大数据时代下的交通仿真

搭建基于互联网平台的在线交通仿真系统，可以通过互联网实时更新和校准交通仿真平台的相关数据和参数，进而实现对现实交通更加逼真的模拟。

（一）“互联网+”的内涵

2015年3月，李克强总理在政府工作报告中提出，“制定‘互联网+’行动计划，推动移动互联网、云计算、大数据、物联网等与现代制造业结合，促进电子商务、‘互联网+工业’和‘互联网+金融’健康发展，引导互联网企业拓展国际市场”。由此，“互联网+”的概念被第一次以官方的形式出现在大众面前。腾讯的主要创办人之一马化腾先生也认为，“互联网+”战略就是利用互联网的平台和信息通信技术，把互联网和各行各业联系起来，在新的领域创造一种新的业态和生态。

简而言之，互联网行业就是互联网和某某传统行业的有机结合，从而产生一种1+1=n的效果。其实，“互联网+”的案例在日常生活中已经遍布各行各业，如“互联网+百货商场”诞生了京东，“互联网+集市”诞生了淘宝，“互联网+红娘”诞生了百合网，“互联网+银行”诞生了支付宝，“互联网+交通”诞生了滴滴出行等。由此看来，人们已经身处互联网的各个角落，成为互联网里面的一个个有效接点，同时也让这个网络越来越大，在全世界范围内畅游无阻。

（二）智慧交通仿真系统的设计

在“互联网+”的大环境下，移动互联技术不仅是传统的应用软件开发，而且需要从业者深入了解各行各业对于App需求的差异性，而在工业App的开发过程中，更是要求从业者熟悉App的工作环境以及相关配套的硬件设备性能。随着ICT（Information Communications Technology，信息通信技术）的发展，智慧交通的应用成为可能。可以设计一个智慧交通仿真系统来模拟现实的交通运行，并且对智慧交通应用场景中的各种功能要素进行分析，结合移动互联技术可以在安卓系统下进行智慧交通App开发。智慧交通系统包含移动互联开发平台、移动互联智能网关、智慧交通仿真沙盘，彼此之间通过WiFi和Zig Bee等不同形式进行连接，组成一套完整的智慧交通仿真系统，其拓扑结构如图5-17所示。

图5-17 智慧交通仿真系统拓扑结构

（三）智慧交通仿真系统功能模块分析

智慧交通仿真系统模拟交通运输行业的交通运行状况进行设计，可以通过传感器模块获取实时更新的交通指标数据，通过Zig Bee网络将数据汇集到智慧交通数据网关，然后发送数据到移动应用开发平台进行显示。智慧交通仿真系统大概可以设计成10个功能模块，具体功能如下：

1.温度传感器模块

温度也是影响人们交通出行的重要因素之一。在温度传感器模块中，可以实时监测并读取智慧交通仿真系统中的空气温度，读取的数据既可以显示在仿真系统中的数码管上，又可以通过Zig Bee网络将数据传递到智慧交通数据网关，供后台监控使用。如果将此功能应用到现实中，就可以提示人们出行是否应增减衣服、携带雨具等。

2.道路环境模拟模块

道路环境在出行中起重要作用。在道路环境模拟模块中可以实时监测湿度数据、CO₂浓度、光照强度等数据。通过这些数据，在模块中提供查询接口，可以设置光照传感器的阀值。如果光照强度太大，会发出报警声，从而使得智慧交通数据网关自动关闭。

3.交通控制信号模块

在现实生活中，交通信号灯控制主要是针对机动车在道路上行驶时或者行人过马路时，遇到交通信号灯的各种状态，交通控制信号模块会提醒车辆或行人应该是等待还是前行的操作。众所周知，车辆或行人遇到红灯时停止，遇到绿灯时前行。在智慧交通仿真系统中，信号灯的控制和实际生活的信号控制保持一致，可以实现智能行驶的模式。在本仿真系统中，有4~6组交通信号灯同时运作，并且互不干扰。私家车或公交车必须按照交通信号灯的指示按规则行驶。遇到双车道的情况，每辆车都按右前方的交通信号灯进行相应操作，与此同时，还要考虑十字路口发生左转、右转的情况。根据车流量、人流量、上下班高峰期等因素，可以对各个路口的交通信号灯间隔时间进行设置，也可以对部分路段突发的车祸进行临时交通管制，并给这些数据提供查询接口。

