交通异构信息接入与互操作专用服务系统的制作方法

本发明涉及交通信息系统领域，尤其是涉及一种交通异构信息接入与互操作专用服务系统。

背景技术：

伴随着国内高速公路的快速发展以及机动车数量的与日俱增，人们对于高速公路的路况信息和统计信息提出了更高的要求，智能化的交通信息平台应运而生。由于公路交通管理和控制的实时性和复杂多变性，其控制和管理要求具有很强的及时性，而这些都要求必须以大数据挖掘为基础。而当前的全国的高速公路的管理都是按照省或者市进行自行管理和控制，分散性较强，不利于适应全国高速公路的综合化、数字化和智能化管理。其存在的问题，不可避免的为现代化高速公路交通的建设和综合管理提出了更高的技术要求，这些问题亟待解决。

但是，目前的交通信息系统存在如下诸多问题：

1.各省市高速公路信息不联网，数据无法及时交换汇总，进而无法进行全国统计信息；没有统一的线网指挥系统做支撑，难以适应多线路、多运营商状况下的运营组织、协调和突发事件的处理等需要。

2.各省市采用的交通信息平台开发商不用，导致各个交通信息平台之间无法兼容；

3.交通信息平台数据安全性差，容易被攻击泄露个人数据。

技术实现要素：

本本发明的目的是提供一种交通异构信息接入与互操作专用服务平台为不同区域、不同部门之间的异构交通信息系统的信息接入和互联互通提供了专业的服务系统，并且有效的保护了平台数据。同时，系统实现了传输任务、流程的实时监测，可以有效的掌握数据接入情况。另外，系统提供了丰富的数据接口，并通过json或者xml格式进行对接，其他交通信息系统可以通过这些接口获取所需的数据。

本本发明是采用以下的技术方案实现的：一种交通异构信息接入与互操作专用服务系统，包括交通异构信息接入与互操作专用服务平台和前置机，各部省交通数据平台至少设置1台数据交换互操作的前置机，交通异构信息接入与互操作专用服务平台的通过前置机获取各部省交通数据，其特征在于：交通异构信息接入与互操作专用服务平台包括数据交换单元、服务接口、监控警告单元、统计分析单元、设施管理单元、平台动态单元和系统管理单元；其中，数据交换单元实现集中式管理具有共性交换业务的模板任务，通过指定源节点，源数据源，发布表，目的节点，目的数据源，接收表，交换模式及交换条件等信息，以实现部省之间数据及文件的交换；服务接口将各部省路网路况交通信息以开放式服务接口的方式提供给用户使用；监控告警单元用于告警方式配置、错误行数据、告警历史查询、数据交换监控功能；统计分析单元对交换的业务数据进行分析统计，对数据交换的全过程进行监控和统计；交换设施单元实现各交换节点基本信息的配置管理，包括交换节点名称、ip地址、更新时间，可对节点进行增加、修改、删除管理工作。

交通异构信息接入与互操作专用服务平台由交换区与核心区两部分组成，其中交换区包括交换区i/o控制板、交换区计算模块、交换区存储模块、交换区网络传输模块、交换区单向数据发送模块和交换区单向消息接收模块；核心区包括核心区i/o控制板、核心区计算模块、核心区存储模块、核心区网络传输模块、核心区单向数据接收模块和核心区单向消息发送模块；交换区与核心区的硬件构成完全独立，其中交换区与核心区计算模块用于处理系统获取的指令；交换区与核心区存储模块用于放置获取的所需数据，交换区与核心区网络传输模块用于连接不同的网络；交换区单向数据发送模块通过光纤和核心区单向数据接收模块单向链接，交换区单向消息接收模块通过光纤和核心区单向消息发送模块单向链接。

交换区与核心区进一步包括交换区操作系统和核心区操作系统，交换区操作系统主要包括交换区关系型数据库和交换区文件存储系统，核心区操作系统包括核心区关系型数据库、核心区文件存储系统和核心区分布式存储模块，交换区操作系统和核心区操作系统使用关系型数据库来存储结构化数据。

