CN106961473A - 动态平衡智慧城市网络带宽的高效数据传输方法及系统 - Google Patents

动态平衡智慧城市网络带宽的高效数据传输方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种动态平衡智慧城市网络带宽的高效数据传输方法及系统，包括：采用车载终端采集车辆数据，网络正常时通过互联网传输到控制中心，当网络故障时存储在数据缓冲区中，恢复后再将数据缓冲区内的数据传输到控制中心，并由调度传输器控制每次发送的数据量。其中：调度传输器获取每次发送数据所用的时间以计算每次的平均时间T；并获取最近一次发送数据所用的时间t及数据量n；计算出下一次发送的最佳数据量；判断数据缓冲区内的数据是否大于m，如是，则控制下一次发送到互联网上的数据量为m，如否，则将数据缓冲区内的全部数据发送到互联网上。该方法及系统成本低廉、传输稳定、网络不易堵塞、实时性较好。

Description

动态平衡智慧城市网络带宽的高效数据传输方法及系统
技术领域
本发明涉及能源互联网和智慧城市大数据传输的技术领域，特别涉及一种动态平衡智慧城市网络带宽的高效数据传输方法及系统。
背景技术
如今，随着互联网技术的更新换代，人们对于互联网的需求也在日益的变化。而城市交通作是通过物与物、物与人、人与人的互联互通的基础，根据技术的发展出现了智慧城市的概念。现阶段的智慧城市的建设还是处在初步的摸索发展阶段，主要是面对感知设备的信息采集处理进行有关大数据的研究，从大数据中发现挖掘出对于智慧城市建设有效数据及关键要素。
大数据对于智慧城市的建设具有不可或缺的作用，对大数据的获取传输的处理显得尤为关键。特别是城市的智能交通，在复杂网络环境中，根据当前网络的承载能力，对数据进行动态调解处理，是保障智能交通的数据传输的可靠性，完整性，提高性能的有效方法但现有互联网进行智慧城市的交通大数据传输存在以下问题：
1)互联网接入的网络特点：互联网的使用成本较低，连接方便，但其数据传输的上行速率和下行速率是不一致的，且上行速率远比比下行速率要低很多，使得数据上传流量受到限制。
2)网络共用：互联网接入端是大家共用的，且网络用户众多，由于对公共用网的其他用户流量的使用具有不可预测性，所以网络公用带宽流量可能会时刻发生变化，具有不稳定性。
3)数据的特性：在当今大数据得到广泛运用的背景下，智能交通的数据传输密度较大，对实时性要求较高，当大量数据持续上传到互联网时，将会造成网络堵塞，以至于网络数据传输延迟等现象，特别是数据丢失，将严重影响数据的后续使用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种动态平衡智慧城市网络带宽的高效数据传输方法及系统，以解决现有的智能交通领域数据传输所存在的局域网数据管理具有局限性、浪费资源及成本高昂的问题。
本发明的第二目的在于提供一种动态平衡智慧城市网络带宽的高效数据传输方法及系统，以解决采用互联网进行智能交通数据传输时所存在的数据上传流量受到限制、传输不稳定、网络易堵塞、传输易延迟的问题。
为实现上述目的，本发明提供了一种动态平衡智慧城市网络带宽的高效数据传输方法，包括以下步骤：
采用车载终端采集车辆数据，当互联网网络正常时，将所述车辆数据通过互联网传输到控制中心，当互联网网络故障时，将所述车辆数据以分组的形式存储在一数据缓冲区中，待互联网网络恢复正常时，所述车载终端以后进先出的形式再依次将所述数据缓冲区内的车辆数据通过互联网传输到控制中心，并由调度传输器控制调度每次发送到互联网网络上的数据量；
其中，控制调度的过程具体包括以下步骤：
S1：所述调度传输器获取在互联网网络正常时车载终端每次发送车辆数据所用的时间以计算每次发送车辆数据所用的平均时间T；
