顧家悅：新一代智能交通管理系統(tǒng)架構(gòu)與城市大腦的關系

 智能交通管理系統(tǒng)的發(fā)展概況

由于我國特殊的交通管理體制，決定了智能交通管理系統(tǒng)是公安交管部門用于開展道路交通科學管控的關鍵技術手段。經(jīng)過三十多年的研究開發(fā)和探索實踐，實現(xiàn)大范圍應用的智能交通管理系統(tǒng)已經(jīng)基本形成并初具規(guī)模，并且智能交通管理系統(tǒng)也已成為我國智能交通系統(tǒng)的重要組成部分和主要應用領域。

根據(jù)總結(jié)、梳理這些年來智能交通管理系統(tǒng)建設與發(fā)展的情況，大致可以將發(fā)展歷程劃分為以下四個階段：

第一階段，我把它稱為原始期。整個系統(tǒng)很簡單，原始的通信手段加上手動控制的信號燈。也就是由當時配備給交通民警的無線對講機和路口安裝的手動控制的交通信號燈構(gòu)成了最初的智能交通管理系統(tǒng)。這個階段主要還在于原始應用。

第二階段，屬于探索期。是部分城市的交管部門開始自發(fā)地引進使用交通信號控制系統(tǒng)，并逐步發(fā)展開始建設闖紅燈自動記錄系統(tǒng)等其它單體子系統(tǒng)。這一時期主要是97年以前的時間段。那時對于智能交通管理系統(tǒng)到底要建哪些還沒有一個較清晰的認識，各地還是處于自發(fā)建設，還在摸索和嘗試。

第三階段，是規(guī)范期。這時相對來說已產(chǎn)生了較為豐富的各類單體系統(tǒng)，并且也已積累一定的建設與應用經(jīng)驗，然后促使交通管理部門產(chǎn)生把系統(tǒng)關聯(lián)和集成的想法，促使系統(tǒng)增效聯(lián)動。同時，公安部在90年代末下發(fā)了指導全國公安交通指揮系統(tǒng)規(guī)范建設的文件。到2003年，制訂發(fā)布了公安交通指揮系統(tǒng)建設技術規(guī)范。這個時期的特征是智能交通管理系統(tǒng)開始規(guī)范化、標準化。

第四階段，也就是目前的發(fā)展階段。這個階段的原生動力是快速發(fā)展和落地應用的大數(shù)據(jù)、云計算、物聯(lián)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)+、新一代移動通信等關鍵技術，同時伴隨著人工智能等技術的興起和廣泛應用，賦能了智能交通管理系統(tǒng)開始進行新的一個質(zhì)變和提升。

? 智能交通管理系統(tǒng)架構(gòu)優(yōu)化

回顧這么多年以來智能交通管理系統(tǒng)的發(fā)展歷程，我們可以看到每次智能交通管理系統(tǒng)的升級優(yōu)化都伴隨著架構(gòu)體系的改革和優(yōu)化。

初期為“煙囪式”架構(gòu)系統(tǒng)林立，設備間難以實現(xiàn)聯(lián)動控制，系統(tǒng)內(nèi)部缺乏數(shù)據(jù)交互；第二、三階段發(fā)展到了“集成式”架構(gòu)，把相關的數(shù)據(jù)、功能、模塊實現(xiàn)調(diào)用和關聯(lián)。同時，智能交通管理系統(tǒng)架構(gòu)的演化和迭代支撐了智能交通管理系統(tǒng)的發(fā)展。

在當前技術發(fā)展背景下，交管應用需求擴展逐漸深化，功能業(yè)務流程的調(diào)整也很快捷，交通管理數(shù)據(jù)種類越來越豐富，數(shù)量龐大。功能拓展逐步深化，用戶體驗要求提高，新技術催生傳統(tǒng)架構(gòu)需要隨著智能交通管理的優(yōu)化升級進行改變。

經(jīng)過這一段時間的探索和總結(jié)，對于新架構(gòu)的設想大概分為三大塊：用戶、中心和前端，進一步細分為六個層次。整個架構(gòu)設想應該是融合了大數(shù)據(jù)、云計算、人工智能等先進技術，同時特別強調(diào)結(jié)合整個智能交通管理系統(tǒng)的建設發(fā)展情況和實踐應用經(jīng)驗。

