基于智慧城市的大数据分析方法与流程

本发明涉及大数据技术领域，具体是一种基于智慧城市的大数据分析方法。

背景技术：

智慧城市起源于传媒领域，是指利用各种信息技术或创新概念，将城市的系统和服务打通、集成，以提升资源运用的效率，优化城市管理和服务，以及改善市民生活质量。

大数据是指无法在一定时间范围内用常规软件工具进行捕捉、管理和处理的数据集合，是需要新处理模式才能具有更强的决策力、洞察发现力和流程优化能力的海量、高增长率和多样化的信息资产。

现有社会中，智慧城市的发展存在以下问题：

1、城市交通的拥堵导致出行的不便，而城市的拥堵大多是上下班高峰期和节假日，随着生活水平的提高，节假日出行旅游成了常态，现有的交通出行系统只能够预知当前当时的道路拥堵情况，无法对未来的道路拥堵情况进行预知，使得用户无法确认自己的行程；

2、现有的道路交通状态，在消防车辆、救护车辆以及警用车辆在出警或者进行救助时，道路的拥堵会浪费较多的时间，会给救助带来较大的麻烦，会浪费宝贵的时间；

3、出行者无法得知目的地是否有车位可以供给自己停车，当前往目的地之后，往往需要花费大量的时间等待或者寻找车位；

所以，人们急需一种基于智慧城市的大数据分析系统及其方法来解决上述问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种基于智慧城市的大数据分析系统及其方法，以解决现有技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于智慧城市的大数据分析系统，该大数据分析系统包括数据采集模块、控制模块、指令执行模块、远程通讯模块和数据存储模块；

所述数据采集模块通过远程通讯模块与控制模块连接，所述控制模块通过远程通讯模块分别与指令执行模块和数据存储模块连接；

该大数据分析系统还包括客户端；

所述客户端与数据采集模块和控制模块之间均通过远程通讯模块连接；

所述客户端为一种移动设备，例如：手机、ipad、电脑等；

所述客户端用于对整个系统的计算数据进行显示，以及用于对整个系统进行操控。

根据上述技术方案，所述数据采集模块包括雷达传感器、雨量传感器和数据上传单元；

所述雷达传感器、雨量传感器和数据上传单元均通过远程通讯模块与控制模块连接；

所述雷达传感器安装在交通路口，用于对道路不同时间段的车流量进行检测，作为可以为智慧城市的发展进行分析的大数据，所述雨量传感器同样安装在交通路口，用于对道路的实时降雨量进行检测，作为影响交通路口车流量的因素和变量，所述数据上传单元用于连接城市的智能网络设备，用于上传基于智慧城市建设的相关信息，例如：消防报警信息、事故地点信息、车库车位余量信息等。

根据上述技术方案，所述控制模块包括可编程控制器、数据处理单元和时间记录单元；

所述可编程控制器分别与数据处理单元和时间记录单元连接，所述可编程控制器通过远程通讯模块分别连接指令执行模块和数据存储模块；

所述可编程控制器用于对整个系统进行编程控制，实现对系统的智能控制，所述可编程控制器还用于与第三方数据库连接，用于为出行车辆规划最佳出行路线，所述数据处理单元用于对数据采集模块所采集的大量数据进行处理和计算，还用于对数据存储模块中存储的大量数据进行处理和计算，所述时间记录单元用于时时刻刻记录时间，作为数据处理单元各项处理和计算的基础，所述时间记录单元记录的时间记为t。

根据上述技术方案，所述远程通讯模块包括zigbee通讯单元、无线通信网络和gps定位单元；

所述zigbee通讯单元用于数据采集模块与控制模块之间、控制模块与指令执行模块和数据存储模块之间的无线通讯，所述无线通信网络用于控制模块与客户端之间和客户端与数据采集模块之间的无线通信，所述gps定位单元安装在消防车、救护车和警车上，用于对消防车、救护车和警车的实时位置进行定位。

根据上述技术方案，所述指令执行模块包括语音播报单元、扩音扬声器和红绿灯控制器；

所述语音播报单元与可编程控制器连接，所述语音播报单元与扩音扬声器连接，所述红绿灯控制器与可编程控制器连接；

所述语音播报单元安装在道路两旁，用于语音播报提醒道路上的车辆注意给消防车辆、救护车辆和警用车辆避让处一条快速通道，例如：“应急车辆路过，注意紧急避让出绿色通道”之类的话术，所述扩音扬声器用于将语音播报单元的语音扩大，使得可以以更大的声音提醒道路行驶的车辆注意避让，所述红绿灯控制器用于当应急车辆到达路口时，控制交通灯，使得应急车辆可以快速安全的通过路口，减少交通事故发生的概率，当应急车辆驶离路口之后，所述红绿灯控制器控制交通灯恢复正常。

