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智能交通与云计算结合

IT S是交通和计算机融合的产物。近来交通和计算机技术都发生了很大的变化。交通方面随着欧盟、北美、东亚区域经济一体化的推进 以上各区域内的交通物流一体化的步伐越来越快。与这种趋势相适应信息大集中模式的云数据中心的建设成为必然的选择。计算机技术方面 “云计算”模式的出现为计算中心的建设提供了新的思路。本文将两者的最新发展结合提出“智能交通云”的概念。并以【交通卡数据交换中心】和【货物和集装箱RFID数据交换中心】为例加以说明。

一概要

1.1经济背景区域物流一体化

战后以德国和法国为核心欧洲启动了一体化的进程。 目前欧洲一体化已经在政治、经济、文化教育等领域取得硕果。随后以美国、加拿大为核心 启动了北美一体化的进程。而最近的区域一体化的热点就是日本所积极倡导的以中日为核心的东亚一体化进程。尤其是在日本鸠山由纪夫首相上任以后提出“脱欧入亚”构建东亚新秩序。最近日本政府更是派出643人之多的代表图访华这一走向尤其引人注目。

尽管在政治上 东亚一体化还面临诸多复杂的难以解决的问题但是在经济上东亚一体化已经是大势所趋。尤其是交通物流领域 比如最近中韩的海底隧道、 中国到东亚的高速公路和高速铁路的延伸更成为东亚各国官方和民间机构所关注、研究的重点。

每个区域一体化的合作国家中间总是存在双子星类似的核心国家。欧盟的双子星是德法不言而喻东亚的双子星就是中日。伴随着一体化的进展合作会越来越密切两者之间的政治隔阂也会逐渐消融。随着政治互信不断加深两者会合力加强对涉及到经济利益的主导权的控制。这集中体现在金融、交通和信息的主导和控制上。

经济可以从不同的角度去阐述某种意义上所谓经济就是资金流、物流、和信息流的一个结果。因此实现了对于三者的控制就掌握了区域一体化的主导权。

比如 目前中国的公路和铁路的延伸计划是各方关注的热点 因为如果中国的公路和铁路能往东南亚延伸那么我们就可以掌握东亚物流的主导权。可是从这一问题上我们同样看出目前的决策规划对“看的见”的公路铁路的重视而对“看不见”的信息的忽视。实际上随着物流运输逐渐由传统物流向现代物流发展两者呈现出越来越强的融合性而且信息的重要性越来越突出。这一点我们可以从金融和信息的发展融合轨迹加以说明。

1.2资金流、物流、信息流融合资金流动、实物流动、信息流动是经济活动主要表现当然还包括人员流动 。探讨一下金融业的信息化建设过程 以及金融监管机构如何通过主导信息的控制和管理来实现对资金流动的监管和控制这对于交通行业的信息化规划和建设具有重要的借鉴意义。

以工商银行为例。工行的某客户需要把某账户的一部分金额转账到工行的另外一个账户那么通过工行

自己的系统就可以完成转账。可是假如工行的账户想转账到建行的账户这就涉及到跨行转账问题。在以前这个过程主要是通过银行票据人工完成的。从上世纪70年代开始。我国的中央银行也就是中国人民银行开始探索通过计算机手段进行跨行转账、支付、清算等问题。经过95年一个先导系统的建设。 目前中国国家现代化支付系统CNAPS ChinaNational Advanced Payment System基本建设完成并为各个商业银行比如工行、建行、农行以及诸多中小银行等提供服务。

CNAPS主要包括大额支付系统、小额批量支付系统、 同城清算系统、银行卡授信系统等等应用。可是它除了为商业银行提供支付清算服务 同时还承担起中央银行很多诸如支持货币政策的实施,防范和控制支付风险,获取行业基础数据等监管功能。