整個架構(gòu)組成部分，主要劃分為六個方面。從上到下分別為感知/認知層、基礎設施層、中間平臺層、數(shù)據(jù)共享層、應用支撐層和業(yè)務應用層。

第一個層次是業(yè)務應用層，也可以叫做用戶交互層。這個層面是最直接和用戶進行交互的界面，目前智能交通管理系統(tǒng)應用的重心應該是圍繞“情、指、勤、督”四位一體，特別是“情指勤”警務一體化的應用建設。

智能交通管理系統(tǒng)的業(yè)務應用涉及到很多交通部門和各種各樣的用戶，業(yè)務比較豐富。雖然公安部門屬于政府行政部門，但是我們有一個最直觀和貼切的感覺，公安交警隨著系統(tǒng)的應用不斷深入，需求變化調(diào)整非?？?，在整個設計、建設，包括應用、運行、維護的全過程當中，時刻會產(chǎn)生新的想法、新的調(diào)整。應該來說，這種變化不亞于互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)應用開發(fā)的強度和需求。

智能交通管理系統(tǒng)隨著業(yè)務的改變一直要不斷地迭代和優(yōu)化，現(xiàn)在的用戶層建設模式屬于厚重型，對于這一層的建設，我們的設想是要走輕量化、定制化的路線，或者是整個應用能夠滿足業(yè)務，滿足部門，滿足用戶，快捷地進行調(diào)整，最好能夠進行自由的流程化編組，自定義的快捷方式進行建設。

第二個層次是應用支撐層，可以把它叫做通用功能的支撐。這一層主要是為了滿足業(yè)務應用層輕量化和定制化的建設需求，建設思路是將應用系統(tǒng)功能中共性的、通用的、可歸納的模塊進行提煉和抽取，然后把它分工成模塊化的服務型功能模塊，形成最基本的單元式后臺功能服務。

然后為業(yè)務應用層的調(diào)用提供支撐，比如將及時服務、用戶管理、時鐘校驗等進行模塊化分裝，建立標準化的算法倉、模型倉，包括人工智能的算法倉。應用支撐層的建設和業(yè)務應用層建設的區(qū)別在于更側(cè)重于構(gòu)建標準化、后臺化的靈活調(diào)用的底層功能模塊。如果這種建設如果可以實現(xiàn)，整個智能交通管理系統(tǒng)的建設就可以實現(xiàn)集約化和更加協(xié)調(diào)的發(fā)展。

第三個層次是數(shù)據(jù)共享層。我們目前總結(jié)分為三個層面的定位，第一是作為數(shù)據(jù)的統(tǒng)一接入，按照統(tǒng)一的標準和接口實現(xiàn)內(nèi)外部數(shù)據(jù)的統(tǒng)一匯總，包括數(shù)據(jù)清洗，預處理等方面的應用；第二是做數(shù)據(jù)治理精細化的管理，可以按照業(yè)務屬性進行分類管理；第三是實現(xiàn)統(tǒng)一的數(shù)據(jù)對外共享及對業(yè)務應用層和支撐層的調(diào)用服務作支撐。

數(shù)據(jù)共享層的建設方式主要依托于中間層和基礎平臺層的支持，通過中間平臺層開發(fā)中間的調(diào)用服務以及硬件資源平臺實現(xiàn)傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理技術和大數(shù)據(jù)處理技術結(jié)合的方式，構(gòu)建統(tǒng)一的資源池。

第四、第五個層次是是中間平臺層和基礎設施層。這一層建設的思路是參照云平臺的PASS層和ASS層建設的想法，實現(xiàn)開發(fā)資源集約管理和調(diào)動，資源池可以把存儲、計算和網(wǎng)絡進行池化建設，統(tǒng)一集中管理。

第六個層次是感知/認知層面。目前的硬件技術，特別是芯片技術的發(fā)展突飛猛進，外場設備性能有了很大的提升。原來的設備功能比較單一，現(xiàn)在的設備功能越來越整合。隨著硬件水平的不斷提升，為前端社會注入人工智能的環(huán)境和條件已經(jīng)具備，現(xiàn)在有很多廠商的設備已經(jīng)在應用AI功能，另外在前端社會之間，橫向集成、數(shù)據(jù)關聯(lián)的條件已經(jīng)形成，可以實現(xiàn)關聯(lián)打通，數(shù)據(jù)在前端融合創(chuàng)造了條件。

