CN104680782A - 一种交通控制云端系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及云端架构，特别是涉及一种交通控制云端系统，该方法为至少一个使用者端从复数个交通控制云应用服务模块中选择一种交通控制服务项目，再依据所选的交通控制服务项目，从云端程序库中找出所需的应用软件元件，执行应用软件元件，并将执行的结果回传给使用者端。

Description

一种交通控制云端系统
技术领域
本发明涉及一种云端架构，特别是指一种交通控制云端系统。
背景技术
随着城市开发，道路使城市与城市之间的交流更为紧密，而随着生活水平提高，私有车辆数目增加，车流量也随之增加，近年来高速公路交通量更是逐年巨幅成长，就连平常日市中心路段的上、下班高峰也往往寸步难行。
因此，在都市中需要妥善地控制交通号志(信号灯)，例如在车流量大的道路全线上，统一红灯秒数，延长绿灯秒数等，这样的道路中，连续多个路口为一群组路口，而两大交通要道的交叉处为独立路口，该路口的交通号志需采用其他设定，以此舒缓高峰时间的塞车状况；而遇到法定假日或特殊情况时，高速公路同样也会涌现车潮，使高速公路行车时速无法提高，在高速公路交流道实施入口匝道仪控管制调节车辆非常必要。但是目前类似交通号志控制、高速公路匝道仪控等功能皆未架设云端系统，无法有效地全面控制全国各地的路口及匝道。
发明内容
本发明实施例提供一种交通控制云端系统，用以解决现有技术中存在无法有效地全面控制全国各地的路口及匝道的问题。
本发明实施例提供的具体技术方案如下：
一种交通控制云端系统，包括基础设施层IaaS、平台服务层PaaS、及软件服务层，其中：
该基础设施层，包括至少一后端服务器；
该平台服务层，包括一云端创作平台，架设于该后端服务器上、复数个云端程序库，储存于该后端服务器中或与该后端服务器以网络连接、以及一应用程序界面；
该软件服务层，包括复数个交通控制云应用服务模块。
本发明基于云端化的系统架构以设计功能模块，以达到功能模块的共享与扩充的弹性。此外，主要的特征是藉由提供道路模型、最佳化分析工具与模拟工具，使用者(如交控中心)可依区域需求选择道路模型(高速公路、平面道路或混合)、车流参数(模拟元件)及控制策略(交控模式)等，以产生最佳化(算法元件)交通号志之时制计划。
较佳的，其中该云端创作平台，另包含复数个软件开发执行环境及其所应用的复数个编译软件及程序语言，供以开发应用软件元件，其该软件开发执行环境，为应用软件执行环境、数据库环境、PaaS开发环境、以及大资料处理环境。
较佳的，其中该云端程序库，另包括复数个应用软件元件，其该应用软件元件，利用软件开发执行环境中的编译软件及程序语言于该云端创作平台上执行，并包括都市交控模式元件、高速公路交控模式元件、至少一个求解算法元件、以及至少一个模拟元件。
较佳的，其中该后端服务器，系包括复数个储存装置以及复数个服务器，并彼此通过网络连接。
较佳的，其中该交通控制云应用服务模块，包括一都市交通号志控制模块、高速公路匝道仪控模块、以及高速公路与地方号志联合控制模块。
较佳的，其中该交通控制云应用服务模块，另包括至少一个交通控制服务项目，并依不同的该交通控制服务项目，从该云端程序库中选择所需的应用软件元件，并于执行该应用软件元件后，将执行的结果回传给至少一使用者端。
较佳的，其中该编译软件及程序语言，包含虚拟机器服务及储存服务。
较佳的，其中该数据库环境，包含非关联式数据库NoSQL、关联式数据库管理系统RDBMS。
较佳的，其中该PaaS开发环境，包含网页服务器、网页程序容器、及程序运作环境。
较佳的，其中该大资料处理环境，包含开源软件框架。
较佳的，其中该都市交控模式元件，分为独立路口、群组路口、路网、下匝道附近群组、紧邻路口之道路模式，其中该独立路口号志控制也于离线使用。
较佳的，其中该高速公路交控模式元件，包括上匝道仪控模式。
较佳的，其中该求解算法元件，包含基因求解算法、PSO求解算法、爬山搜寻法、启发式搜寻法。
较佳的，其中该模拟元件，包含都市交通模拟及高速公路模拟。
较佳的，其中该储存装置系以储存包括路侧设备、路况观测、交通控制策略、交通路网等动态与静态资料。
较佳的，其中该服务器系为实体主机设备，用以容纳布署平台服务层。
较佳的，其中该都市交通号志控制模块，包括一独立路口号志控制项目及一群组路口号志控制项目。
较佳的，其中该高速公路匝道仪控模块，包括一上匝道仪控项目。