根据上述技术方案，所述数据存储模块包括数据存储单元、存储数据库和数据调取单元；

所述数据存储单元与可编程控制器连接，所述数据存储单元的输出端连接存储数据库的输入端，所述存储数据库的输出端连接数据调取单元的输入端，所述数据调取单元的输出端连接可编程控制器的输入端；

所述数据存储单元用于将数据采集模块所采集并通过控制模块处理之后的数据存储进入存储数据库中，便于之后的调取和使用，所述存储数据库用于对数据采集模块所采集并通过控制模块处理之后的数据进行存储和保存，所述数据调取单元用于对存储数据库中的数据进行调取和应用，使得可以利用存储数据库中存储的大数据对智慧城市的建设进行分析和处理。

一种基于智慧城市的大数据分析方法，该大数据分析方法包括以下步骤：

s1、利用数据采集模块进行相关数据的采集和上传；

s2、利用控制模块对采集和上传的数据进行计算和处理；

s3、利用远程通讯模块将计算和处理结果传输至客户端进行显示；

s4、利用数据处理单元计算和规划最佳应急车辆行驶路线；

s5、所述控制模块将计算和规划的结果利用zigbee通讯单元传输至指令执行模块；

s6、控制模块将所有数据通过zigbee通讯单元传输至数据存储模块进行存储。

根据上述技术方案，所述步骤s1-s6中，所述数据采集模块利用雷达传感器对路口的车流量进行实时检测，所述雷达传感器检测的路口的实时车流量为x，所述雨量传感器对路口的降雨量进行实时检测，所述雨量传感器检测的路口的实时降雨量为y，所述数据上传模块实时上传各个车库的车位余量z，所述客户端上传客户出行的时间和地点，所述数据上传模块还用于上传用户的出行信息、求助应急车辆的信息，例如：消防车辆的求助、救护车辆的求助、警用车辆的求助等，所述数据采集模块采集相关信息之后，所述控制模块利用算法对数据采集模块所采集的数据进行计算和处理，并通过远程通讯模块将计算和处理的结果传输至客户端进行显示，供给客户知晓；

所述控制模块还根据与第三方数据库的连接，以及数据上传单元所上传的求助应急车辆的信息，计算和规划出最佳行驶路线，所述控制模块根据最佳行驶路线，通过远程通讯模块将信息传输至指令执行模块，所述指令执行模块根据控制模块传输的信息进行操作，所述控制模块再利用远程通讯模块将所有的数据利用数据存储单元存储进入存储数据库中，方便后期的调取和使用。

根据上述技术方案，所述客户利用客户端输入的出行时间为t，所述客户出发地与目的地之间的距离为l，所述数据调取模块根据控制模块规划的出行路线从存储数据库中调取对应路线和每天对应时间点t以往的每一个路口车流量集合q1＝{x1,x2,x3,…,xn}、q2＝{x11,x22，x23,…,x2n}、…、qn＝{xn1、xn2、xn3、…、xnn}，从中取出车流量最大的集合qi＝{xi1、xi2、xi3、…、xin}进行计算，根据公式：

其中为该集合该时间点的平均车流量；

当时，表明时间点t时道路交通较为拥堵，不建议出行；

当时，表明时间点t时道路交通情况良好，建议出行，并且，利用数据调取单元从存储数据库中调取该段路线在该时间点行驶所需要花费的时间平均时间

所述数据调取单元从存储数据库中调取每年或者每月或者每星期时间的车库车位余量信息，组成集合p＝{z1,z2,z3,…,zn}

此时根据公式：

其中表示客户行程中时间点，目的地对应车库的车位余量；

当时，表明目的地车库车位余量不足，不建议出行；

当时，表明目的地车库车位余量充足，建议出行。

根据上述技术方案，所述数据上传单元上传应急车辆求助信息，所述控制模块根据信息以及第三方数据规划出最佳行驶路线，所述控制模块通过zigbee通讯单元将信号传输至行驶路线上的指令执行模块，所述语音播报单元和扩音扬声器进行语音播报，所述gps定位单元对应急车辆的位置进行定位；

