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基于分布式框架的大规模实时交通指数服务方法与系统.pdf

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  • 文档编号：4564491
  • 上传时间：2018-10-20
  • 格式：PDF
  • 页数：11
  • 大小：585.76KB
    • 摘要
    申请专利号：

    CN201410486663.9

    		 申请日：

    2014.09.22
    公开号：

    CN104282140A

    		 公开日：

    2015.01.14
    当前法律状态：

    授权

    		 有效性：

    有权
    法律详情：

    授权|||实质审查的生效IPC(主分类):G08G 1/00申请日:20140922|||公开
    IPC分类号：

    G08G1/00; H04L29/08; G06F17/30

    		 主分类号：

    G08G1/00
    申请人：

    同济大学
    发明人：

    蒋昌俊; 闫春钢; 陈闳中; 方钰; 石辰杰
    地址：

    200092 上海市杨浦区四平路1239号
    优先权：

    专利代理机构：

    上海天协和诚知识产权代理事务所 31216

    		 代理人：

    叶凤
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    内容摘要

    基于分布式框架的大规模实时交通指数服务方法与系统。系统分为资源层、指数计算层、用户服务层、应用调度层、信息交互与展示层；资源层提供了基础设施资源；指数计算层调用资源层中计算资源的多个计算节点，利用分布式框架处理交通指数数据源数据，经过计算后存储到非结构化数据库中；用户服务层调用资源层存储的用户数据，完成相应的用户服务内容；应用调度层接收信息交互与展示层发送的各类用户请求，调用指数计算层以及用户服务层，完成用户请求，将请求结果反馈给信息交互与展示层。方法包括交通指数实时计算、用户服务接口响应、应用服务请求与分发、信息展示服务四个步骤。本发明为广大出行用户提供更为准确、实用的交通信息服务。

    权利要求书

    权利要求书
    1.  一种基于分布式框架的大规模实时交通指数服务系统，所述系统分为资源层、指数计算层、用户服务层、应用调度层、信息交互与展示层，
    所述资源层提供了服务系统的基础设施资源，包括计算资源、结构化数据库、非结构化数据库以及交通指数数据源。其中，计算资源是实现分布式计算的计算节点、结构化数据库用于存储用户路径等结构化数据、非结构化数据库用于存储发布段交通指数等非结构化数据，交通指数数据源是由交通信息中心提供的实时交通流量数据；
    所述指数计算层调用资源层中计算资源的多个计算节点，利用分布式框架处理交通指数数据源数据，经过计算后存储到非结构化数据库中。该层包括指数更新模块、和守护线程模块，其中：所述指数更新模块，根据守护线程模块的调用完成资源层中存储于结构化数据库中的实时交通流量数据的更新，同时根据存储于结构化数据库中的道路发布段信息，通过多个计算节点组成的分布式集群完成各条道路及各发布段交通指数计算过程，将结果存储于非结构化数据库中。所述守护线程模块，根据资源层交通指数数据源提供的实时数据的更新周期，定时调用指数更新模块更新资源层中数据库中数据，同时监控指数更新模块的运行状态，处理异常信息；
    所述用户服务层调用资源层结构化数据库中存储的用户数据，完成相应的用户服务内容。该层它包括用户管理模块、路径管理模块、数据缓存模块,其中：所述用户管理模块，实现对系统用户的创建、修改、删除等管理工作。所述路径管理模块，实现对于路径信息相关数据的管理。所述数据缓存模块，处理用户路径交通指数信息的缓存数据，防止在一次交通指数数据源更新周期内用户多次请求的重复计算；
    所述应用调度层接收信息交互与展示层发送的各类用户请求，调用指数计算层以及用户服务层，完成用户请求，同时将请求结果反馈给信息交互与展示层。该层它包括指数数据获取模块、用户数据获取模块、服务请求接收与分发模块,其中：
    所述指数数据获取模块，主要包括：
    通用交通指数获取服务：根据具体查询获取单一路段或者发布段的交通指数 信息；
    所述路径指数获取模块，根据维护的路径信息，获取计算后的路径交通指数信息；
    所述用户数据获取模块，根据查询和计算需求获取用户的结构化存储数据，包括用户的账户信息，用户路径信息等；
    所述服务请求接收与分发模块，接收来自信息交互与展示层的用户请求和系统请求，分发到分布式集群节点进行具体的服务处理过程；
    所述信息交互与展示层提供用户基于地图的交通信息指数的实时展示，进行交通指数信息管理。该层它包括地图服务模块、信息展示模块，其中：
    所述地图服务模块，又包括：
    地图展示模块：道路地图放大、缩小、拖动、显示等。
    GIS服务模块：提供地理信息的查询；
    所述信息展示模块，又包括：
    动态路况展示模块：基于交通指数的实时路况(重点路况、指定区域、指定路段)，路况显示采用指数信息结合颜色定量表示路段，红色表示拥塞，黄色表示拥挤，绿色表示畅通；
    交通指数查询模块：提供各个路段及发布段的交通指数实时查询，同时实时给出一定数量的最为拥堵的路段的交通指数信息；
    路径查询模块：提供指定路径的交通指数信息。