4.车辆行驶路线控制模块

在仿真系统中，一般车辆默认有4条不同的行驶路线，每次都随机选择其中一条指定路线行驶，包括经过的交通信号灯个数，要行驶的方向，是否进出停车场等。公交车默认一条指定行驶路线，包括经过的交通信号灯个数，要行驶的方向，停靠站台个数和各个站台的停留时间。同时，车辆都要提供位置查询接口，这样可以根据每条线路上交通信号灯个数和距离来选择合适的出行路线，尽可能减少红灯等待时间和避免交通拥堵现象，可以在一定程度上减少耗油量、降低出行成本、缩短出行时间。

5.智能路灯模块

路灯的使用让夜间行驶变得和白天一样容易。本系统中，路灯的控制可以根据光照传感器来进行智能调节，晴朗天气光线好，可以关闭路灯，节省资源；阴天能见度低或者有雾气时，可以打开路灯，提高能见度，降低事故发生率。同时，也可以人为手动控制路灯，作为因自动控制出现故障而影响交通的一个补救措施。

6.智能停车模块

随着家用汽车的逐步增加，停车场和停车位也显得越来越重要。在本仿真系统中，可以模拟车辆驶入、驶出停车场时的落杆和抬杆状态，进行开关闸的控制。若车辆驶出，车辆到达某个特定的位置是开闸，到达另外一个特定的位置是落杆，并且根据车辆在停车场内停留的时间，来计算本次停车所产生的费用，记录车辆出停车场的时间、车牌号、车型等信息。若有车辆进停车场，则到达某个特定的位置是开闸，到达另外一个特定的位置是落杆。同时，记录下车辆进入停车场的开始时间、车牌号等信息。本模块还可以实时显示停车场的总车位和空余车位信息，若车位已满，则要提前发出预警，防止拥堵现象发生。

7.公共交通信息查询模块

公交车辆和公交路线牌是每个城市交通中必不可少的组成部分，在提倡“绿色出行、低碳环保”的今天，乘坐公共交通是一个比较好的选择。在本系统中，每个公交站台“独立”显示，并且实时显示公交站台的环境参数、温度参数、湿度参数、PM2.5参数、CO₂浓度、光照参数等。如果各参数正确，那么交通线路正常运行；如果个别参数出现异常，就要采取相应的措施，在短期内尽可能恢复正常数据，以保证公交线路的正常运行。本模块还可实时显示各公交站台包含几台车、各路公交车距离本站台的距离等公交信息。另外，可以在人流量特别大的站台上安装LED电子屏幕，滚动显示公共交通信息。

8.ETC收费模块

现代交通运输中，ETC在各个道路关卡的使用已经非常普遍，主要原因是ETC为车辆开通了绿色通道，可以不用排队、不用停车，直接进行电子计费刷卡收费，节省了司机的开车时间，方便过往车辆的通行。在本模块中，ETC电子卡包括出口和进口的计费、扣费，出现欠费或者非法消费时会及时报警。除上述功能外，还可以分时段计费，设置各时间段的费率，并及时记录相关信息，提供给查询接口。

9.数据I/O模块

稳定良好的网络环境是智慧交通仿真系统正常运行的重要前提。系统通过RJ45网线进行通信，也可以通过无线WiFi连接通信，由系统通过Socket进行Http链接模拟器设备，并将各种参数发送给模拟器实现实时数据画面的显示。

10.PM2.5传感器模块

PM2.5是衡量一个城市环境质量的重要指标。在本模块中，可以实时监测并读取智慧交通仿真系统中的PM2.5浓度，读取的数据既可以显示在仿真系统中的数码管上，又可以通过Zig Bee网络将数据传递到智慧交通数据网关，供后台监控使用。如果将此功能应用到现实中，那么就可以提示人们出行是否需要进行相应的防护，如戴口罩等。