S2：所述调度传输器获取最近一次发送车辆数据所用的时间t及数据量n；
S3：所述调度传输器计算出下一次发送的最佳数据量m＝[T/t*n]，其中，m为正整数；
S4：所述调度传输器判断所述数据缓冲区内的车辆数据是否大于m，如是，则控制下一次发送到互联网网络上的数据量为m，并在发送完成后返回步骤S1，如否，则将所述数据缓冲区内的全部车辆数据发送到互联网网络上。
较佳地，所述车载终端包括导航模块、信息采集模块、通信模块，
所述导航模块实时获取导航的车辆数据；
所述信息采集模块按预设周期采集包括位置、运行状态、路况信息、载客状态的车辆数据
所述通信模块监测互联网网络是否正常，在互联网网络正常时将所述车辆数据经由互联网发送至控制中心，在互联网网络故障时将采集的所述车辆数据以分组的形式存储在所述数据缓冲区中，待互联网网络恢复正常时，所述车载终端以后进先出的形式再依次将所述数据缓冲区内的车辆数据通过互联网传输到控制中心。
较佳地，所述信息采集模块按预设周期采集所述车辆数据，采集的每组数据的大小相同；信息采集模块将所述车辆数据以分组的形式存储在数据缓冲区中时，以采集后每次发送的数据量的最小单位作为分组存储的单位。
较佳地，所述调度传输器将每次发送到互联网网络上的数据量发送至互联网上的一云端服务器，所述云端服务器在监测到本次发送数据量对应的车辆数据成功发送后，反馈本次发送车辆数据所用的时间至所述调度传输器。
较佳地，将所述车辆数据以分组的形式存储在一数据缓冲区中时，设置所述数据缓冲区中每组数据的数据量为预设的固定值，并在互联网网络正常时以组为单位将所述数据缓冲区内的车辆数据通过互联网传输到所述车辆监控分中心服务器。
较佳地，所述数据缓冲区为嵌入在所述车载终端内的eMMC存储器。
本发明还提供了一种动态平衡智慧城市网络带宽的高效数据传输系统，包括：
车载终端，设于车辆处，用于在互联网网络正常时将所述车辆信息通过互联网传输到控制中心，在互联网网络故障时，将所述车辆信息以分组的形式存储在一数据缓冲区中，待互联网网络恢复正常时，将所述数据缓冲区中的车辆数据以后进先出的形式依次经由互联网发送至控制中心；
调度传输器，用于在互联网网络恢复正常后，控制所述车载终端每次发送到互联网网络上的数据量不大于最佳数据量；
云端服务器，用于反馈每次发送车辆数据所用的时间至所述调度传输器；
其中，所述最佳数据量m＝[T/t*n]，m为正整数，T为每次发送车辆数据所用的平均时间T，t、n分别为最近一次发送车辆数据所用的时间及数据量，n为正整数。
较佳地，所述车载终端包括导航模块、信息采集模块、通信模块，
所述导航模块用于实时获取导航的车辆数据；
所述信息采集模块用于按预设周期采集包括位置、运行状态、路况信息、载客状态的车辆数据；
所述通信模块用于监测互联网网络是否正常，并在互联网网络正常时将所述车辆数据经由互联网发送至控制中心，在互联网网络故障时将采集的所述车辆数据以分组的形式存储在所述数据缓冲区中，待互联网网络恢复正常时，所述车载终端以后进先出的形式再依次将所述数据缓冲区内的车辆数据通过互联网传输到控制中心。
较佳地，所述数据缓冲区为嵌入在所述车载终端内的eMMC存储器。
本发明具有以下有益效果：
(1)利用互联网传输数据简单、方便无需建立专网的特点，将车载终端采集的车辆数据发送到互联网云端的控制中心做集中管理，以便对收集到的大量车辆数据进行深度分析处理及进行车辆调度，使得智能交通数据传输系统的成本较低，数据传输的效果较好；
(2)传输数据的过程中可充分根据网络状况选择将数据实时传输至互联网，或者存储到数据缓冲区内后根据网络承载力实时地调整传输数据缓冲区内上传至互联网上的数据量的大小，避免直接发送产生的网络延迟中断问题；