该平台包括8层结构，该8层结构从底层到最顶层分别为源数据层、信息预处理层、信息传输层、信息管理层、基础管理层、服务接口层、系统应用层、安全保障层。

数据交换单元进一步包括交换任务配置单元和交换流程配置单元，交换任务配置单元用于交换任务的增加、删除、修改、查询，同时显示出当前交换任务的状态，交换任务模板中可以配置多个数据交换流程以实现具体的数据表交换；在交换流程配置单元中可设置各种交换模式的配置，包括全量模式、标志位模式、时间戳模式和触发器模式。

当平台产生告警时，可以通过已设定的告警方式发送告警，告警方式可在此功能中进行配置，支持email方式告警实现，同时允许用户定义自己的告警方式；用户可以设置告警方式名称、方式、监控对象、监控内容、配置参数、是否有效等项目来进行配置告警方式；错误行数据将信息交换过程中出现的异常数据筛选出来，以列表的形式展现给用户，有利于去除错误数据或者对数据进行修正；告警历史查询功能用于用户通过节点名称、告警类型、开始时间、结束时间等条件对查询结果进行筛选；根据每个节点，流程，数据表交换记录都会进行记录，用户可以通过数据交换监控功能了解到每个节点的流程信息，涉及的交换表，抽取时间，抽取量，发送量，接收数量，解析数量等详细信息，用户还可以利用流程名称对监控结果进行筛选。

统计分析单元包括节点交换统计单元和数据源统计单元，节点交换统计单元可以统计各个节点在一定时间内的数据传输情况，数据源交换统计单元是以库为单位，统计各个数据源在一定时间内的数据传输情况。

设施管理单元包括服务器注册单元、交换节点管理单元、节点链路管理单元和数据源管理单元；服务器注册单元可以列举出当前在系统中的服务器，并可以通过节点名称进行查询，还可以新增、修改或删除服务器信息；交换节点管理单元以拓扑图的形式展现和管理各个交换节点的关系；节点链路管理单元实现了对节点间交互链路的新增、查询、修改和删除操作；数据源管理单元实现了对数据源在数据库层级上的的新增、查询、修改和删除操作。

该平台系统采用基于soa的思想建立起面向用户的服务结构，提高系统成果的可重用性，提供了丰富的api接口。系统拥有完备的身份识别安全机制，将用户权限进行了分级，根据不同用户需求配置各种安全策略。同时，系统对信息接入与互操作提供了加密机制，保证了数据的安全性。提供满足大量请求的并发访问和大数据量的处理业务。系统对数据提供了验证机制，有一定的容错性和兼容性，避免由于个别错误数据导致整个系统宕机的情况出现。平台系统为不同区域、不同部门之间的异构交通信息系统的信息接入和互联互通提供了专业的服务系统，并且有效的保护了平台数据。同时，系统实现了传输任务、流程的实时监测，可以有效的掌握数据接入情况。另外，系统提供了丰富的数据接口，并通过json或者xml格式进行对接，其他交通信息系统可以通过这些接口获取所需的数据。

附图说明

图1是本发明的交通异构信息接入与互操作专用服务平台逻辑框架图

图2是本发明的交通异构信息接入与互操作专用服务平台结构框架图

图3是本发明的交通异构信息接入与互操作专用服务平台功能框架图

图4是本发明的前置机获取部省数据对接结构图

具体实施方式

本发明的目的是提供一种交通异构信息接入与互操作专用服务平台为不同区域、不同部门之间的异构交通信息系统的信息接入和互联互通提供了专业的服务系统，并且有效的保护了平台数据。同时，系统实现了传输任务、流程的实时监测，可以有效的掌握数据接入情况。信息系统互操作是指不同平台或编程语言之间交换和共享数据的能力。信息系统互操作是指不同平台或编程语言之间交换和共享数据的能力，交通异构信息接入与互操作专用服务平台是针对现有交通信息系统数据来源的跨区域性、跨部门性和跨系统性等问题，实现多源异构交通数据的整合、交换与共享功能，通过相关软硬件的研制，实现了多层级、多区域、多部门的异构数据对接。同时，交通异构信息接入与互操作专用服务系统也可以作为高性能计算节点，实现海量数据分布式处理。