    2.  一种基于分布式框架的大规模实时交通指数服务方法，采用上述系统，依次包括交通指数实时计算、用户服务接口响应、应用服务请求与分发、信息展示服务四个步骤，
    步骤1交通指数实时计算，接收资源层交通指数数据源的实时数据分发到由计算资源节点组成的分布式集群进行高性能交通指数计算，将结果保存到非结构化数据库中，
    步骤2用户服务接口响应，接收用户请求信息调用指数计算层以及用户服务层
    步骤3应用服务请求与分发，将用户请求分发到指数计算层和用户服务层取得反馈信息，应用服务请求类型包括发布段指数查询服务、路径指数查询服务、 路径管理服务,
    步骤4信息展示，调用信息交互和展示层展示处理结果，展示服务包括地图服务，Web展示服务。

    说明书

    说明书基于分布式框架的大规模实时交通指数服务方法与系统
    技术领域
    本发明涉及一种交通信息服务。
    背景技术
    目前，以私家车和出租车为代表的个体出行用户逐渐发展成为城市交通的主力军，与公共交通相比，个体用户对于交通信息服务系统的需求更加旺盛。我国十五ITS发展规划已经把面向个体用户的交通服务系统作为试点，重点发展利用大众传媒的交通信息服务系统，体现以人为本的交通理念。
    传统的交通服务信息系统仅能向用户提供拥堵、一般和畅通三种交通态势，这类交通信息对于用户来说缺乏直观性。
    发明内容
    针对现有技术的上述特点，本发明的目的在于提供一种用分布式框架实现的大规模实时交通指数服务方法与系统。
    为达上述目的，本发明采用如下技术方案：
    (1)一种基于分布式框架的大规模实时交通指数服务系统，所述系统分为资源层、指数计算层、用户服务层、应用调度层、信息交互与展示层，
    所述资源层提供了服务系统的基础设施资源，包括计算资源、结构化数据库、非结构化数据库以及交通指数数据源。其中，计算资源是实现分布式计算的计算节点、结构化数据库用于存储用户路径等结构化数据、非结构化数据库用于存储发布段交通指数等非结构化数据，交通指数数据源是由交通信息中心提供的实时交通流量数据。
    所述指数计算层调用资源层中计算资源的多个计算节点，利用分布式框架处理交通指数数据源数据，经过计算后存储到非结构化数据库中。该层包括指数更新模块、和守护线程模块，其中：所述指数更新模块，根据守护线程模块的调用 完成资源层中存储于结构化数据库中的实时交通流量数据的更新，同时根据存储于结构化数据库中的道路发布段信息，通过多个计算节点组成的分布式集群完成各条道路及各发布段交通指数计算过程，将结果存储于非结构化数据库中。所述守护线程模块，根据资源层交通指数数据源提供的实时数据的更新周期，定时调用指数更新模块更新资源层中数据库中数据，同时监控指数更新模块的运行状态，处理异常信息。
    所述用户服务层调用资源层结构化数据库中存储的用户数据，完成相应的用户服务内容。该层它包括用户管理模块、路径管理模块、数据缓存模块,其中：所述用户管理模块，实现对系统用户的创建、修改、删除等管理工作。所述路径管理模块，实现对于路径信息相关数据的管理。所述数据缓存模块，处理用户路径交通指数信息的缓存数据，防止在一次交通指数数据源更新周期内用户多次请求的重复计算。
    所述应用调度层接收信息交互与展示层发送的各类用户请求，调用指数计算层以及用户服务层，完成用户请求，同时将请求结果反馈给信息交互与展示层。该层它包括指数数据获取模块、用户数据获取模块、服务请求接收与分发模块,其中：
    所述指数数据获取模块，主要包括：
    通用交通指数获取服务：根据具体查询获取单一路段或者发布段的交通指数信息。
    所述路径指数获取模块，根据维护的路径信息，获取计算后的路径交通指数信息。
    所述用户数据获取模块，根据查询和计算需求获取用户的结构化存储数据，包括用户的账户信息，用户路径信息等。
    所述服务请求接收与分发模块，接收来自信息交互与展示层的用户请求和系统请求，分发到分布式集群节点进行具体的服务处理过程。
    所述信息交互与展示层提供用户基于地图的交通信息指数的实时展示，进行交通指数信息管理。该层它包括地图服务模块、信息展示模块，其中：