現(xiàn)在有兩種不同的想法，一種是前端設備簡化，后臺做大做強，由后臺統(tǒng)一進行運算和管控；另外一種是前端要做的非常強，都可以在前端實現(xiàn)。我們認為這兩種方式應該是互補和合作的情況，并不是誰取代誰的局面。

第一，特殊的應用場景需要。因為外場設備稱作為系統(tǒng)，主要的核心設備和輔助設備相互協(xié)作，協(xié)調(diào)實現(xiàn)功能，并不是由一個設備實現(xiàn)的。

第二，“中心計算”+“邊緣計算”的模式，也在一定程度上體現(xiàn)了云計算的分布、并行處理特征。

第三，通信傳輸能力受限。如完全由中心“云端”實現(xiàn)認知功能，對于通信傳輸能力和通信建設成本都會相對較高，并不是所有地方都能承受。

前面六個層次是我們提出的智能交通管理系統(tǒng)架構(gòu)優(yōu)化想法，這個架構(gòu)與當前比較火熱的城市大腦之間是怎樣的對應關系？

我們認為是城市大腦也應用了云計算、大數(shù)據(jù)、AI新技術的綜合體，我們提出的新架構(gòu)也是關于新技術的有機整合。通過哪些方面可以呼應城市大腦？就是通過業(yè)務應用層、應用支撐層、數(shù)據(jù)共享層、中間平臺層和基礎設施層。我們這個架構(gòu)提出的核心思想是將應用模塊化、云化、服務化，最好可以實現(xiàn)服務最大化。

從應用的角度，云計算從一開始演變到后來，今后是否會演化成其他的，X是不可未知的。目前我們想做到功能模塊層面作為服務體現(xiàn)，主旨還是做大做強中間層，做好共享服務層。

? 存在問題及展望

第一，各地在摸索和探索新一代架構(gòu)系統(tǒng)建設標準化的工作，但是沒有一個開展，我們認為新一代架構(gòu)系統(tǒng)標準化工作要急需開展?！豆步煌ㄖ笓]系統(tǒng)建設技術規(guī)范》（GA/T 445-2010）修訂工作已開始，趁此標準修訂，完成新一代智能交通管理系統(tǒng)架構(gòu)標準化工作。

第二，基礎設施的兼容性問題。很多地方建設了大腦，但是大腦的底層開發(fā)軟件產(chǎn)品的技術路線是不同的，很難做到兼容，不利于后期的發(fā)展。我們希望通過應用和技術不同層面的建設能夠促進大腦底層基礎設施實現(xiàn)融合。

第三，大腦系統(tǒng)開放性的問題，就是如何構(gòu)建生態(tài)問題，這個問題的提出是由基礎設施兼容性的問題衍生出來。整個城市大腦建設目前最廣泛的應用應該還是在智能交通系統(tǒng)，但是交管系統(tǒng)雖然說是一個行業(yè)，從應用來說也不太可能由一家集成商完成，需要很多的專業(yè)應用開發(fā)廠商和底層基礎設施的建設廠商共同合力完成，搭建一個和諧的“生態(tài)”系統(tǒng)。

回到架構(gòu)系統(tǒng)優(yōu)化的主題，架構(gòu)優(yōu)化的好處之一就是關于信號的整合。通過這個架構(gòu)將交通信號控制系統(tǒng)遷移到大數(shù)據(jù)平臺，實現(xiàn)不同信號系統(tǒng)的整合，解決目前很多城市困擾已久的問題。

最后我以宋代理學家朱熹的詩句“問渠哪得清如許，為有源頭活水來”作為這次匯報的總結(jié)。智能交通管理系統(tǒng)不斷地建設發(fā)展，需要引進應用不同的新一代科學技術，同時需要智能交通人勇于探索，實踐經(jīng)驗，相信隨著大家共同的努力，智能交通管理系統(tǒng)應該可以發(fā)展得越來越好，謝謝大家！