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(guān)系

 智能交通管理系統(tǒng)的發(fā)展概況

由于我國(guó)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(xué)管控的關(guān)鍵技術(shù)手段。經(jīng)過(guò)三十多年的研究開發(fā)和探索實(shí)踐，實(shí)現(xiàn)大范圍應(yīng)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(guó)智能交通系統(tǒng)的重要組成部分和主要應(yīng)用領(lǐng)域。

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

第一階段，我把它稱為原始期。整個(gè)系統(tǒng)很簡(jiǎn)單，原始的通信手段加上手動(dòng)控制的信號(hào)燈。也就是由當(dāng)時(shí)配備給交通民警的無(wú)線對(duì)講機(jī)和路口安裝的手動(dòng)控制的交通信號(hào)燈構(gòu)成了最初的智能交通管理系統(tǒng)。這個(gè)階段主要還在于原始應(yīng)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(jìn)使用交通信號(hào)控制系統(tǒng)，并逐步發(fā)展開始建設(shè)闖紅燈自動(dòng)記錄系統(tǒng)等其它單體子系統(tǒng)。這一時(shí)期主要是97年以前的時(shí)間段。那時(shí)對(duì)于智能交通管理系統(tǒng)到底要建哪些還沒(méi)有一個(gè)較清晰的認(rèn)識(shí)，各地還是處于自發(fā)建設(shè)，還在摸索和嘗試。

第三階段，是規(guī)范期。這時(shí)相對(duì)來(lái)說(shuō)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(shè)與應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，然后促使交通管理部門產(chǎn)生把系統(tǒng)關(guān)聯(lián)和集成的想法，促使系統(tǒng)增效聯(lián)動(dòng)。同時(shí)，公安部在90年代末下發(fā)了指導(dǎo)全國(guó)公安交通指揮系統(tǒng)規(guī)范建設(shè)的文件。到2003年，制訂發(fā)布了公安交通指揮系統(tǒng)建設(shè)技術(shù)規(guī)范。這個(gè)時(shí)期的特征是智能交通管理系統(tǒng)開始規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化。

第四階段，也就是目前的發(fā)展階段。這個(gè)階段的原生動(dòng)力是快速發(fā)展和落地應(yīng)用的大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)+、新一代移動(dòng)通信等關(guān)鍵技術(shù)，同時(shí)伴隨著人工智能等技術(shù)的興起和廣泛應(yīng)用，賦能了智能交通管理系統(tǒng)開始進(jìn)行新的一個(gè)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(lái)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(jí)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(shè)備間難以實(shí)現(xiàn)聯(lián)動(dòng)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(guān)的數(shù)據(jù)、功能、模塊實(shí)現(xiàn)調(diào)用和關(guān)聯(lián)。同時(shí)，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(dāng)前技術(shù)發(fā)展背景下，交管應(yīng)用需求擴(kuò)展逐漸深化，功能業(yè)務(wù)流程的調(diào)整也很快捷，交通管理數(shù)據(jù)種類越來(lái)越豐富，數(shù)量龐大。功能拓展逐步深化，用戶體驗(yàn)要求提高，新技術(shù)催生傳統(tǒng)架構(gòu)需要隨著智能交通管理的優(yōu)化升級(jí)進(jìn)行改變。

經(jīng)過(guò)這一段時(shí)間的探索和總結(jié)，對(duì)于新架構(gòu)的設(shè)想大概分為三大塊：用戶、中心和前端，進(jìn)一步細(xì)分為六個(gè)層次。整個(gè)架構(gòu)設(shè)想應(yīng)該是融合了大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、人工智能等先進(jìn)技術(shù)，同時(shí)特別強(qiáng)調(diào)結(jié)合整個(gè)智能交通管理系統(tǒng)的建設(shè)發(fā)展情況和實(shí)踐應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)。

整個(gè)架構(gòu)組成部分，主要?jiǎng)澐譃榱鶄€(gè)方面。從上到下分別為感知/認(rèn)知層、基礎(chǔ)設(shè)施層、中間平臺(tái)層、數(shù)據(jù)共享層、應(yīng)用支撐層和業(yè)務(wù)應(yīng)用層。