当应急车辆距离路口的距离s≤c时，所述红绿灯控制器控制路口交通指示灯全部亮红灯；

当应急车辆距离路口的距离s＞c时，所述红绿灯控制器控制路口交通指示灯回复正常工作；

有助于应急车辆最快速的达到救助现象进行相关工作。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、根据用户对出行时间点的设定，数据调取单元从存储数据库进行数据的调取，并利用公式进行计算，可以准确的预测用于设定的时间点的道路的拥堵情况，并给出相应的建议，有助于用户根据道路拥堵情况选择是否在当天该时间点出行，可以有效的预防出行遇上交通拥堵，可以有效的改善道路拥堵情况，根据自行情况选择分流出行，有利于智慧城市的建设。

2、利用数据上传单元实时上传车库车位余量，并根据用户设定的目的地实时确认目的地车库的车位余量，并且根据用户行程的到达时间确认车库车位余量，有助于用户了解到达目的地时是否有车位可以供给自己停车，可以有效的避免客户到达目的地时没有车位导致时间的浪费，有助于减少客户寻找车位和等待车位所花费的时间，可以有效的提高用户的出行体验。

3、设置有gps定位单元和指令执行模块，利用gps定位单元对应急车辆的位置进行定位，可以有助于应急车辆在靠近路口时，红绿灯控制器控制交通指示灯亮红灯，有助于应急车辆及时快速的通过路口，同时，利用指令执行模块的语音播报单元和扩音扬声器，可以有效的提醒道路上行驶的车辆及时的避让出一条绿色通道，供给应急车辆使用，可以有效的缩短应急车辆前往救助地点所花费的时间，可以为救助赢取宝贵的时间。

附图说明

图1为本发明一种基于智慧城市的大数据分析系统模块组成的结构示意图；

图2为本发明一种基于智慧城市的大数据分析系统模块连接的结构示意图；

图3为本发明一种基于智慧城市的大数据分析方法步骤的结构示意图；

图4为本发明一种基于智慧城市的大数据分析方法道路拥堵分析的流程示意图；

图5为本发明一种基于智慧城市的大数据分析方法应急车辆避让的流程示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。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前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1-2所示，一种基于智慧城市的大数据分析系统，该大数据分析系统包括数据采集模块、控制模块、指令执行模块、远程通讯模块和数据存储模块；

所述数据采集模块通过远程通讯模块与控制模块连接，所述控制模块通过远程通讯模块分别与指令执行模块和数据存储模块连接；

该大数据分析系统还包括客户端，实现客户对整个系统的了解和控制；

所述客户端与数据采集模块和控制模块之间均通过远程通讯模块连接；

所述客户端为一种移动设备，例如：手机、ipad、电脑等；

所述客户端用于对整个系统的计算数据进行显示，以及用于对整个系统进行操控。

所述数据采集模块包括雷达传感器、雨量传感器和数据上传单元；

所述雷达传感器、雨量传感器和数据上传单元均通过远程通讯模块与控制模块连接；

所述雷达传感器安装在交通路口，用于对道路不同时间段的车流量进行检测，作为可以为智慧城市的发展进行分析的大数据，所述雨量传感器同样安装在交通路口，用于对道路的实时降雨量进行检测，作为影响交通路口车流量的因素和变量，所述数据上传单元用于连接城市的智能网络设备，用于上传基于智慧城市建设的相关信息，例如：消防报警信息、事故地点信息、车库车位余量信息等。

所述控制模块包括可编程控制器、数据处理单元和时间记录单元；

所述可编程控制器分别与数据处理单元和时间记录单元连接，所述可编程控制器通过远程通讯模块分别连接指令执行模块和数据存储模块；

所述可编程控制器用于对整个系统进行编程控制，实现对系统的智能控制，所述可编程控制器还用于与第三方数据库连接，用于为出行车辆规划最佳出行路线，所述数据处理单元用于对数据采集模块所采集的大量数据进行处理和计算，还用于对数据存储模块中存储的大量数据进行处理和计算，所述时间记录单元用于时时刻刻记录时间，作为数据处理单元各项处理和计算的基础，所述时间记录单元记录的时间记为t。

所述远程通讯模块包括zigbee通讯单元、无线通信网络和gps定位单元；

所述zigbee通讯单元用于数据采集模块与控制模块之间、控制模块与指令执行模块和数据存储模块之间的无线通讯，所述无线通信网络用于控制模块与客户端之间和客户端与数据采集模块之间的无线通信，所述gps定位单元安装在消防车、救护车和警车上，用于对消防车、救护车和警车的实时位置进行定位。