较佳的，其中该高速公路与地方号志联合控制模块，系包括一实时控制系统项目。
附图说明
图1为本发明交通控制云端系统的架构图；
图2为本发明交通控制云端系统的方块图；
图3为本发明交通控制云端系统的流程图；
图4为本发明交通控制云端系统的平台服务流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，但并不用于限定本发明。
以下，结合附图对本发明进一步说明：
本创作是一种交通控制云端系统，其利用云端平台系统提供多种交通控制服务。
请参阅图1所示，为本创作交通控制云端系统的架构图，在交通控制云端系统100中分为基础设施层(Infrastructure as a Service，IaaS)、平台服务层(Platform as a Service，PaaS)及软件服务层(Software as a Service，SaaS)，其中基础设施层中包括至少一后端服务器150，平台服务层中包括一云端创作平台140、复数个云端程序库130及一应用程序界面120，软件服务层包括复数个交通控制云应用服务模块110。云端创作平台140系架设于后端服务器150上，其中包含复数个软件开发执行环境及其所应用的复数编译软件及程序语言，以供开发应用软件元件；云端程序库130储存于后端服务器150中、或与后端服务器150以网络连接，云端程序库130中包括复数应用软件元件；每一交通控制云应用服务模块110包括至少一交通控制服务项目，依据不同之交通控制服务项目，从云端程序库130中选择所需之应用软件元件，执行应用软件元件后，将执行的结果回传给至少一使用者端200。
参考第2图，为本创作交通控制云端系统的方块图，云端创作平台140中之软件开发执行环境包括一应用软件执行环境141、一数据库环境142、一PaaS开发环境143及一大资料处理环境144，应用软件执行环境141中的编译软件及程序语言包括虚拟机器服务(virtual machine service)及储存服务等，数据库环境142包括非关联式数据库(NoSQL)、关联式数据库管理系统(RelationalDatabase Management System，RDBMS)等，PaaS开发环境143中包括网页程序容器(如Tomcat)、网页服务器(如IIS)、程序运作环境(如Java Runtime、NET Runtime等)等，大资料处理环境144中包括开源软件框架(如Storm、Index/Searching、Hadoop)等。云端程序库130中之应用软件元件包括一都市交控模式元件131、一高速公路交控模式元件132、至少一个求解算法元件133及至少一个模拟元件134，其中都市交控模式元件131又可分为独立路口、群组路口、路网、下匝道附近群组、紧邻路口等模式，其中独立路口号志控制可离线使用；高速公路交控模式元件132包括上匝道仪控模式，一求解算法元件133包括基因求解算法、粒子群最佳化(Particle swarm optimization，PSO)求解算法、爬山搜寻法、启发式搜寻法等，模拟元件134包括都市交通模拟及高速公路模拟。交通控制云应用服务模块110包括一都市交通号志控制模块111、一高速公路匝道仪控模块112及一高速公路与地方号志联合控制模块113，其中都市交通号志控制模块111中包括一独立路口号志控制项目及一群组路口号志控制项目，高速公路匝道仪控模块112中包括一上匝道仪控项目，而高速公路与地方号志联合控制模块113中包括一实时控制系统项目。
在基础设施层中，后端服务器150为支撑平台服务层运算之设施与运作环境，包括储存装置151，用以储存包括路侧设备、路况观测、交通控制策略、交通路网等动态与静态资料，服务器152为实体主机设备，用以容纳布署平台服务层之应用软件执行环境141(网站服务器web server)、数据库环境142、PaaS开发环境143(应用程序服务器application server)、大资料处理环境144(如开源的非关联式的分散式数据库(HBase NoSQL)执行环境，用以处理大量的历史纪录)，服务器152和储存装置151之间以高速网络连接，存取静态或动态之交通控制资料。
请参考第3图，为本创作交通控制云端系统之流程图，其步骤如下：
S301使用者端从复数个交通控制云服务模块中选择一交通服务控制服务项目；
S302依据所选的交通控制服务项目，从云端程序库中选择所需的应用软件元件，此时交通控制云应用服务模块系透过一应用程序界面与云端程序库沟通；