    所述地图服务模块，又包括：
    地图展示模块：道路地图放大、缩小、拖动、显示等。
    GIS服务模块：提供地理信息的查询。
    所述信息展示模块，又包括：
    动态路况展示模块：基于交通指数的实时路况(重点路况、指定区域、指定路段)，路况显示采用指数信息结合颜色定量表示路段，红色表示拥塞，黄色表示拥挤，绿色表示畅通。
    交通指数查询模块：提供各个路段及发布段的交通指数实时查询，同时实时给出一定数量的最为拥堵的路段的交通指数信息。
    路径查询模块：提供指定路径的交通指数信息。
    (2)一种基于分布式框架的大规模实时交通指数服务方法，采用上述系统，依次包括交通指数实时计算、用户服务接口响应、应用服务请求与分发、信息展示服务四个步骤，
    步骤1交通指数实时计算，接收资源层交通指数数据源的实时数据分发到由计算资源节点组成的分布式集群进行高性能交通指数计算，将结果保存到非结构化数据库中，
    步骤2用户服务接口响应，接收用户请求信息调用指数计算层以及用户服务层
    步骤3应用服务请求与分发，将用户请求分发到指数计算层和用户服务层取得反馈信息，应用服务请求类型包括发布段指数查询服务、路径指数查询服务、路径管理服务,
    步骤4信息展示，调用信息交互和展示层展示处理结果，展示服务包括地图服务，Web展示服务。
    本发明首次将交通指数应用到交通服务系统中，通过分布式框架实时计算海量路径的交通指数，通过Web方式实现基于交通指数的交通信息展示，为广大出行用户提供更为准确、实用的交通信息服务。
    交通指数是一种将传统的堵、挤、畅三种交通态势量化，从而使路况的表达更为精准的一种新技术。将交通指数这一新概念拓展到交通指数服务系统中，能够将用户出行路线的拥堵程度通过数学模型加以量化，提供用户直观的交通态势感受。同时，通过高性能计算，能够实时计算海量用户的出行路线，为广大出行 用户提供更为准确、实用的交通信息服务。
    附图说明
    图1：大规模实时交通指数服务系统体系结构示意图
    图2：基于分布式框架的大规模实时交通指数服务方法的技术流程图
    图3：指数分布式计算服务体系
    图4：用户请求分布式处理服务体系
    具体实施方式
    如图1所示，一种基于分布式框架的大规模实时交通指数服务系统，所述系统分为资源层、指数计算层、用户服务层、应用调度层、信息交互与展示层，
    所述资源层提供了服务系统的基础设施资源，包括计算资源、结构化数据库、非结构化数据库以及交通指数数据源。其中，计算资源是实现分布式计算的计算节点、结构化数据库用于存储用户路径等结构化数据、非结构化数据库用于存储发布段交通指数等非结构化数据，交通指数数据源是由交通信息中心提供的实时交通流量数据。
    所述指数计算层调用资源层中计算资源的多个计算节点，利用分布式框架处理交通指数数据源数据，经过计算后存储到非结构化数据库中。该层包括指数更新模块、和守护线程模块，其中：所述指数更新模块，根据守护线程模块的调用完成资源层中存储于结构化数据库中的实时交通流量数据的更新，同时根据存储于结构化数据库中的道路发布段信息，通过多个计算节点组成的分布式集群完成各条道路及各发布段交通指数计算过程，将结果存储于非结构化数据库中。所述守护线程模块，根据资源层交通指数数据源提供的实时数据的更新周期，定时调用指数更新模块更新资源层中数据库中数据，同时监控指数更新模块的运行状态，处理异常信息。
    所述用户服务层调用资源层结构化数据库中存储的用户数据，完成相应的用户服务内容。该层它包括用户管理模块、路径管理模块、数据缓存模块,其中：所述用户管理模块，实现对系统用户的创建、修改、删除等管理工作。所述路径管理模块，实现对于路径信息相关数据的管理。所述数据缓存模块，处理用户路 径交通指数信息的缓存数据，防止在一次交通指数数据源更新周期内用户多次请求的重复计算。
    所述应用调度层接收信息交互与展示层发送的各类用户请求，调用指数计算层以及用户服务层，完成用户请求，同时将请求结果反馈给信息交互与展示层。该层它包括指数数据获取模块、用户数据获取模块、服务请求接收与分发模块,其中：
