CN105488641A - 一种省域高速公路运营管理数据中心系统及其实现方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种省域高速公路运营管理数据中心系统及其实现方法，该系统包括综合数据库、数据平台、运行维护系统和安全管理系统；所述综合数据库用于实现数据的分源分类存储管理；所述数据平台用于实现数据的交互共享、挖掘分析和融合处理；所述运行维护系统用于实现内场设备运维、资产管理及内场运维信息统计分析的功能；所述安全管理系统能够主动发现重要安全漏洞和安全事件，并在系统遭到损害后迅速恢复。本发明提出了省域高速公路运营管理数据传输、共享、发布、存储和加工的大数据处理实现方法，构建了联系各个业务应用系统、实现资源共享的数据中心架构及数据流程。

Description

一种省域高速公路运营管理数据中心系统及其实现方法

技术领域

本发明属于智能交通信息技术领域，针对省域高速公路网运营管理过程中的多源海量数据提供了数据汇聚与分类存储、多源数据融合与挖掘处理、信息共享与发布等数据管理处理流程，具体为一种省域高速公路运营管理数据中心系统及其实现方法。

背景技术

伴随着高速公路里程的不断增加、路网的不断完善，省域联网营运管理的覆盖范围不断扩大，为高速公路的运营管理带来新的挑战。运营管理的数字化、网络化、一体化和智能化为高速公路发展带来了新的契机。近些年，高速公路信息化规划和建设已初见成效，在联网监控、多源信息采集、指挥调度和公众服务等方面得到规模化发展。然而，在信息化建设的过程中还存在着，因为系统相互独立和缺少总体架构而导致的重复开发和信息孤岛等问题，需要高速公路运营管理数据中心整合所采集的各类交通信息资源，实现高速公路各应用系统数据共享。另外，智能化检测技术的发展，提供了丰富多样的高速公路运营和管理数据，亟需数据中心具备对多源大数据的存储、管理和融合、挖掘的功能。数据中心对数据进行存储和管理，可以满足综合数据中心库接入的实时数据、历史数据以及其他基础数据的存储及管理需要，对数据进行挖掘处理为下一步的数据应用提供数据支撑，而数据挖掘可以不断完善交通模型，提高交通模型预测的准确性。此外，为实现省域高速公路信息化系统间的无缝衔接，数据中心承担着统一数据格式、标准化数据接口的作用。而数据信息是信息化系统的核心资源，因此数据中心需具备强大的维护及安全管理的功能。

申请人在前期的研究中，曾提出过一个包含数据平台、数据仓库、云平台和安全管理、标准规范的综合数据中心框架。但是，省域高速公路运营管理数据中心系统是串联海量大数据以高速公路安全运营多个业务系统的核心系统，其的安全运行、故障后的及时维护等对保障数据中心及进一步确保业务系统的正常运作至关重要。需进一步完善既有研究所提的系统架构。同时，数据中心的实现是一个复杂的系统工程，亟需梳理并明确数据中心运转和实现的内外数据过程。

发明内容

本发明针对上述省域高速公路运营管理信息化相关的海量数据存储、管理、挖掘处理、共享交互、标准化、安全性、运行维护等问题，提供一种省域高速公路运营管理数据中心系统及其实现方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种省域高速公路运营管理数据中心系统，包括综合数据库、数据平台、运行维护系统和安全管理系统；

所述综合数据库用于实现数据的分源分类存储管理，其包括多源采集数据库、GIS服务数据库、融合数据库、专题数据库、历史数据库和反馈数据库；其中，多源采集数据库用于存储信息采集系统上传的多源交通数据，主要是未经数据中心处理的原始数据，具有较高的实时性；所述GIS服务数据库用于存储高速公路网的基础地理信息；所述融合数据库用于存储经过数据平台融合处理后的数据；所述专题数据库用于存储经融合、估计、预测和挖掘后的数据；所述历史数据库用于存储历史数据；所述反馈数据库用于存储各路桥公司路段数据中心、养护系统、交警道路交通信息系统、公安局干线公路信息系统、外省高速公路相关系统以及路网应用平台之外的系统反馈传送至数据中心的数据；