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

智能交通管理系統(tǒng)的業(yè)務(wù)應(yīng)用涉及到很多交通部門和各種各樣的用戶，業(yè)務(wù)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(gè)最直觀和貼切的感覺(jué)，公安交警隨著系統(tǒng)的應(yīng)用不斷深入，需求變化調(diào)整非?？?，在整個(gè)設(shè)計(jì)、建設(shè)，包括應(yīng)用、運(yùn)行、維護(hù)的全過(guò)程當(dāng)中，時(shí)刻會(huì)產(chǎn)生新的想法、新的調(diào)整。應(yīng)該來(lái)說(shuō)，這種變化不亞于互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)應(yīng)用開發(fā)的強(qiáng)度和需求。

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

第二個(gè)層次是應(yīng)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(wù)應(yīng)用層輕量化和定制化的建設(shè)需求，建設(shè)思路是將應(yīng)用系統(tǒng)功能中共性的、通用的、可歸納的模塊進(jìn)行提煉和抽取，然后把它分工成模塊化的服務(wù)型功能模塊，形成最基本的單元式后臺(tái)功能服務(wù)。

然后為業(yè)務(wù)應(yīng)用層的調(diào)用提供支撐，比如將及時(shí)服務(wù)、用戶管理、時(shí)鐘校驗(yàn)等進(jìn)行模塊化分裝，建立標(biāo)準(zhǔn)化的算法倉(cāng)、模型倉(cāng)，包括人工智能的算法倉(cāng)。應(yīng)用支撐層的建設(shè)和業(yè)務(wù)應(yīng)用層建設(shè)的區(qū)別在于更側(cè)重于構(gòu)建標(biāo)準(zhǔn)化、后臺(tái)化的靈活調(diào)用的底層功能模塊。如果這種建設(shè)如果可以實(shí)現(xiàn)，整個(gè)智能交通管理系統(tǒng)的建設(shè)就可以實(shí)現(xiàn)集約化和更加協(xié)調(diào)的發(fā)展。

第三個(gè)層次是數(shù)據(jù)共享層。我們目前總結(jié)分為三個(gè)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(biāo)準(zhǔn)和接口實(shí)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(yù)處理等方面的應(yīng)用；第二是做數(shù)據(jù)治理精細(xì)化的管理，可以按照業(yè)務(wù)屬性進(jìn)行分類管理；第三是實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一的數(shù)據(jù)對(duì)外共享及對(duì)業(yè)務(wù)應(yīng)用層和支撐層的調(diào)用服務(wù)作支撐。

數(shù)據(jù)共享層的建設(shè)方式主要依托于中間層和基礎(chǔ)平臺(tái)層的支持，通過(guò)中間平臺(tái)層開發(fā)中間的調(diào)用服務(wù)以及硬件資源平臺(tái)實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理技術(shù)和大數(shù)據(jù)處理技術(shù)結(jié)合的方式，構(gòu)建統(tǒng)一的資源池。

第四、第五個(gè)層次是是中間平臺(tái)層和基礎(chǔ)設(shè)施層。這一層建設(shè)的思路是參照云平臺(tái)的PASS層和ASS層建設(shè)的想法，實(shí)現(xiàn)開發(fā)資源集約管理和調(diào)動(dòng)，資源池可以把存儲(chǔ)、計(jì)算和網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行池化建設(shè)，統(tǒng)一集中管理。

第六個(gè)層次是感知/認(rèn)知層面。目前的硬件技術(shù)，特別是芯片技術(shù)的發(fā)展突飛猛進(jìn)，外場(chǎng)設(shè)備性能有了很大的提升。原來(lái)的設(shè)備功能比較單一，現(xiàn)在的設(shè)備功能越來(lái)越整合。隨著硬件水平的不斷提升，為前端社會(huì)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(shè)備已經(jīng)在應(yīng)用AI功能，另外在前端社會(huì)之間，橫向集成、數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)的條件已經(jīng)形成，可以實(shí)現(xiàn)關(guān)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(shè)備簡(jiǎn)化，后臺(tái)做大做強(qiáng)，由后臺(tái)統(tǒng)一進(jìn)行運(yùn)算和管控；另外一種是前端要做的非常強(qiáng)，都可以在前端實(shí)現(xiàn)。我們認(rèn)為這兩種方式應(yīng)該是互補(bǔ)和合作的情況，并不是誰(shuí)取代誰(shuí)的局面。