S303执行应用软件元件，则得到一个执行结果；
S304将执行的结果回传给使用者端。
依上述步骤之陈述，再以三个具体实施例说明，请同时参考图2方块图：
一、若使用者欲进行都市交通控制分析与模拟时，使用者端200经由软件服务层之交通控制云应用服务模块110的网页使用者操作界面选择都市交通号志控制模块111中的群组路口号志控制项目，则首先会透过应用程序界面120，从云端程序库130中取得都市交控模式元件131中的群组路口模式(选择控制模式)，并将设定的演算模式参数、路口及路段参数，传送至求解算法元件133进行演算以得到最佳化号志时制、与道路的总流量。最后将求解算法元件133之演算结果带入平台服务层的模拟元件134，求出都市交通控制的号志计划的绩效评估结果，并回传给使用者端200。
二、若使用者欲进行高速公路匝道仪控分析与模拟时，使用者端200会透过应用程序界面120先从云端程序库130中取得高速公路交控模式元件132中的上匝道仪控模式(选择控制模式)，接着132的演算模式参数、路口及路段参数用求解算法元件133进行演算，最后将求解算法元件133的演算结果以模拟元件134中的高速公路模拟得到模拟结果。
三、若使用者欲进行高速公路与地方号志联合控制的分析与模拟时，使用者端200经由软件服务层的网页使用者操作界面选择高速公路与地方号志联合控制模块113中的实时控制系统项目，首先需要从云端程序库130中取得都市交控模式元件131中的独立路口模式(选择控制模式)，再将路口的流量、容量、号志时制计划，输入模拟元件134进行系统模拟，计算出该时制计划下，所产生的红灯停等总延滞时间、总停等车次等数值，借以评估时制设计之良窳。
上述三个实施例中，实时控制项目为实时的，除了实时控制项目之外，其余的控制项目或交控模式如上匝道仪控项目及群组路口号志控制项目等，可为离线式或实时式。显然，不论选择哪种交通控制服务项目，只是选择不同的交控模式，但都会需要运用到求解算法元件及模拟元件。
当使用者想要某种交通控制服务项目，但云端程序库没有相应的应用软件元件可支援时，请同时参考图2及图4，在S401中使用者端200通过网络进入平台服务层的应用程序界面120或储存装置151，步骤S402在云端创作平台140上，利用云端创作平台140所提供的软件程序、程序语言，自行编写出新的应用软件元件，并将其扩充至云端程序库130，如步骤S403所述，因此使用者也不一定必须透过交通控制云应用服务模块110才能连线到云端数据库130，而是可以直接连上云端数据库130；此外，使用者端200利用云端创作平台140所提供的软件程序、程序语言，自行编写出新的应用软件元件之后，亦可直接在使用者端200执行该新编写的应用软件元件，而不需将其上传到云端程序库130中。
综上所述，本案提供的交通控制云端系统系利用包含多种交通控制模式、求解算法及模拟元件等应用软件元件的云端程序库设置于云端架构中的平台服务层(PaaS)，当要执行一种交通控制服务项目时，会从云端程序库中取得需要的应用软件元件进行运算模拟，而若云端程序库无法支援，则使用者可自行写出一个应用软件元件加入到云端程序库中，将云端程序库扩充，使交通控制功能可更加全面。
本创作的主要目的在提供一种交通控制云端系统，将都市及高速公路等交通号志控制以云端运算方式模拟控制，将包含多种控制模式、算法及模拟元件等应用软件元件的云端程序库设置于云端架构中的平台服务层(PaaS)，当要执行一种交通控制服务项目时，会从云端程序库中取得需要的应用软件元件运算模拟，再将结果回传给使用者，提供云端创作平台给使用者开发新的应用软件元件，或是让使用者直接在云端程序库取用已有的应用软件元件，以因应交通控制服务项目的需求。
本发明所提供一种交通控制云端系统，与其他习用技术相互比较时，更具备下列优点：
1.目前国内的交通号志控制主要采用定时时制计划，该时制计划的设定主要依据尖离峰时段主要干道之车流量设定绿灯秒数长短，其主要考量以延长主要干道的绿灯秒数及连续路口之号志连锁以避免塞车问题，然而平面道路的交控中心无法有效运用国道交通信息，且干道车流复杂，难以因应车流变化进行有效率的区域交控，因此，在上下班车流尖峰时刻，交流道匝道口无法反应各方向的车流，而易造成国道出口的拥塞进而造成国道主线塞车的现象。
2.本发明基于云端化的系统架构以设计功能模块，以达到功能模块的共享与扩充的弹性。此外，主要的特征是藉由提供道路模型、最佳化分析工具与模拟工具，使用者(如交控中心)可依区域需求选择道路模型(高速公路、平面道路或混合)、车流参数(模拟元件)及控制策略(交控模式)等，以产生最佳化(算法元件)交通号志之时制计划。