所述指令执行模块包括语音播报单元、扩音扬声器和红绿灯控制器；

所述语音播报单元与可编程控制器连接，所述语音播报单元与扩音扬声器连接，所述红绿灯控制器与可编程控制器连接；

所述语音播报单元安装在道路两旁，用于语音播报提醒道路上的车辆注意给消防车辆、救护车辆和警用车辆避让处一条快速通道，例如：“应急车辆路过，注意紧急避让出绿色通道”之类的话术，所述扩音扬声器用于将语音播报单元的语音扩大，使得可以以更大的声音提醒道路行驶的车辆注意避让，所述红绿灯控制器用于当应急车辆到达路口时，控制交通灯，使得应急车辆可以快速安全的通过路口，减少交通事故发生的概率，当应急车辆驶离路口之后，所述红绿灯控制器控制交通灯恢复正常。

所述数据存储模块包括数据存储单元、存储数据库和数据调取单元；

所述数据存储单元与可编程控制器连接，所述数据存储单元的输出端连接存储数据库的输入端，所述存储数据库的输出端连接数据调取单元的输入端，所述数据调取单元的输出端连接可编程控制器的输入端；

所述数据存储单元用于将数据采集模块所采集并通过控制模块处理之后的数据存储进入存储数据库中，便于之后的调取和使用，所述存储数据库用于对数据采集模块所采集并通过控制模块处理之后的数据进行存储和保存，所述数据调取单元用于对存储数据库中的数据进行调取和应用，使得可以利用存储数据库中存储的大数据对智慧城市的建设进行分析和处理。

如图3-5所示，一种基于智慧城市的大数据分析方法，该大数据分析方法包括以下步骤：

s1、利用数据采集模块进行相关数据的采集和上传；

s2、利用控制模块对采集和上传的数据进行计算和处理；

s3、利用远程通讯模块将计算和处理结果传输至客户端进行显示；

s4、利用数据处理单元计算和规划最佳应急车辆行驶路线；

s5、所述控制模块将计算和规划的结果利用zigbee通讯单元传输至指令执行模块；

s6、控制模块将所有数据通过zigbee通讯单元传输至数据存储模块进行存储。

所述步骤s1-s6中，所述数据采集模块利用雷达传感器对路口的车流量进行实时检测，所述雷达传感器检测的路口的实时车流量为x，所述雨量传感器对路口的降雨量进行实时检测，所述雨量传感器检测的路口的实时降雨量为y，所述数据上传模块实时上传各个车库的车位余量z，所述客户端上传客户出行的时间和地点，所述数据上传模块还用于上传用户的出行信息、求助应急车辆的信息，例如：消防车辆的求助、救护车辆的求助、警用车辆的求助等，所述数据采集模块采集相关信息之后，所述控制模块利用算法对数据采集模块所采集的数据进行计算和处理，并通过远程通讯模块将计算和处理的结果传输至客户端进行显示，供给客户知晓；

所述控制模块还根据与第三方数据库的连接，以及数据上传单元所上传的求助应急车辆的信息，计算和规划出最佳行驶路线，所述控制模块根据最佳行驶路线，通过远程通讯模块将信息传输至指令执行模块，所述指令执行模块根据控制模块传输的信息进行操作，所述控制模块再利用远程通讯模块将所有的数据利用数据存储单元存储进入存储数据库中，方便后期的调取和使用。

所述客户利用客户端输入的出行时间为t，所述客户出发地与目的地之间的距离为l，所述数据调取模块根据控制模块规划的出行路线从存储数据库中调取对应路线和每天对应时间点t以往的每一个路口车流量集合q1＝{x1,x2,x3,…,xn}、q2＝{x11,x22，x23,…,x2n}、…、qn＝{xn1、xn2、xn3、…、xnn}，从中取出车流量最大的集合qi＝{xi1、xi2、xi3、…、xin}进行计算，车流量最大的集合代表最拥堵的路口，根据公式：

其中为该集合该时间点的平均车流量；

当时，表明时间点t时道路交通较为拥堵，不建议出行；

当时，表明时间点t时道路交通情况良好，建议出行，并且，利用数据调取单元从存储数据库中调取该段路线在该时间点行驶所需要花费的时间平均时间

所述数据调取单元从存储数据库中调取每年或者每月或者每星期时间的车库车位余量信息，组成集合p＝{z1,z2,z3,…,zn}

此时根据公式：

其中表示客户行程中时间点，目的地对应车库的车位余量；

当时，表明目的地车库车位余量不足，不建议出行；

当时，表明目的地车库车位余量充足，建议出行。

所述数据上传单元上传应急车辆求助信息，所述控制模块根据信息以及第三方数据规划出最佳行驶路线，所述控制模块通过zigbee通讯单元将信号传输至行驶路线上的指令执行模块，所述语音播报单元和扩音扬声器进行语音播报，所述gps定位单元对应急车辆的位置进行定位；