如图1所示，交通异构信息接入与互操作专用服务平台的逻辑框架图共包含了8层结构，分别是：

(1)源数据层

源数据层是交通异构信息接入与互操作专用服务平台的数据来源，主要包含道路基础信息系统、道路实时监测信息系统、交通事件应急处置系统等交通行业信息系统，也包含气象、交警等其他行业数据，同时，也将互联网数据、指导政策等信息融入其中，共同为构建多维度、立体化交通信息平台构建数据基础支撑。

(2)信息预处理层

信息预处理的主要任务有三点：

1)数据筛选：包括依据筛选条件进行数据选择，修正或去除错误数据，已形成正确的数据输入。

2)数据转换：由于交通信息系统数据之间存在着多源异构性，在进行数据集成的过程中需要进行数据命名、格式等相关转换，依照一致的规范，构造新属性，最终得到统一格式的数据，降低数据集成的难度和复杂度，提高数据使用效率；

3)数据脱密：源数据层采集到的很多数据会涉及的业务机密、个人隐私等隐秘数据，例如收费系统采集到的车牌信息、费额信息，互联网数据中的个人通讯信息等，为了防止隐秘数据外泄，需要进行数据脱密。

(3)信息传输层

信息传输层主要是指借用各种网络，实现各系统之间的互联互通，无论是部门内部网络、交通行业专用网络还是为了满足数据传输构建的跨行业专属网络，甚至是互联网，都是交通异构信息接入与互操作专用服务平台能够借助的传输介质。

(4)信息管理层

信息管理层是交通异构信息接入与互操作专用服务平台的核心层，主要实现了数据存储、数据管理策略、数据处理、高性能计算4方面功能。

1)数据存储

信息管理层是交通异构信息接入与互操作专用服务平台采用了传统关系型数据库与分布式存储相结合的方式。关系型数据库主要用于小规模数据的实时分析查询；分布式存储主要支持大规模数据、多维度算法以及非结构化数据的统计分析与数据挖掘。

2)数据管理策略

数据管理策略主要实现数据的访问控制、冗余备份，并生成元数据表对信息管理层是交通异构信息接入与互操作专用服务平台的传输、转换和计算数据进行管理，同时通过对数据使用频率的统计，实现数据热度管理。

3)数据处理

数据处理主要实现了对接收到的数据进行数据清洗、转换、关联、集成等功能，与数据预处理层不同的是：

①处理目标不同：信息管理层的数据处理主要是针对所有数据源所共享的数据；而数据预处理层是处理源数据层的各个信息系统对自身数据进行处置后再共享至信息管理层是交通异构信息接入与互操作专用服务平台。

②处理深度不同：为避免增加现有交通信息系统的负担，数据预处理层只通过交简单的方式来判定数据是否正确或健康，更多的工作是在于格式转换和数据脱密；而数据处理层则更加深层次的对数据进行清洗与修正，保证数据的可用性。

4)高性能计算

通过源数据层众多交通信息系统的数据共享，平台将获取海量的交通数据，高性能计算功能将为海量数据的深度分析与计算提供支撑，以获取更高价值的信息。通过构建分布式计算框架，实现高纬度的复杂算法、仿真预测以及图像分析等功能。

(5)基础管理层

基础管理层实现对整个平台用户身份、权限的管理，解析互操作请求并分配任务，对系统计算资源、存储资源、网络资源等进行实时监控与资源调配。

(6)服务接口层

数据集成、融合与计算的主要目的是是数据产生更高的价值。服务接口层是将数据管理层处理的数据结果，以接口的形式共享给其他交通信息系统，拥有权限的用户可以通过平台提供的接口获取自己所需的数据。

(7)系统应用层

系统应用层主要是指各类交通信息系统，可以是新建的信息系统，也可以在现有信息系统基础上进行改造，通过服务接口层获取更多源化、更准确的交通数据，以实现更丰富的系统功能。