(3)可以实时获取最新传输上来的数据，符合车辆设备实时监控的需求；
(4)采用调度传输器及数据缓冲区配合来解决网络不稳定导致的数据上传延迟的问题，提高了数据发送的成功率。
附图说明
图1为本发明优选实施例提供的高效智能交通数据传输方法流程图；
图2为本发明优选实施例提供的调度传输器控制数据量的方法流程图；
图3为本发明优选实施例提供的高效智能交通数据传输系统组成框图。
具体实施方式
以下将结合本发明的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述和讨论，显然，这里所描述的仅仅是本发明的一部分实例，并不是全部的实例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
为了便于对本发明实施例的理解，下面将结合附图以具体实施例为例作进一步的解释说明，且各个实施例不构成对本发明实施例的限定。
如图1所示，本实施例提供了一种动态平衡智慧城市网络带宽的高效数据传输方法，包括以下步骤：
(1)采用车载终端进行采集车辆数据；
(2)监测当前的互联网网络是否正常，如正常进入步骤(3)，否则进入步骤(4)；
(3)当互联网网络正常时，将所述车辆数据通过互联网传输到控制中心；
(4)当互联网网络故障时，将采集车辆数据以分组的形式存储在一数据缓冲区中；
(5)检测网络是否恢复，如互联网网络恢复正常时，将所述数据缓冲区内的车辆数据通过互联网传输到控制中心，并由调度传输器控制调度每次发送到互联网网络上的数据量。当然，这里本领域技术人员可根据需要设置检测网络是否恢复的间隔时间，也即监测网络是否正常可根据需要设为实时进行监测，或根据需要以一定的预设频率进行监测。
具体地，当互联网网络正常时步骤(3)中的车载终端是通过后进先出的形式依次将存储在上述的数据缓冲区内的车辆数据通过互联网传输到控制中心，并由调度传输器控制每次发送到互联网网络上的数据量的。也即，在具体实施例中，数据缓冲区内的车辆数据可根据需要以堆栈形式的数据结构进行存储，以便进行后进先出式的数据存储及取用，方便设置。这里的网络故障包括但不限于网络拥塞、网络瘫痪以及网络带宽不足以满足当前数据实时传送的需要的各种情况。
其中，如图2所示，调度传输器控制每次发送到互联网网络上的数据量的过程(也即控制调度的过程)具体包括以下步骤：
S1：调度传输器获取在互联网网络正常时车载终端每次发送车辆数据所用的时间以计算每次发送车辆数据所用的平均时间T；
S2：调度传输器获取最近一次(也即上一次)车载终端发送车辆数据至控制中心所用的时间t及数据量n；
S3：调度传输器计算出下一次发送的最佳数据量m＝[T/t*n]，其中，m为正整数；
S4：调度传输器判断当前的所述数据缓冲区内的车辆数据是否大于m，如是，则控制下一次发送到互联网网络上的数据量为m，并在发送完成后返回步骤S1，如否，则将数据缓冲区内的全部车辆数据发送到互联网网络上。当然，这里同样需要在本次传输完成后返回步骤S1继续传输数据缓冲区内新采集的车辆数据。
该方法在传输数据的过程中，可以充分监测当前互联网传输速率或互联网的状态，从而便于根据网络状况选择将车辆数据实时传输至互联网上的控制中心，或根据互联网的网络带宽情况存储到数据缓冲区内以便在网络带宽充足的情况下根据网络承载力实时地调整传输数据缓冲区内上传至互联网上的数据量的大小。这种方式在进行智能交通领域的车辆设备相关数据传输时，采集数据后根据需要进行实时上传到互联网或将其上传到数据缓冲区，此缓冲区将数据以分组形式存储，每组数据量大小相同，当网络故障时采用将数据间接发送到互联网的方式，避免直接发送产生的网络延迟中断问题。