所述数据平台用于实现数据的交互共享、挖掘分析和融合处理，其包括数据交互系统、数据发布系统、数据融合处理系统、交通状态估计预测系统和交通状态指数分析评估系统；所述数据交互系统用于数据中心以外信息化系统的信息或数据的接入；所述数据发布系统用于实现对数据库中存储的各类专题数据及其他需要的基础数据，以及经过数据融合系统、交通状态估计与预测系统、交通状态指数分析评估系统处理后的融合数据、交通状态数据以及交通状态指数等数据向数据中心以外的系统进行发布；所述数据融合处理系统用于将基于手机采集系统的交通运行状态数据和微波交调采集系统获取的交通运行状态数据进行融合处理，基于GIS编码形成统一的交通状态数据，为其他处理分析系统及平台应用提供数据支持；所述交通状态估计预测系统用于通过构建高速公路交通状态估计模型，实现全省高速公路网实时交通状态的估计，并在实时状态估计值基础上，构建高速公路交通状态预测模型，对短期或中期的将来的路网交通状态进行预测；所述交通状态指数分析评估系统用于在构建交通状态指数模型体系的基础上通过处理分析各种基础数据和指数预测模型，获得省域高速公路网络交通状态指数的预测；

所述运行维护系统用于实现内场设备运维、资产管理及内场运维信息统计分析的功能，其包括服务台、内场基础设施管理系统、内场服务支持管理系统、内场运维展示系统、运维分析统计系统、外场基础设施管理系统、外场服务支持管理系统、外场运维展示系统；

所述安全管理系统包括访问控制、用户认证、反入侵、数据移动解决方案、备份和恢复解决方案的数据安全、网络安全、物理安全管理功能，以保证数据中心能够免受来自外部小型组织的、拥有少量资源威胁源发起的恶意攻击、一般性自然灾难及其他相当危害程度威胁所造成的重要资源损害；能够主动发现重要安全漏洞和安全事件，并在系统遭到损害后迅速恢复；

其中，所述数据交互系统作为接入层，综合数据库作为数据层，数据融合处理系统、交通状态估计预测系统和交通状态指数分析评估系统作为业务层，数据发布系统作为服务层；接入层连接多源数据采集系统，并依次连接数据层、业务层、服务层、外部业务应用系统及分段数据中心。

进一步的，所述多源采集数据库中存储的多源数据包括基于手机的交通运行状态数据、基于GPS的交通运行状态数据，以及气象信息、交调信息。

进一步的，所述GIS服务数据库中存储的高速公路网的基础地理信息包括路段、桥梁、隧道基本信息，收费站、服务区的节点信息、路侧监测和发布设施信息，以及与GIS地图展示相关的数据。

进一步的，所述融合数据库中存储的数据包括单源数据在路网层面与GIS地图匹配融合后的数据，以及多源数据融合处理后的数据；融合数据库的数据用于支撑数据平台的处理分析，以及其他外部系统的信息共享。

进一步的，所述专题数据库中存储的数据按照交通状态数据、交通事故数据等进行归档、分类；应用平台子系统能够通过接口服务从该数据库中提取所需的数据，用于决策分析、展示应用。

进一步的，所述历史数据库中存储的数据包括交通状态数据、交通事故数据、交通事件数据、施工养护数据、气象数据、视频图像数据、应急资源数据、交通管制数据、情报板数据、城市道路数据和干线公路数据。

一种省域高速公路运营管理数据中心系统的实现方法，所述省域高速公路运营管理数据中心系统功能实现的数据流分为对外数据流和内部数据流；

其中，对外数据流体现在接入层和服务层，接入层中，由数据交互系统汇聚服务所需的数据，完成与外部的信息交互；服务层中，数据发布系统提供数据接口、应用接口，通过这些接口完成之前业务层所获信息的发布，服务于外部的各类应用；