借助于集中处理模式的信息系统 中央银行虽然并不直接涉及吸收存款储蓄、发放贷款等商业银行的具体业务但是通过对信息系统控制实现对整个金融系统的管理和控制。

在一个国家内部各个银行之间的跨行支付清算信息系统掌握的中央银行手里。而国际间的支付清算主要通过S WIFT系统进行。 S WIFT是有美国、加拿大和欧洲银行主导建设的国际银行间清算痛惜系统。该系统在1973年开始建设 目前已经成为国际金融结算的基础性通信网络每天发送的电文多达500万条金额数万亿美元。这也反映出美国在国际金融体系中的主导地位。从中可以看出无论是国内还是国际某国家或者某机构对信息系统的控制级别实际上反映了该国家或者该机构在整个行业里面的控制力。

可以说信息化和金融行业的发展已经是密不可分这也为交通行业的信息建设提供了借鉴和思路。随着交通信息化的发展为了更好的监管交通行业以及全面的把握交通行业的信息 因此建设一个大集中模式的云数据中心就成为交通行业信息化建设的发展方向。

1.3技术背景云计算中心

计算机中心的发展经历了一个“集中⇒分散⇒再集中”的变迁。因此述计算中心的建设之前简单回顾一下计算中心的发展过程。

电子计算机在1945年发明时主要用于军事用途。随着商业公司的加入计算机逐渐从军事应应用推广到商业应用。早期的计算机是一种非常昂贵的设备只有一些大型的商业公司才有财力拥有。即便对于财力雄厚的公司计算机也非常昂贵 由一个用户专享计算机资源是非常浪费的。为了提高利用效率这时候的计算中心的模式是大型机+终端的模式。随着计算机的发展大型机以后相继有中型机、小型机问世但是整个应用的模式还是以大型机、 中型机、小型机为核心的集中式的应用模式。

进入80年代以后 IBM推出个人用计算机PC随着个人电脑的处理能力不断的提高人们发现很多计算中心处理的任务完全可以由个人PC所代替。 因此除了银行、保险、石油等专业领域还在使用大型机以外大多数的商业公司都在使用PC、或者PC服务器来处理。也就是说计算机的使用模式从集中走向了分散。

进入20世纪90年代随着互联网的发展计算中心再次由分散走向了集中。这就是目前计算机应用领域的热点概念——云计算。实质上它是以前的大型机+终端模式的回归只不过现在的云计算中心不再是以前那种物理意义的大型机而是许多个服务器组成的服务器集群。

由于互联网的高速发展这些服务器集群在物理上是分布的但是逻辑上是统一的通过这个统一的虚拟云计算中心为终端提供各种各样的计算和存储服务。就像我们访问新浪网站一样。新浪网站在世界各地拥有上万台服务器但是对最终用户而言新浪网站只有一个。

我们可以把云计算比喻成电网服务器集群比喻成发电站。发电站可以有很多个但是使用者并不关心发电站有几个在哪里就像连上电网就可以用电一样连上云计算网就可以使用云计算中心的各种资源来存贮数据和进行各种各样的运算。

二建设策略集中、共享、服务

在以往的信息系统建设过程中总的模式是 由各省、各地区主导完成。这就造成了各地区彼此隔离的“信息孤岛”。而且由于各地的具有当地特有的因素软件完全复制也是不可能的在示范项目的基础上还要根据当地特点进行二次开发。这就造成资源极大的浪费交通行业的信息化水平也迟迟得不到提高。

在下面将要阐述的【交通卡信息交换和结算中心】以及【货物和集装箱RF ID信息交换中心】的建设中以两个数据交换中心为试点探索一条新的交通信息化建设的思路和模式。下面将从数据集中、数据共享、数据服务三个方面对此加以阐述。

21数据集中

以云计算模式建设云数据中心实现数数据集中存储和处理具有以下优点。l集中建设避免重复投资

由于采用集中建设这就避免了重复建设节约了成本。l安全性

服务器实现了集中管理 由中心统一维护实现了高可靠性和高安全性。l降低初次投入成本

在以往的云数据中心建设中为将来的业务增留空间设备的投资往往高于目前的实际需要。云计算云数

据中心在系统开始建设的时候只需要投入实际需要的计算设备。之后随着服务增的要求随时对设备进行扩充。

2.2数据共享

在实现了数据集中以后这就为数据共享提供了可能。需要强调的是这里所谓共享双方可以访问对方的数据他更多的意义是指双方的合作。这一点是由于云计算中心所具有的“物理分布、逻辑统一”的特点所决定的。