此外，本发明方法针对于智能交通领域的行业特殊性，也即该领域是需要数据及时的反馈到控制中心才能起到实时监控和调节作用的。但是采用互联网传输大量数据无法保证带宽一直充足，所以在网络故障(如带宽不足、拥塞或瘫痪等情况)时，将数据存入数据缓冲区，再由调度传输器控制数据缓冲区内数据上传至互联网的速率，这样控制中心可以实时获取最新传输上来的数据，符合车辆设备实时监控的需求，又不会造成数据丢失。
而考虑到采用互联网传输车辆数据无需另建新网或专网的低成本优势，本发明采用互联网进行车辆数据的上传，从而便于以较低的成本应用能源互联网大数据管理，将车辆数据传输于互联网进行集中监控分析处理。但当大量的数据需要上传到互联网时，由于互联网属于大家共用的网络，其网络的带宽流量具有时刻变化的特性，网络堵塞、数据延迟将不可避免。基于这种情况，本发明采用调度传输器来解决网络不稳定导致的数据上传延迟的问题，提高数据发送成功率。该调度传输器通过设置步骤S1～S4的数据变更调度方法，对每次发送到互联网上的数据组返回的时间进行速率的分析计算，从而控制下次车载终端发送的数据量的大小，便于实时根据网络拥塞程度进行每次传输的车辆数据的量，从而有效地避免网络堵塞，提高数据发送成功率。
进一步的，本实施例中的车载终端包括导航模块、信息采集模块、通信模块，所述导航模块实时获取导航的车辆数据；所述信息采集模块按预设周期采集包括位置、运行状态、路况信息、载客状态的车辆数据所述通信模块监测互联网网络是否正常，在互联网网络正常时将所述车辆数据经由互联网发送至控制中心，在互联网网络故障时将采集的所述车辆数据以分组的形式存储在所述数据缓冲区中，待互联网网络恢复正常时，所述车载终端以后进先出的形式再依次将所述数据缓冲区内的车辆数据通过互联网传输到控制中心。
在本发明的一优选实施例中，调度传输器将每次发送到互联网网络上的数据量发送至互联网上的一云端服务器，由该云端服务器在监测到本次的(或当前的)发送数据量对应的车辆数据成功发送后，反馈本次发送车辆数据所用的时间至调度传输器。则上述的调度传输器在接收到云端服务器反馈的最近一次发送数据所用的时间后以便计算历史发送数据所用的平均时间T，继而继续循环进行下一次的最佳数据量m的计算，便于互联网传输车辆数据时，能够时刻根据当前的网络状况及时调整每次发送到互联网上的数据量，避免发生网络拥塞，从而提高数据传输效率。
在本发明的另一优选实施例中，在数据缓冲区中存储数据时，将车辆数据以分组的形式存储在该数据缓冲区中，存储时设置数据缓冲区中每组数据的数据量为预设的固定值，并在互联网网络正常时以组为单位将数据缓冲区内的车辆数据通过互联网传输到所述控制中心。这里每组数据的数据量大小可根据实际所采集的车辆终端中的车辆数据的具体形式设置。
其中，车辆终端的信息采集模块采集的数据采样按预设周期的方式进行定期采集，采集时，每组数据的大小是相同的。为了保证数据的完整性、有序性，车载终端将所述车辆数据以分组的形式存储在数据缓冲区中时，以采集后每次发送的数据量的最小单位作为分组存储的单位，也即该单位的数据量作为一个完整的数据组，以便在后续发送车辆数据至互联网时，保证数据的完整性、有序性，避免数据被拆散后破坏原有数据结构或信息完整。也即，一组数据至少包括一个完整的车辆数据信息，如完整的位置信息、运行状态信息、完整的路况信息、完整的车辆载客状态信息等等与车辆相关的车辆数据。本发明不限定车辆数据信息的具体种类或类型，本领域技术人员可根据需要设置车辆数据信息的具体种类或类型。
优选的，本发明的数据缓冲区为嵌入在车载终端内的eMMC存储器，该eMMC存储器的存储容量可根据需要存储的车辆数据的多少而自由设置。这里的eMMC存储器为eMMC存储芯片。而eMMC存储芯片相对于现有的CF卡、SD卡来说，发热量较低且耐高温，数据擦写的速度及稳定性更好，特别时CF卡、SD卡为插拔件，易损坏。触点易磨损、易氧化，而本发明的eMMC存储器直接嵌入在车载终端内即可。