内部数据流体现在数据层和业务层，数据层归档整合接入层内汇聚的数据，由综合数据库内的融合数据库、专题数据库、多源采集数据库、反馈数据库、历史数据库和GIS数据库，根据接入数据的特点和类型，完成系统数据的分类和存储；然后，由数据层将数据提供给业务层各子系统，即数据融合处理系统、交通状态估计与预测系统和交通状态指数分析评估系统对数据层内的数据进行业务所需的处理和分析，包括数据融合、交通状态估计与预测、交通状态指数分析评估。

有益效果：本发明提供的省域高速公路运营管理数据中心系统及其实现方法，具有以下优点：

1)依据省域高速公路信息化需求，在既有研究的数据中心架构基础上，提出了功能更全面、逻辑更明晰的数据中心架构，能够充分实现数据存储、管理、融合、挖掘、交互、共享、运维、安全等多功能；

2)结合高速公路运营管理业务及数据中心特有架构，提出数据中心对外及内部信息数据流架构，有利于数据的有效分类存储和管理，提高数据中心数据处理速度和效率，保证运营数据的实时性和时效性，清晰化数据流量，保障数据质量和安全。

附图说明

图1为本发明的系统的结构框图；

图2为本发明的系统实现方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作更进一步的说明。

如图1所示为本发明的一种省域高速公路运营管理数据中心系统，包括综合数据库Ⅰ、数据平台Ⅱ、运行维护系统Ⅲ和安全管理系统Ⅳ；

综合数据库Ⅰ用于实现数据的分源分类存储管理，其包括多源采集数据库3、GIS服务数据库6、融合数据库1、专题数据库2、历史数据库5和反馈数据库4；

其中，多源采集数据库3用于存储信息采集系统上传的多源交通数据，主要是未经数据中心处理的原始数据，具有较高的实时性；如基于手机的交通运行状态数据、基于GPS的交通运行状态数据，以及气象信息、交调信息等；

GIS服务数据库6用于存储高速公路网的基础地理信息；如路段(桥梁、隧道)基本信息，收费站、服务区等节点信息、路侧监测和发布设施信息等与GIS地图展示相关的数据；

融合数据库用于存储经过数据平台融合处理后的数据；该数据库中的数据包括单源数据在路网层面与GIS地图匹配融合后的数据，以及多源数据融合处理后的数据。融合数据库的数据主要用于支撑数据平台的处理分析，以及其他外部系统的信息共享；

专题数据库2用于存储经融合、估计、预测和挖掘后的数据；这些数据按照交通状态数据、交通事故数据等进行归档、分类；应用平台子系统可通过接口服务从该数据库中提取所需的数据，用于决策分析、展示应用等各类应用；

历史数据库5用于存储历史数据；包括交通状态数据、交通事故数据、交通事件数据、施工养护数据、气象数据、视频图像数据、应急资源数据、交通管制数据、情报板数据、城市道路数据和干线公路数据；

反馈数据库4用于存储各路桥公司路段数据中心、养护系统、交警道路交通信息系统、公安局干线公路信息系统、外省高速公路相关系统以及路网应用平台之外的系统反馈传送至数据中心的数据。

数据平台Ⅱ用于实现数据的交互共享、挖掘分析和融合处理，其包括数据交互系统7、数据发布系统8、数据融合处理系统9、交通状态估计预测系统10和交通状态指数分析评估系统11；

其中，数据交互系统7用于数据中心以外信息化系统的信息或数据的接入；

数据发布系统8实现对数据库中存储的各类专题数据及其他需要的基础数据，以及经过数据融合系统、交通状态估计与预测系统、交通状态指数分析评估系统处理后的融合数据、交通状态数据以及交通状态指数等数据向数据中心以外的系统进行发布；

数据融合处理系统9将基于手机采集系统的交通运行状态数据和微波交调采集系统获取的交通运行状态数据进行融合处理，基于GIS编码形成统一的交通状态数据，为其他处理分析系统及平台应用提供数据支持；

交通状态估计预测系统10通过构建高速公路交通状态估计模型，实现全省高速公路网实时交通状态的估计，并在实时状态估计值基础上，构建高速公路交通状态预测模型，对短期或中期的将来的路网交通状态进行预测；