第一，特殊的應(yīng)用場(chǎng)景需要。因?yàn)橥鈭?chǎng)設(shè)備稱作為系統(tǒng)，主要的核心設(shè)備和輔助設(shè)備相互協(xié)作，協(xié)調(diào)實(shí)現(xiàn)功能，并不是由一個(gè)設(shè)備實(shí)現(xiàn)的。

第二，“中心計(jì)算”+“邊緣計(jì)算”的模式，也在一定程度上體現(xiàn)了云計(jì)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(shí)現(xiàn)認(rèn)知功能，對(duì)于通信傳輸能力和通信建設(shè)成本都會(huì)相對(duì)較高，并不是所有地方都能承受。

前面六個(gè)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(gè)架構(gòu)與當(dāng)前比較火熱的城市大腦之間是怎樣的對(duì)應(yīng)關(guān)系？

我們認(rèn)為是城市大腦也應(yīng)用了云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、AI新技術(shù)的綜合體，我們提出的新架構(gòu)也是關(guān)于新技術(shù)的有機(jī)整合。通過(guò)哪些方面可以呼應(yīng)城市大腦？就是通過(guò)業(yè)務(wù)應(yīng)用層、應(yīng)用支撐層、數(shù)據(jù)共享層、中間平臺(tái)層和基礎(chǔ)設(shè)施層。我們這個(gè)架構(gòu)提出的核心思想是將應(yīng)用模塊化、云化、服務(wù)化，最好可以實(shí)現(xiàn)服務(wù)最大化。

從應(yīng)用的角度，云計(jì)算從一開始演變到后來(lái)，今后是否會(huì)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(wù)體現(xiàn)，主旨還是做大做強(qiáng)中間層，做好共享服務(wù)層。

? 存在問(wèn)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(shè)標(biāo)準(zhǔn)化的工作，但是沒(méi)有一個(gè)開展，我們認(rèn)為新一代架構(gòu)系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化工作要急需開展?！豆步煌ㄖ笓]系統(tǒng)建設(shè)技術(shù)規(guī)范》（GA/T 445-2010）修訂工作已開始，趁此標(biāo)準(zhǔn)修訂，完成新一代智能交通管理系統(tǒng)架構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)化工作。

第二，基礎(chǔ)設(shè)施的兼容性問(wèn)題。很多地方建設(shè)了大腦，但是大腦的底層開發(fā)軟件產(chǎn)品的技術(shù)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(guò)應(yīng)用和技術(shù)不同層面的建設(shè)能夠促進(jìn)大腦底層基礎(chǔ)設(shè)施實(shí)現(xiàn)融合。

第三，大腦系統(tǒng)開放性的問(wèn)題，就是如何構(gòu)建生態(tài)問(wèn)題，這個(gè)問(wèn)題的提出是由基礎(chǔ)設(shè)施兼容性的問(wèn)題衍生出來(lái)。整個(gè)城市大腦建設(shè)目前最廣泛的應(yīng)用應(yīng)該還是在智能交通系統(tǒng)，但是交管系統(tǒng)雖然說(shuō)是一個(gè)行業(yè)，從應(yīng)用來(lái)說(shuō)也不太可能由一家集成商完成，需要很多的專業(yè)應(yīng)用開發(fā)廠商和底層基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)廠商共同合力完成，搭建一個(gè)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(guān)于信號(hào)的整合。通過(guò)這個(gè)架構(gòu)將交通信號(hào)控制系統(tǒng)遷移到大數(shù)據(jù)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)不同信號(hào)系統(tǒng)的整合，解決目前很多城市困擾已久的問(wèn)題。

最后我以宋代理學(xué)家朱熹的詩(shī)句“問(wèn)渠哪得清如許，為有源頭活水來(lái)”作為這次匯報(bào)的總結(jié)。智能交通管理系統(tǒng)不斷地建設(shè)發(fā)展，需要引進(jìn)應(yīng)用不同的新一代科學(xué)技術(shù)，同時(shí)需要智能交通人勇于探索，實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，相信隨著大家共同的努力，智能交通管理系統(tǒng)應(yīng)該可以發(fā)展得越來(lái)越好，謝謝大家！