如图3所示，本发明还提供了一种动态平衡智慧城市网络带宽的高效数据传输系统，该系统包括：
车载终端31，其设于车辆处，用于在互联网网络正常时将所述车辆信息通过互联网传输到控制中心32，在互联网网络故障时，将所述车辆信息以分组的形式存储在一数据缓冲区33中，待互联网网络恢复正常时，再将所述数据缓冲区33中的车辆数据以后进先出的形式依次经由互联网发送至控制中心32；
调度传输器34，用于在互联网网络恢复正常后，控制所述车载终端每次发送到互联网网络上的数据量不大于最佳数据量；
云端服务器35，用于反馈每次发送车辆数据所用的时间至所述调度传输器；
其中，所述最佳数据量m＝[T/t*n]，m为正整数，T为每次发送车辆数据所用的平均时间T，t、n分别为最近一次发送车辆数据所用的时间及数据量，n为正整数。
该系统进行车辆数据传输时，可以实时根据网络的不同状态控制上传的数据量，以更好地利用互联网进行数据的实时传输，同时避免网络拥塞或故障影响车辆数据的采集。该动态平衡智慧城市网络带宽的高效数据传输系统的整个系统具有低成本、高可靠性和稳定性、易维护、易扩展的优点，十分适合在变配电站领域广泛应用。
进一步地，本发明提供的高效车辆数据传输系统中的车载终端31包括：导航模块311、信息采集模块312、通信模块313，
导航模块311用于实时获取导航的车辆数据，如车辆实时位置，车辆行驶轨迹等；
信息采集模块312用于按预设周期采集包括位置、运行状态、路况信息、载客状态的车辆数据；
通信模块313用于监测互联网网络是否正常，并在互联网网络正常时将所述车辆数据经由互联网发送至控制中心，在互联网网络故障时将采集的所述车辆数据以分组的形式存储在所述数据缓冲区中，待互联网网络恢复正常时，车载终端以后进先出的形式再依次将所述数据缓冲区内的车辆数据通过互联网传输到控制中心。
其中，该高效车辆数据传输系统的数据缓冲区为嵌入在上述的车载终端内的eMMC存储器。该eMMC存储器的存储容量根据现有车辆数据的采集情况而自由设置，其容量足够进行数据存储及设置控制系统，并具有足够的扩展空间即可。该数据缓冲区的设置使得在互联网故障的情况下不会影响车辆数据的采集，保证了数据采集的有效性与及时性。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何本领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，对本发明所做的变形或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述的权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种动态平衡智慧城市网络带宽的高效数据传输方法，其特征在于，包括以下步骤：
采用车载终端采集车辆数据，当互联网网络正常时，将所述车辆数据通过互联网传输到控制中心，当互联网网络故障时，将所述车辆数据以分组的形式存储在一数据缓冲区中，待互联网网络恢复正常时，所述车载终端以后进先出的形式再依次将所述数据缓冲区内的车辆数据通过互联网传输到控制中心，并由调度传输器控制调度每次发送到互联网网络上的数据量；
其中，控制调度的过程具体包括以下步骤：
S1：所述调度传输器获取在互联网网络正常时车载终端每次发送车辆数据所用的时间以计算每次发送车辆数据所用的平均时间T；
S2：所述调度传输器获取最近一次发送车辆数据所用的时间t及数据量n；
S3：所述调度传输器计算出下一次发送的最佳数据量m＝[T/t*n]，其中，m为正整数；