当应急车辆距离路口的距离s≤c时，所述红绿灯控制器控制路口交通指示灯全部亮红灯；当应急车辆距离路口的距离s＞c时，所述红绿灯控制器控制路口交通指示灯回复正常工作；

有助于应急车辆最快速的达到救助现象进行相关工作。

实施例一：

所述客户利用客户端输入的出行时间t为2019年10月10日上午九点，所述客户出发地与目的地之间的距离为l为20km，所述数据调取模块根据控制模块规划的出行路线从存储数据库中调取对应路线和每天对应时间点t为上午九点以往的每一个路口车流量集合q1＝{x1,x2,x3,…,xn}、q2＝{x11,x22，x23,…,x2n}、…、qn＝{xn1、xn2、xn3、…、xnn}，从中取出车流量最大的集合qi＝{120、135、128、116、105}进行计算，根据公式：

其中为该集合该时间点的平均车流量；

时，表明时间点t时道路交通较为拥堵，不建议出行；

设定所述c＝100m，所述gps定位单元和第三方地图数据库连接，并通过客户端进行显示；应急车辆距离路口的距离s≤c＝100m，所述红绿灯控制器控制路口交通指示灯全部亮红灯；

应急车辆距离路口的距离s＞c＝100m，所述红绿灯控制器控制路口交通指示灯回复正常工作；

有助于应急车辆最快速的达到救助现象进行相关工作。

实施例二：

所述客户利用客户端输入的出行时间t为2019年10月10日上午九点，所述客户出发地与目的地之间的距离为l为20km，所述数据调取模块根据控制模块规划的出行路线从存储数据库中调取对应路线和每天对应时间点t为上午九点以往的每一个路口车流量集合q1＝{x1,x2,x3,…,xn}、q2＝{x11,x22，x23,…,x2n}、…、qn＝{xn1、xn2、xn3、…、xnn}，从中取出车流量最大的集合qi＝{96、105、111、85、88}进行计算，根据公式：

其中为该集合该时间点的平均车流量；

表明时间点t时道路交通情况良好，建议出行，并且，利用数据调取单元从存储数据库中调取该段路线在该时间点行驶所需要花费的时间平均时间为25min；所述数据调取单元从存储数据库中调取每年或者每月或者每星期时间的车库车位余量信息，组成集合p＝{12,15,6,12,10}

此时根据公式：

其中表示客户行程中时间点，目的地对应车库的车位余量；

表明目的地车库车位余量充足，建议出行。

设定所述c＝100m，所述gps定位单元和第三方地图数据库连接，并通过客户端进行显示；

应急车辆距离路口的距离s≤c＝100m，所述红绿灯控制器控制路口交通指示灯全部亮红灯；

应急车辆距离路口的距离s＞c＝100m，所述红绿灯控制器控制路口交通指示灯回复正常工作；

有助于应急车辆最快速的达到救助现象进行相关工作。

实施例三：

所述客户利用客户端输入的出行时间t为2019年10月10日上午九点，所述客户出发地与目的地之间的距离为l为20km，所述数据调取模块根据控制模块规划的出行路线从存储数据库中调取对应路线和每天对应时间点t为上午九点以往的每一个路口车流量集合q1＝{x1,x2,x3,…,xn}、q2＝{x11,x22，x23,…,x2n}、…、qn＝{xn1、xn2、xn3、…、xnn}，从中取出车流量最大的集合qi＝{96、105、111、85、88}进行计算，根据公式：

其中为该集合该时间点的平均车流量；

表明时间点t时道路交通情况良好，建议出行，并且，利用数据调取单元从存储数据库中调取该段路线在该时间点行驶所需要花费的时间平均时间为25min；所述数据调取单元从存储数据库中调取每年或者每月或者每星期时间的车库车位余量信息，组成集合p＝{6,3,6,7,2}

此时根据公式：

其中表示客户行程中时间点，目的地对应车库的车位余量；

表明目的地车库车位余量不足，不建议出行。

设定所述c＝100m，所述gps定位单元和第三方地图数据库连接，并通过客户端进行显示；

应急车辆距离路口的距离s≤c＝100m，所述红绿灯控制器控制路口交通指示灯全部亮红灯；

应急车辆距离路口的距离s＞c＝100m，所述红绿灯控制器控制路口交通指示灯回复正常工作；

有助于应急车辆最快速的达到救助现象进行相关工作。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。