算平臺(tái)，可以在Hadoop上開(kāi)發(fā)和運(yùn)行處理海量數(shù)據(jù)的應(yīng)用程序，Hadoop生態(tài)系統(tǒng)主要由HDFS、MapReduce、Hbase、Zookeeper、Oozie、Pig、Hive等核心組件構(gòu)成，高可靠、高擴(kuò)展、高有效、高容錯(cuò)等特性使Hadoop成為最流行的大數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)。Spark提供強(qiáng)大的內(nèi)存計(jì)算引擎，幾乎涵蓋了所有典型的大數(shù)據(jù)計(jì)算模式，包括迭代計(jì)算、批處理計(jì)算、內(nèi)存計(jì)算、流式計(jì)算(Spark Streaming)、數(shù)據(jù)查詢分析計(jì)算(Shark)以及圖計(jì)算(GraphX)。Spark支持分布式數(shù)據(jù)集上的迭代式任務(wù)，可以在Hadoop文件系統(tǒng)上與Hadoop一起運(yùn)行。大數(shù)據(jù)技術(shù)框架圖見(jiàn)圖5。

      通過(guò)對(duì)定位數(shù)據(jù)分析，并結(jié)合乘車刷卡記錄，對(duì)客流、運(yùn)營(yíng)狀況等進(jìn)行全面分析，分析運(yùn)量與運(yùn)力的匹配，分析運(yùn)行的周轉(zhuǎn)時(shí)間，分析運(yùn)營(yíng)的均衡性，分析挖掘數(shù)據(jù)存在的趨勢(shì)和可能性，為線網(wǎng)優(yōu)化評(píng)估提供決策支持。

圖5 大數(shù)據(jù)技術(shù)架構(gòu)圖

      隨著人工智能的發(fā)展，數(shù)據(jù)分析和精準(zhǔn)算法結(jié)合起來(lái)，必將成為公交管理決策的有力工具，為公交智慧化、精準(zhǔn)化、便捷化、安全化提供重要技術(shù)支撐。

      公交智能調(diào)度云系統(tǒng)對(duì)其關(guān)鍵技術(shù)的綜合要求較高，本文對(duì)車輛定位技術(shù)、等關(guān)鍵技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行了分析，這些信息化關(guān)鍵技術(shù)將是建設(shè)新型智慧城市的基礎(chǔ)，應(yīng)用能夠改善公交車輛運(yùn)營(yíng)效率，實(shí)現(xiàn)車輛精準(zhǔn)調(diào)度，進(jìn)一步提升公交企業(yè)智能調(diào)度信息化水平，提高公交企業(yè)服務(wù)管理水平。