    所述指数数据获取模块，主要包括：
    通用交通指数获取服务：根据具体查询获取单一路段或者发布段的交通指数信息。
    所述路径指数获取模块，根据维护的路径信息，获取计算后的路径交通指数信息。
    所述用户数据获取模块，根据查询和计算需求获取用户的结构化存储数据，包括用户的账户信息，用户路径信息等。
    所述服务请求接收与分发模块，接收来自信息交互与展示层的用户请求和系统请求，分发到分布式集群节点进行具体的服务处理过程。
    所述信息交互与展示层提供用户基于地图的交通信息指数的实时展示，进行交通指数信息管理。该层它包括地图服务模块、信息展示模块，其中：
    所述地图服务模块，又包括：
    地图展示模块：道路地图放大、缩小、拖动、显示等。
    GIS服务模块：提供地理信息的查询。
    所述信息展示模块，又包括：
    动态路况展示模块：基于交通指数的实时路况(重点路况、指定区域、指定路段)，路况显示采用指数信息结合颜色定量表示路段，红色表示拥塞，黄色表示拥挤，绿色表示畅通。
    交通指数查询模块：提供各个路段及发布段的交通指数实时查询，同时实时给出一定数量的最为拥堵的路段的交通指数信息。
    路径查询模块：提供指定路径的交通指数信息。
    如图2所示，一种基于分布式框架的大规模实时交通指数服务方法，计算并 整合交通指数信息用以提供大规模实时交通指数服务，具体步骤包括：
    步骤1：系统启动。首先启动各个计算资源节点，初始化数据库，形成服务集群；
    步骤2：服务开始，输入网址，请求网页。用户首先输入交通指数服务的网址，进入网站页面；
    步骤3：启动指数计算守护线程。进行交通指数更新的定时调度；
    步骤4：交通指数数据源更新。完成资源层中存储于结构化数据库中的实时交通流量数据的更新；
    步骤5：交通指数计算。通过分布式集群完成各条道路及各发布段交通指数计算过程，将结果存储于分布式数据库中；
    步骤6：用户选择服务。用户选择发布段指数查询服务、路径指数查询服务、路径管理服务等；
    步骤7：用户服务请求分发。将用户请求按照负载均衡的方式分发到服务集群的各个节点中进行指数数据及用户数据的获取；
    步骤8：用户数据获取。按照服务请求需求，返回用户管理相关数据，包括用户信息等；
    步骤9：路径数据获取。按照服务请求需求，返回用户存储的路径信息；
    步骤10：指数数据获取。按照服务请求需求，调用指数计算服务，获取相关指数信息数据；
    步骤11：缓存数据。按照指数更新的周期将每次服务请求的返回数据进行缓存；
    步骤12：地图服务获取。按照服务请求需求，返回指定区域的路网地址数据；
    步骤13：动态路况展示。根据服务请求返回数据，采用指数信息结合颜色定量展示方式，显示交通指数的实时路况；
    步骤14：交通指数查询展示。根据服务请求返回数据，展示指定查询的交通指数信息，同时实时给出一定数量的最为拥堵的路段的交通指数信息；
    步骤15：路径指数展示。根据服务请求返回数据，展示路径指数信息；
    步骤16：服务结束。
    本发明中对于交通指数进行分布式计算的步骤如图3所示，具体步骤包括：
    步骤1：获取数据源。获取交通指数数据源信息；
    步骤2：数据源存储。交通指数原始数据解包后存入结构化数据库；
    步骤3：更新指数。更新交通指数信息数据；
    步骤4：指数计算和存储。通过分布式集群完成各条道路及各发布段交通指数计算过程，将结果存储于非结构化数据库中。
    本发明中对于用户请求进行分布式处理的步骤如图4所示，具体步骤包括：
    步骤1：用户连接。用户请求不同指数服务；
    步骤2：请求分发。将用户请求按照负载均衡的方式分发到服务集群的各个节点；
    步骤3：Web服务响应。通过Web服务器对用户服务请求进行相应；
    步骤4：获取指数数据、用户数据、地图。通过指数计算层和用户服务层获取请求所需的交通指数数据以及用户数据，通过信息交互与展示层获取请求所需地图数据。

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