交通状态指数分析评估系统11在构建交通状态指数模型体系的基础上通过处理分析各种基础数据和指数预测模型，获得省域高速公路网络交通状态指数的预测。

运行维护系统Ⅲ用于实现内场设备运维、资产管理及内场运维信息统计分析的功能，其包括服务台、内场基础设施管理系统、内场服务支持管理系统、内场运维展示系统、运维分析统计系统、外场基础设施管理系统、外场服务支持管理系统、外场运维展示系统。

安全管理系统Ⅳ包括访问控制、用户认证、反入侵、数据移动解决方案、备份和恢复解决方案的数据安全、网络安全、物理安全管理功能，以保证数据中心能够免受来自外部小型组织的、拥有少量资源威胁源发起的恶意攻击、一般性自然灾难及其他相当危害程度威胁所造成的重要资源损害；能够主动发现重要安全漏洞和安全事件，并在系统遭到损害后迅速恢复。

其中，所述数据交互系统7作为接入层，综合数据库Ⅰ作为数据层，数据融合处理系统9、交通状态估计预测系统10和交通状态指数分析评估系统11作为业务层，数据发布系统8作为服务层；接入层连接多源数据采集系统，并依次连接数据层、业务层、服务层、外部业务应用系统及分段数据中心。

结合图1和图2，数据中心功能实现的数据流分为对外数据流和内部数据流(数据中心内部系统图块用实线表示，数据中心外部系统图块用虚线表示；对外数据流向箭头用虚线表示，内部数据流向箭头用实线表示)。

其中对外数据流主要体现在接入层和服务层。接入层中，由数据交互系统7汇聚服务所需的数据，即接入采集系统、外部系统以及高速公路分段数据中心等各类渠道的服务所需数据，完成与外部的信息交互(如图1中箭头①和图2中箭头①②所示过程)。服务层中，数据发布系统8提供数据接口、应用接口等类型的接口，通过这些接口完成之前业务层所获信息的发布，服务于外部的各类应用(如图1中箭头④和图2中箭头③④⑤所示过程)。

内部数据流主要体现在数据层和业务层。数据层归档整合接入层内汇聚的数据，由综合数据库Ⅰ内的6类数据库，即融合数据库1、专题数据库2、多源采集数据库3、反馈数据库4、历史数据库5和GIS数据库6，根据接入数据的特点和类型，完成系统数据的分类和存储(如图1中箭头②所示过程)。然后，由数据层将数据提供给业务层各子系统，即数据融合处理系统9、交通状态估计与预测系统10和交通状态指数分析评估系统11对数据层内的数据进行业务所需的处理和分析，包括数据融合、交通状态估计与预测、交通状态指数分析评估等(如图1中箭头③所示过程)。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种省域高速公路运营管理数据中心系统，其特征在于：包括综合数据库、数据平台、运行维护系统和安全管理系统；

所述综合数据库用于实现数据的分源分类存储管理，其包括多源采集数据库、GIS服务数据库、融合数据库、专题数据库、历史数据库和反馈数据库；其中，所述多源采集数据库用于存储信息采集系统上传的多源交通数据；所述GIS服务数据库用于存储高速公路网的基础地理信息；所述融合数据库用于存储经过数据平台融合处理后的数据；所述专题数据库用于存储经融合、估计、预测和挖掘后的数据；所述历史数据库用于存储历史数据；所述反馈数据库用于存储各路桥公司路段数据中心、养护系统、交警道路交通信息系统、公安局干线公路信息系统、外省高速公路相关系统以及路网应用平台之外的系统反馈传送至数据中心的数据；

所述数据平台用于实现数据的交互共享、挖掘分析和融合处理，其包括数据交互系统、数据发布系统、数据融合处理系统、交通状态估计预测系统和交通状态指数分析评估系统；所述数据交互系统用于数据中心以外信息化系统的信息或数据的接入；所述数据发布系统用于实现对数据库中存储的各类专题数据及其他需要的基础数据，以及经过数据融合系统、交通状态估计与预测系统、交通状态指数分析评估系统处理后的融合数据、交通状态数据以及交通状态指数等数据向数据中心以外的系统进行发布；所述数据融合处理系统用于将基于手机采集系统的交通运行状态数据和微波交调采集系统获取的交通运行状态数据进行融合处理，基于GIS编码形成统一的交通状态数据，为其他处理分析系统及平台应用提供数据支持；所述交通状态估计预测系统用于通过构建高速公路交通状态估计模型，实现全省高速公路网实时交通状态的估计，并在实时状态估计值基础上，构建高速公路交通状态预测模型，对短期或中期的将来的路网交通状态进行预测；所述交通状态指数分析评估系统用于在构建交通状态指数模型体系的基础上通过处理分析各种基础数据和指数预测模型，获得省域高速公路网络交通状态指数的预测；