S4：所述调度传输器判断所述数据缓冲区内的车辆数据是否大于m，如是，则控制下一次发送到互联网网络上的数据量为m，并在发送完成后返回步骤S1，如否，则将所述数据缓冲区内的全部车辆数据发送到互联网网络上。
2.根据权利要求1所述的动态平衡智慧城市网络带宽的高效数据传输方法，其特征在于，所述车载终端包括导航模块、信息采集模块、通信模块，所述导航模块实时获取导航的车辆数据；
所述信息采集模块按预设周期采集包括位置、运行状态、路况信息、载客状态的车辆数据
所述通信模块监测互联网网络是否正常，在互联网网络正常时将所述车辆数据经由互联网发送至控制中心，在互联网网络故障时将采集的所述车辆数据以分组的形式存储在所述数据缓冲区中，待互联网网络恢复正常时，所述车载终端以后进先出的形式再依次将所述数据缓冲区内的车辆数据通过互联网传输到控制中心。
3.根据权利要求2所述的动态平衡智慧城市网络带宽的高效数据传输方法，其特征在于，所述信息采集模块按预设周期采集所述车辆数据，采集的每组数据的大小相同；信息采集模块将所述车辆数据以分组的形式存储在数据缓冲区中时，以采集后每次发送的数据量的最小单位作为分组存储的单位。
4.根据权利要求1所述的动态平衡智慧城市网络带宽的高效数据传输方法，其特征在于，所述调度传输器将每次发送到互联网网络上的数据量发送至互联网上的一云端服务器，所述云端服务器在监测到本次发送数据量对应的车辆数据成功发送后，反馈本次发送车辆数据所用的时间至所述调度传输器。
5.根据权利要求1所述的动态平衡智慧城市网络带宽的高效数据传输方法，其特征在于，将所述车辆数据以分组的形式存储在一数据缓冲区中时，设置所述数据缓冲区中每组数据的数据量为预设的固定值，并在互联网网络正常时以组为单位将所述数据缓冲区内的车辆数据通过互联网传输到所述车辆监控分中心服务器。
6.根据权利要求1所述的动态平衡智慧城市网络带宽的高效数据传输方法，其特征在于，所述数据缓冲区为嵌入在所述车载终端内的eMMC存储器。
7.一种动态平衡智慧城市网络带宽的高效数据传输系统，其特征在于，包括：车载终端，设于车辆处，用于在互联网网络正常时将所述车辆信息通过互联网传输到控制中心，在互联网网络故障时，将所述车辆信息以分组的形式存储在一数据缓冲区中，待互联网网络恢复正常时，将所述数据缓冲区中的车辆数据以后进先出的形式依次经由互联网发送至控制中心；
调度传输器，用于在互联网网络恢复正常后，控制所述车载终端每次发送到互联网网络上的数据量不大于最佳数据量；
云端服务器，用于反馈每次发送车辆数据所用的时间至所述调度传输器；
其中，所述最佳数据量m＝[T/t*n]，m为正整数，T为每次发送车辆数据所用的平均时间T，t、n分别为最近一次发送车辆数据所用的时间及数据量，n为正整数。
8.根据权利要求1所述的动态平衡智慧城市网络带宽的高效数据传输系统，其特征在于，所述车载终端包括导航模块、信息采集模块、通信模块，所述导航模块用于实时获取导航的车辆数据；
所述信息采集模块用于按预设周期采集包括位置、运行状态、路况信息、载客状态的车辆数据；
所述通信模块用于监测互联网网络是否正常，并在互联网网络正常时将所述车辆数据经由互联网发送至控制中心，在互联网网络故障时将采集的所述车辆数据以分组的形式存储在所述数据缓冲区中，待互联网网络恢复正常时，所述车载终端以后进先出的形式再依次将所述数据缓冲区内的车辆数据通过互联网传输到控制中心。
9.根据权利要求1所述的动态平衡智慧城市网络带宽的高效数据传输系统，其特征在于，所述数据缓冲区为嵌入在所述车载终端内的eMMC存储器。
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