所谓物理分布是指计算中心的资源、设备在物理上是分布的 比如说天津、上海、长沙都可以设置区域的计算中心。这是以往的大型机为核心的计算中心所部具备的特点大型机在物理上是不可分割的但是基于云计算模式的计算中心 由于采用的分布式的计算机集群可以根据需要设置地域的计算中心。 当然金融等行业应用中也可以在机群中设置大型机不过这时候大型机已经融入到整个机群中成为整个机群的一个成员 。

所谓逻辑统一指的是这些计算资源虽然是分散的但是用户在访问这些计算资源的时候不需要意识到这些对使用者而言这些资源是统一的。这种模式最直观的例子就是互联网网站。 比如谷歌(google公司它使用一个由100多万台计算机组成的巨型机群提供服务这些机群分布在世界各地很多个计算中心但是用户完全不需要意识到这一点。

“物理分布、逻辑统一”这就为中心和地方之间的数据合作和数据整合提供了可能。在数据中心信息整合的整体逻辑架构下在地理位置可以采取分布式的部署。 比如长沙面向设置长株潭城市带服务的云数据中心在天津设置面向环渤海带服务的云数据中心。在云数据中心的建设上可以借助地方的资源和力量或者由地方主导。系统建设之初就充分考虑与数据交换中心和整体框架的整合 因此对地方而言它可以和过去一样控制和使用自己的资源而对外部用户而言整个交通行业的信息是统一的这样数据共享就成为自然而然的结果。

2.3数据服务

信息服务数据服务是目前交通行业信息化的方向和重点。那么什么是信息服务呢下面通过日本金融行业行业的一个例子加以说明。

日本银行主要包括下面几种类型的银行一国有政策性银行主要包括日本银行 日本进出口银行和日本发展银行等。二大型商业银行主要代表是三菱东京银行三井银行等。三小型银行主要包括一些农业信用合作社渔业信用合作社和小型城市银

对于大型银行而言它们有实力在全国范围乃至全球范围内建设自己的信息系统为自己开展金融业务服务。对于小型银行而言它们显然不具备实力大规模建设自己的信息系统这就限制了它们的业务发展。可是他们也需要同样的服务面对这种情况 由日本金融厅主导 由日本电信电报公司主持开发了面向中小银行提供信息服务的“共同利用中心”。它的逻辑结构如下。

从图中可以看出系统在“共同利用中心”的逻辑框架下为众多的中小金融机构提供业务系统。 同时设置“数据交换中心”为整个系统内的各中小银行之间提供数据交换服务这样就把众多中小银行的数据资源整合成为一个整体。这就为中小银行的客户带来的便利对中小银行客户而言只要该银行是这个网络的一个成员那么该用户就可以在全国范围内获得银行的服务。

这种做法充分体现了前面论述的“物理分布逻辑统一”的特点。该系统把硬件和软件系统整合以后以“数据服务”的方式向社会提供大大降低了中小银行信息化建设的门槛它们不需要自己投入巨资去购置昂贵的计算机设备也不需要开发复杂的业务处理软件只需要付出一定的信息使用费就可以得到全面的信息服务。对中小银行而言与独立开发和维护一套软硬件系统相比信息建设的费用大大的降低了。因此系统推出以后收到中小银行的广泛欢迎取得了良好的社会效应和经济效应。

由于系统由日本金融厅主导系统软件和硬件的升级维护也集中进行系统建设的水准和质量也获得保障。这种方式改变了过去中小银行系统分散建设水平参差不齐的状况整体提高了中小银行的信息化水平。此外金融厅通过对中小银行信息系统的集中也有效的实现了对中小银行业务的监管控制。

其实在交通领域 同样存在这样的“数据服务”的需求 比如“道路实时监控系统”。在北京的主要路口都安装有摄像头摄像头由交通控制中心集中控制交通控制中心可以随时得到道路的通行情况。可是这样的系统只有北京上海这样的大型城市才有财力去建设和维护对于一些中小城市、县城而言它们就没有这样的财力。这种情快下利用上面提到的逻辑整合的方案 同样可以为中小城市提供“道路监控”的数据服务。该系统的示意图如下。