(8)安全保障层

安全保障层从信息安全管理角度，确保数据交换、分发和访问的安全性，对所进行的访问操作进行审计与备份，以便后期审查。

下面结合图2，对本发明中的交通异构信息接入与互操作专用服务平台结构进行详细说明。

交通异构信息接入与互操作专用服务平台基础支撑软硬件由交换区与核心区两部分组成。其中，交换区主要用于临时存储由源数据层获取的共享数据；核心区部分支撑数据存储、互操作进度与流程控制、分布式计算等功能。硬件方面，交通异构信息接入与互操作专用服务平台的硬件部分主要包括了i/o控制板、计算模块、存储模块、网络传输模块以及单向传输收发模块。交换区与核心区的硬件构成完全独立，其中计算模块用于处理系统获取的指令；存储模块用于放置获取的所需数据，网络传输模块用于连接不同的网络。不同的是交换区中包含了单向数据发送模块和单向消息接收模块，而核心区中包含单向数据接收模块和单向消息发送模块。每队发送和接收模块之间通用光纤链接。

之所以将交通异构信息接入与互操作专用服务平台的硬件部分分为两个区域，主要是处于对系统安全的考虑。在实现信息系统互操作时，不可避免的是现有信息系统与外部网络链接，为了防止外部的病毒或者误操作影响到当前生产环境中的系统，本设计中采用了物理隔绝的方式。在系统部署的过程中，交换区网络传输模块接入现有交通信息系统网络，以此来获取源数据层中的各类数据；核心区网络传输模块接入的是其他系统网络。数据只能通过单向数据发送/接收模块从交换区发送至核心区，而无法从核心区到达交换区，这样就保证了外部数据无法通过平台进入到源数据层中的信息系统；同时，利用私有协议与加密机制，实现核心区到交换区的消息传递，主要用于发送互操作指令以及反馈数据交换情况，核心区成功获取全部数据后，交换区删除临时存储数据。

软件方面包括交换区操作系统和核心区操作系统，交换区操作系统主要包括交换区关系型数据库和交换区文件存储系统，核心区操作系统包括核心区关系型数据库、核心区文件存储系统和核心区分布式存储模块，交换区操作系统和核心区操作系统使用关系型数据库来存储结构化数据，使用文件存储系统存储半结构化、非结构化数据，而核心区除之前两种存储系统外，由于还要作为高性能计算节点，还需要部署分布式存储模块和分布式计算模块。

根据图4所示，部省两级平台至少设置1台数据交换互操作前置机，交通异构信息接入与互操作专用服务平台的通过相应的前置机获取相关数据，因此种方式不破坏部省级现有的系统数据库平台。

下面结合图3，对本发明中的交通异构信息接入与互操作专用服务平台功能进行详细说明。

交通异构信息接入与互操作专用服务平台功能包括7个功能单元，分别是数据交换单元、服务接口、监控警告单元、统计分析单元、设施管理单元、平台动态单元和系统管理单元。

(1)数据交换单元进一步包括交换任务配置单元和交换流程配置单元

数据交换单元实现集中式管理具有共性交换业务的模板任务，通过指定源节点，源数据源，发布表，目的节点，目的数据源，接收表，交换模式及交换条件等信息，以实现部省之间数据及文件的交换。

交换任务配置主要实现了交换任务的增加、删除、修改、查询等功能，同时显示出当前交换任务的状态，交换任务模板中可以配置多个数据交换流程以实现具体的数据表交换。在交换流程配置中可支持各种交换模式的配置，包括：

全量模式：每次数据交换，交换的是源数据源下发布表所有满足交换条件的数据。

标志位模式：交换的数据是源数据源下发布表所有满足交换条件的数据，交换完成后，作为标志位的字段变更。

时间戳模式：交换的数据是源数据源下发布表所有满足交换条件的数据，并且作为时间戳的字段新数据的时间值要比旧的时间值新。

触发器模式：若交换模式为触发器，则源数据源必须进行“初始化”，只要发布表数据有任何变更，数据都会同步到接收表。

(2)服务接口进一步包括交通事件数据接口、实时监测数据接口、路网运行状态接口和基础设施数据接口。

服务接口将各类路网路况交通信息以开放式服务接口的方式提供给省级及其他需求用户使用。用户通过在网页上申请注册后，以get/post等方式请求数据，平台开放的数据服务接口根据不同的用户权限，提供其所需的数据以及json、xml等多数据格式支持，满足不同用户的需求。