所述运行维护系统用于实现内场设备运维、资产管理及内场运维信息统计分析的功能，其包括服务台、内场基础设施管理系统、内场服务支持管理系统、内场运维展示系统、运维分析统计系统、外场基础设施管理系统、外场服务支持管理系统、外场运维展示系统；

所述安全管理系统包括访问控制、用户认证、反入侵、数据移动解决方案、备份和恢复解决方案的数据安全、网络安全、物理安全管理功能，以保证数据中心能够免受来自外部小型组织的、拥有少量资源威胁源发起的恶意攻击、一般性自然灾难及其他相当危害程度威胁所造成的重要资源损害；能够主动发现重要安全漏洞和安全事件，并在系统遭到损害后迅速恢复；

其中，所述数据交互系统作为接入层，综合数据库作为数据层，数据融合处理系统、交通状态估计预测系统和交通状态指数分析评估系统作为业务层，数据发布系统作为服务层；接入层连接多源数据采集系统，并依次连接数据层、业务层、服务层、外部业务应用系统及分段数据中心。

2.根据权利要求1所述的省域高速公路运营管理数据中心系统，其特征在于：所述多源采集数据库中存储的多源数据包括基于手机的交通运行状态数据、基于GPS的交通运行状态数据，以及气象信息、交调信息。

3.根据权利要求1所述的省域高速公路运营管理数据中心系统，其特征在于：所述GIS服务数据库中存储的高速公路网的基础地理信息包括路段、桥梁、隧道基本信息，收费站、服务区的节点信息、路侧监测和发布设施信息，以及与GIS地图展示相关的数据。

4.根据权利要求1所述的省域高速公路运营管理数据中心系统，其特征在于：所述融合数据库中存储的数据包括单源数据在路网层面与GIS地图匹配融合后的数据，以及多源数据融合处理后的数据；融合数据库的数据用于支撑数据平台的处理分析，以及其他外部系统的信息共享。

5.根据权利要求1所述的省域高速公路运营管理数据中心系统，其特征在于：所述专题数据库中存储的数据按照交通状态数据、交通事故数据等进行归档、分类；应用平台子系统能够通过接口服务从该数据库中提取所需的数据，用于决策分析、展示应用。

6.根据权利要求1所述的省域高速公路运营管理数据中心系统，其特征在于：所述历史数据库中存储的数据包括交通状态数据、交通事故数据、交通事件数据、施工养护数据、气象数据、视频图像数据、应急资源数据、交通管制数据、情报板数据、城市道路数据和干线公路数据。

7.一种省域高速公路运营管理数据中心系统的实现方法，其特征在于：所述省域高速公路运营管理数据中心系统功能实现的数据流分为对外数据流和内部数据流；

其中，对外数据流体现在接入层和服务层，接入层中，由数据交互系统汇聚服务所需的数据，完成与外部的信息交互；服务层中，数据发布系统提供数据接口、应用接口，通过这些接口完成之前业务层所获信息的发布，服务于外部的各类应用；

内部数据流体现在数据层和业务层，数据层归档整合接入层内汇聚的数据，由综合数据库内的融合数据库、专题数据库、多源采集数据库、反馈数据库、历史数据库和GIS数据库，根据接入数据的特点和类型，完成系统数据的分类和存储；然后，由数据层将数据提供给业务层各子系统，即数据融合处理系统、交通状态估计与预测系统和交通状态指数分析评估系统对数据层内的数据进行业务所需的处理和分析，包括数据融合、交通状态估计与预测、交通状态指数分析评估。