这种结构同样利用了上面提到的“逻辑整合”的概念。设置在各地的摄像头信息集中到统一的“道路实时监控系统”中来 由于系统是由数据中心负责整合这样对于中小城市而言它们不需要投资建设自己的计算机系统只要把当地的摄像头和此系统相连即可。这样就大大降低了道路实时监控的建设费用。一般的地方都可以负担得起。 同时系统利用公共的因特网和中心连接 由于采用专有的系统这样一般大众也可以得到道路的实时通行情况。改变了目前“道路实时监控系统”不能向社会大众开放的弊端。

以下将通过【交通卡信息交换和结算中心】以及【货物和集装箱RFID信息交换中心】两个具体的实例 阐述如何通过“数据集中”和“服务导向”的模式来建设交通运输云数据中心。

三交通卡信息交换和结算中心

随着储蓄卡、信用卡的推广各类卡片的使用越来广泛。 “刷卡”已经成为人们生活中出行、消费的快捷、便利的支付手段。 目前全国各大城市都在积极建设和推广“城市一通卡”并逐渐把“交通卡”和“金融支付”相融合从而实现公交、地铁、超市购物、小额支付和自来水、供电、煤气等公用事业收费结算等功能为市民生活提供服务和便利。

可是如同交通系统大多数的信息系统一样各地的一卡通同样面临“信息孤岛”的问题。也就是说北京发行的一卡通只能在北京才能做到“一卡通”上海的“一卡通”只能在上海附近有限几个城市通用。全国的城市交通一卡通迫切需要互联互通消除“信息孤岛”实现全国范围内真正的“一卡通”。

下面将沿用在概要部分中论述的“数据集中”和“服务导向”的观点探索这一问题的解决方法。

3 1日本交通卡银行卡互联互通现状

和中国的状况一样 日本的金融行业的信息化电子化水平要领先于交通运输行业 日本的银行卡的发展比交通卡的发展要早一些但是目前两者的发展已经日益融合充分体现了两者的“竞合关系”。因此研究一下日本交通卡和银行卡的现状对于国内的交通卡的发展和建设具有很好的借鉴意义。

在日本地铁和轻轨电车承担了公交交通的绝大部分 因此日本普通市民接触最多的就是轻轨电车交通卡而且多数采用RFID非接触卡。从2001年开始東日本旅客鉄道开始发行Sui ca卡到2009年发卡量已经达到3001万枚。 2006年开始東海旅客鉄道开始发行TOICA卡。 2007年开始北海道旅客鉄道发行K it ac a卡。上述以外还有很多地铁公司发行了各种各样的乘车卡。卡的功能也基本类似。

上述各种卡是有各地的铁路公司发行的除了作为乘车卡之外还可以在车站内的超市、 自动售货机等购物消费。这些卡发行之初也和国内类似相互不能够通用功能也不够丰富。从2006年开始随着发行卡的公司逐渐增多互联互通被提上议事日程。从2006年开始各个铁路公司的信息集中到日本铁路总公司进行汇总并且和日本的信用卡金融数据系统CAFIS进行数据交换。实现了“交通卡”和“银行卡”的融合可以乘车消费和加油等等极大地拓展了交通卡的使用领域促进了交通卡的发行普及。

32交通卡信息交换和结算中心

为了更好的促进国内家通卡的互联互通交通卡信息交换和结算中心建设思路和上面的日本的互联互通的做法一致在保持区域的独立性的前提下设置数据交换中心为交通卡之间的互联互通提供数据交换服务。此外数据交换中心还和银行之间实现数据交换实现“交通卡”和“银行卡”的融合这就是“交通卡”和“银行卡”的联名卡。 所谓联名卡是和单一用途的卡相对应的概念。 比如说乘车卡加油卡航空里程卡信用卡这些都是单一卡。而联名卡就是上述卡的一个组合。 比如加油卡和信用卡的联名卡就是指石油公司和银行联合发行的卡既可以加油也具备一般信用卡所具备的所有功能。