上列详细说明乃针对本发明之一可行实施例进行具体说明，惟该实施例并非用以限制本发明之专利范围，凡未脱离本发明技艺精神所为之等效实施或变更，均应包含于本案之专利范围中。
综上所述，本案不仅于技术思想上确属创新，并具备习用之传统方法所不及之上述多项功效，已充分符合新颖性及进步性之法定发明专利要件，爰依法提出申请，恳请贵局核准本件发明专利申请案，以励发明，至感德便。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明实施例进行各种改动和变型而不脱离本发明实施例的精神和范围。这样，倘若本发明实施例的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (19)

1.一种交通控制云端系统，其特征在于，包括基础设施层IaaS、平台服务层PaaS、及软件服务层，其中：
该基础设施层，包括至少一后端服务器；
该平台服务层，包括一云端创作平台，架设于该后端服务器上、复数个云端程序库，储存于该后端服务器中或与该后端服务器以网络连接、以及一应用程序界面；
该软件服务层，包括复数个交通控制云应用服务模块。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，其中该云端创作平台，另包含复数个软件开发执行环境及其所应用的复数个编译软件及程序语言，供以开发应用软件元件，其该软件开发执行环境，为应用软件执行环境、数据库环境、PaaS开发环境、以及大资料处理环境。
3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，其中该云端程序库，另包括复数个应用软件元件，其该应用软件元件，利用软件开发执行环境中的编译软件及程序语言于该云端创作平台上执行，并包括都市交控模式元件、高速公路交控模式元件、至少一个求解算法元件、以及至少一个模拟元件。
4.如权利要求1所述的系统，其特征在于，其中该后端服务器，系包括复数个储存装置以及复数个服务器，并彼此通过网络连接。
5.如权利要求1项所述的系统，其特征在于，其中该交通控制云应用服务模块，包括一都市交通号志控制模块、高速公路匝道仪控模块、以及高速公路与地方号志联合控制模块。
6.如权利要求1所述的系统，其特征在于，其中该交通控制云应用服务模块，另包括至少一个交通控制服务项目，并依不同的该交通控制服务项目，从该云端程序库中选择所需的应用软件元件，并于执行该应用软件元件后，将执行的结果回传给至少一使用者端。
7.如权利要求2所述的系统，其特征在于，其中该编译软件及程序语言，包含虚拟机器服务及储存服务。
8.如权利要求2所述的系统，其特征在于，其中该数据库环境，包含非关联式数据库NoSQL、关联式数据库管理系统RDBMS。
9.如权利要求2所述的系统，其特征在于，其中该PaaS开发环境，包含网页服务器、网页程序容器、及程序运作环境。
10.如权利要求2所述的系统，其特征在于，其中该大资料处理环境，包含开源软件框架。
11.如权利要求3所述的系统，其特征在于，其中该都市交控模式元件，分为独立路口、群组路口、路网、下匝道附近群组、紧邻路口之道路模式，其中该独立路口号志控制也于离线使用。
12.如权利要求3所述的系统，其特征在于，其中该高速公路交控模式元件，包括上匝道仪控模式。
13.如权利要求3所述的系统，其特征在于，其中该求解算法元件，包含基因求解算法、PSO求解算法、爬山搜寻法、启发式搜寻法。
14.如权利要求3所述的系统，其特征在于，其中该模拟元件，包含都市交通模拟及高速公路模拟。
15.如权利要求4所述的系统，其特征在于，其中该储存装置系以储存包括路侧设备、路况观测、交通控制策略、交通路网等动态与静态资料。
16.如权利要求4所述的系统，其特征在于，其中该服务器系为实体主机设备，用以容纳布署平台服务层。
17.如权利要求5所述的系统，其特征在于，其中该都市交通号志控制模块，包括一独立路口号志控制项目及一群组路口号志控制项目。
18.如权利要求5所述的系统，其特征在于，其中该高速公路匝道仪控模块，包括一上匝道仪控项目。
19.如权利要求5所述的系统，其特征在于，其中该高速公路与地方号志联合控制模块，系包括一实时控制系统项目。
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