(3)监控告警单元包括警告方式配置、错误行数据、警告历史查询和数据交换监控。

监控告警主要实现了告警方式配置、错误行数据、告警历史查询、数据交换监控等功能。当平台产生告警时，可以通过已设定的告警方式发送告警，告警方式可在此功能中进行配置，支持email方式告警实现，同时允许用户定义自己的告警方式。用户可以设置告警方式名称、方式、监控对象、监控内容、配置参数、是否有效等项目来进行配置告警方式，配置完成后点击保存按钮，即可生成新的告警方式。错误行数据将信息交换过程中出现的异常数据筛选出来，以列表的形式展现给用户，有利于去除错误数据或者对数据进行修正。为了便于系统的维护和可用性评估，进而提供了告警历史查询功能，用户可以通过节点名称、告警类型、开始时间、结束时间等条件对查询结果进行筛选，点击查询按钮，会生成查询结果。每个节点，流程，数据表交换记录都会进行记录，系统可以通过此功能了解到每个节点的流程信息，涉及的交换表，抽取时间，抽取量，发送量，接收数量，解析数量等详细信息。同时，用户还可以利用流程名称对监控结果进行筛选。

(4)统计分析单元包括节点交换统计单元和数据源统计单元。

统计分析单元对交换的业务数据从多种角度进行分析统计，对数据交换的全过程(抽取-发送-接收-入库)进行监控和统计；可对关心的监控信息设置任务，形成报表。可统计某个时间段内某个或所有节点的数据交换情况：发送、接收数据量。可统计某个时间段内某个或所有数据源的数据交换情况：发送、接收数据量等。

节点交换统计单元可以统计各个节点在一定时间内的数据传输情况。用户设置查询条件后，点击查询按钮，则会得到统计信息。点击导出按钮可以将查询结果导出为.xls文件。

数据源交换统计单元是以库为单位，统计各个数据源在一定时间内的数据传输情况。用户设置查询条件后，点击查询按钮，则会得到统计信息。点击导出按钮可以将查询结果导出为.xls文件。

(5)设施管理单元包括服务器注册单元、交换节点管理单元、节点链路管理单元和数据源管理单元。

交换设施单元功能主要实现各交换节点基本信息的配置管理，包括交换节点名称、ip地址、更新时间等；可对节点进行增加、修改、删除等管理工作。同时实现交换数据源基本信息的配置，包括节点名称、数据库类型、驱动类名、链接url、用户名、密码等信息。服务器注册单元可以列举出当前在系统中的服务器，并可以通过节点名称进行查询，同时，还可以新增、修改或删除服务器信息。交换节点管理单元以拓扑图的形式展现和管理各个交换节点的关系。节点链路管理单元实现了对节点间交互链路的新增、查询、修改和删除操作。数据源管理单元实现了对数据源在数据库层级上的的新增、查询、修改和删除操作。

(6)平台动态单元

平台动态单元是将一些动态信息，例如新的接口上线通知等，在页面中依照时间顺序发布出来，以便用户可以实时的掌握最新的情况。用户点击每一条消息名称，可以查看该动态信息的详情。

(7)系统管理单元包括用户管理单元和联系我们。

系统管理单元主要用于系统的正常维护和操作，其中用户管理单元用于管理用户账户，例如用户账户的设置，权限设置等。联系我们单位为用户提供维护地址等。

交通异构信息接入与互操作专用服务系统是针对现有交通信息系统数据来源的跨区域性、跨部门性和跨系统性等问题，实现多源异构交通数据的整合、交换与共享功能，通过相关软硬件的研制，实现了多层级、多区域、多部门的异构数据对接。同时，交通异构信息接入与互操作专用服务系统也可以作为高性能计算节点，实现海量数据分布式处理。