四 货物和集装箱RFID跟踪识别信息交换中心在国际间区域一体化的进展的同时 国内的省间、城市间区域一体化也在如火如荼的进行。 比如环渤海城市带长株潭城市带长三角城市带等等区域一体化对交通物流的信息集中提出了要求。所谓现代物流指的是将运输、仓储、库存、装卸搬运以及包装等物流活动综合起来的一种新型的集成式管理其任务是尽可能降低物流的总成本为顾客提供最好的服务而物流信息化完成这一切的基础。

根据交通部在2006年的一次调查在交通行业信息系统的建设中 中国远洋集团一家企业就占去了全国交通行业信息化建设30%左右的份额。可见物流运输业对交通信息服务的迫切需求。可是并非所有的企业有中远的实力和规模全国还有很多中小规模的运输物流企业它们没有实力投入巨资建设自己的信息系统。而且就算是以中远的实力面对全球范围内的物流信息的整合 以一个企业的力量同样是不足的。因此就迫切需要比企业、区域更高层面的信息整合。

41日本RF ID信息交换中心现状

随着国际贸易量的急剧增加集装箱运输成为目前国际贸易的主要运输方式之一。每个集装箱具有唯一标识箱号 在整个运输链条中集装箱就是通过箱号识别和管理的。 目前箱号的识别主要通过人工进行出错率高效率低每年给物流运输企业造成很大的损失。

目前人们逐渐采用RF ID射频标签技术来对集装箱进行识别和管理。在集装箱上黏贴RF ID射频标签记录集装箱箱号箱型装载的货物种类和数量等数据。在经过装有识别设备的公路入口铁路入口和港口码头时读写器读取RF ID中间所存储的信息实现集装箱的动态跟踪和管理。用于RF ID的识别准确度高识别速度快有效地降低了人工管理的劳动强度减少了差错率提高了集装箱的运输和进出港速度。

42 RFID跟踪识别信息交换中心建设方案421层次结构

从上面的应用可以看出要提高整个RFID跟踪系统的效率必须把整个物流链条的系统集中起来进行数据交换。否则公路和港口之间不能互联互通系统的效果就会大打折扣。

目前的物流信息交换多采用层次结构分为若干个层次这就每一层都需要设置数据交换机构很容易造成信息孤岛。而且不同的信息中心都要购置计算机硬件开发计算机系统建设成本高。

采用集中模式以后 中间层次的信息中心都被整合到了同一的逻辑框架下层次变得极为简洁而且中间层次的数据中间之间 由数据中心统一负责企业与企业之间各地方之间各港口和海外港口之间的信息互联极大的避免了信息孤岛的出现。

五 总结

目前交通系统的信息化建设往往各省、各地区主导完成这就造成了各地区彼此隔离的“信息孤岛”。虽然交通部所期待的目标是由某省某地区试点建设示范项目积累经验然后推广。然而所谓推广往往是同样的系统在全部范围内的复制设备的重复投资、软件的重复开发在所难免。

集中模式却改变了当前模式的弊端。 比如说“道路实时监控系统” 以往的示范到推广的过程 中小城市也要购置计算机安装软件部署摄像头这样做的成本极其高昂。但是新的模式下从示范项目到推广却变得非常的简单 中小城市只需要在本带道路安装摄像头即可计算机硬件软件的购置维护都不再需要。 由此可见 同样是示范项目推广的模式却发生了巨大的转变 以前的推广是技术和应用方案的推广而现在的推广是产品和服务的推广。

通过“数据集中”为社会提供“数据服务”这样的做法摊薄了成本使之前不具备信息化能力的边远地区也可以获得高水品交通信息化产品和服务。这些交通信息整合推广是由数据中心所主导的并且数据中心在整合国内的硬件资源、软件资源和信息资源以后所推出的产品和服务这是一个省、一个地区所无法组织和提供的。这就整体提高了交通行业的信息化水平。

由于信息集中管理,实现了据共享消除“信息孤岛”现象为交通行业的集中监管、集中控制提供了信息基础。因此信息管理实现集中不仅仅是指资源的集中 同时也是管理的集中和服务的集中 因此可以称之为“服务导向”的“大集中”。