智能網聯車數據中心設計與實現

崔岳 黃華 張明星

摘要：隨著新能源車的普及以及自動駕駛技術的到來，車聯網建設也成為了一項重要內容。智能網聯車數據中心建設是車聯網建設的主要內容之一。本文首先概述了智能網聯車數據中心，然后介紹了數據中心和服務中心建設要點，最后分別介紹了數據中心各組成部分。

關鍵詞：數據中心;智能網聯車;車聯網

中圖分類號：U46 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2018）12-0151-02

0 引言

隨著全球汽車產量、保有量的不斷增長，能源、環境、安全以及交通擁堵所帶來的問題日益凸顯。在這一大背景下，通信、交通、汽車三大產業融合發展，智能化、信息化、低碳化也成為汽車行業公認的發展方向，智能網聯汽車既是三大產業的融合產物，也是汽車產業自身 “三化”發展的重要產品。汽車是交通的一部分，對于智能汽車與智慧交通的技術與產業的發展，美、日、歐都已先行一步，紛紛將智能網聯汽車與協作式交通系統的發展提升至國家戰略高度。在我國，工信部等部委也在積極行動，正在制定智能網聯汽車與智慧交通的技術路線圖與產業發展戰略[1]。

信息時代的到來以及物聯網、云計算、大數據等新興產業快速發展，數據呈現爆炸式增長，數據中心建設成為大勢所趨。作為海量數據的載體，全球及中國數據中心行業也步入了飛速發展的新階段[2]。

1 智能網聯車數據中心概述

智能網聯汽車即是指搭載了先進的車載傳感器、控制器、執行器等裝置，并融合現代通信與網絡技術，實現車與人、車、路、云等智能信息交換、共享，具備復雜環境感知、智能決策、協同控制等功能，可實現“安全、高效、舒適、節能”行駛，并最終可實現替代人來操作的新一代汽車。

數據中心是指在網絡基礎上對數據進行計算、存儲、傳輸等任務的場所[3]。智能網聯車數據中心則需要將車輛運行過程中產生的多源數據進行整合以便進一步分析。智能網聯車數據中心的優勢在于數據中心能夠融合多源數據，做到集中存儲、管理、分析。

目前，發達國家的數據中心發展熱點集中在數據中心整合和能效提升。減少數據中心數量和提高服務器利用率能夠有效減少運營成本。我國近些年數據中心建設較快，但基礎薄弱，出現了各種亟待解決的問題，包括標準規范制定、PUE計算、數據中心設計、空調設備性能、耗水量、人才培養等[4][5]。

2 數據中心建設與服務中心建設

數據中心是智能網聯車測試場建設的核心之一，用于測試場內的測試車輛和設備的測試和數據的存儲、管理和分析。通過對數據的處理分析可獲得智能網聯汽車與智慧交通相關設備的實際性能表現和在安全、節能、高效方面的實際效能，為產品開發提供依據，為標準規范和政府政策制定提供參考，更好的服務于智能網聯汽車與智慧交通產品的技術開發和測試。

根據測試場內布設的智能設備以及要實現的測試功能，數據與服務中心包含以下幾個方面的功能：智能交通管控、路側設備管控、車輛控制、行人設備管控、應用平臺以及大數據處理。

數據中心的建設要遵照機房建設標準，對供配電系統、空調系統、設備監控系統、消防報警系統、防雷接地系統、安防系統等各系統進行合理規范。其中，核心設備供電系統必須達到一類供電標準，即必須建立不間斷供電系統;空調系統要保持機房內相對穩定的溫度和濕度，使機房內的各類設備保持良好的運行環境，確保系統可靠、穩定運行;其它系統對保障服務中心的安全穩定運行也必不可少，在建設時要依據相關規范設計。

為保證運行的穩定性，需在數據運行中心與備份中心分別部署系統，以達到數據互備份的目的。中心內部通信采用GB級局域網，中心之間采用光纖連接。系統需配備的設備包括相關網絡設備、運維管理服務器、設備監控服務器、存儲設備以及進行監控和安全保障等相關必要設備與軟件，以便為系統實現信息處理提供支撐。

服務中心內的各項管控功能的實現需要應用服務平臺作為支撐，平臺能監控測試場內的智能交通設備，進行測試場內道路交通流量監控與分析、各項路側設備管控、在測試場內所有安裝了測試設備的車輛運行狀態的管控、以及安裝了穿戴設備的模擬假人等設備的管控。控制中心內的應用平臺還可以與交通、公安等部門的監管平臺聯動并與各類企業級車聯網平臺實現互聯互通，還可以進行充電站狀態監控及最優充電站推薦。

服務系統部署的重點在于采取有效措施維護系統的穩定運行，包括各個應用系統、運行環境、網絡系統、主機及存儲系統、安全系統等的配置、運行維護、故障檢測、升級、恢復等。

3 數據服務平臺建設內容

3.1 數據與服務中心總體架構

數據與服務中心由數據采集系統、數據分析系統、數據監控系統、數據發布系統構成，具體架構圖如圖1。

3.2 數據與服務中心系統

3.2.1 數據采集系統

數據采集系統包括多種終端設備。這些終端設備實時地將傳感器采集的數據通過通信網絡傳輸給數據中心。數據采集是將車輛的運行數據采集到平臺側，為平臺側進行車聯網數據分析和業務開展提供基礎。車機數據采集包括以下數據：

位置數據：車輛在啟動后，設備會周期性的上報位置信息，根據位置信息，應用能夠實時獲取到車輛的當前位置。這些上報的位置信息保存后，可以為后續查看軌跡提供基礎數據，同時用戶還可以在上報周期外主動查詢車輛的實時位置。

CAN總線數據：應用可以通過獲取到的總線參數得到車輛的實時狀態、故障信息和油耗信息等，便于用戶掌握車輛的實時狀況。

事故疑點信息：車輛發生事故后，管理員或者司機可以獲取車輛事故發生前指定時間內的一些必要信息，比如車速和車輛狀態信號等。

事件數據：車輛超速告警、異常事件等信息都可以通過該消息上報，應用針對上報的信息對用戶呈現車輛的事件和告警。

統計數據：油耗、里程等信息可以通過統計信息進行上報，應用把統計數據呈現給用戶。

3.2.2 數據分析系統

從數據采集系統中采集到云平臺資源池后，數據分析系統就可以進行數據分析。數據分析系統包含實時分析和離線分析兩部分，以適應不同的業務需求。實時計算引擎采用Storm計算框架，使用Kafka對實時消息流傳輸和處理，實時的分析交通流量數據，做到及時精準地疏解交通。對采集到的離線數據之后進行數據清洗之后就可以對其智能建模。結合多種數據建模方法進行建模能達到較好的效果。通過數據模型分析駕駛行為軌跡，識別客戶是否存在營運車購買非營運車保險，客戶是否存在參與專車等行為。離線計算引擎采用Spark計算框架，每日凌晨會對一天采集到的數據做自動化統一分析，并將分析結果存儲在HDFS中。使用Spark提供的機器學習庫，可以方便的應用于系統各功能模塊做數據建模分析。如對駕駛員駕駛行為分析可以應用于保險理賠中。通過碰撞瞬間的拍攝視頻和相片，可第一時間預判事故的真實性。比如碰撞瞬間來回倒車，在空曠的事發地急加速急減速，或者事故發生前2個小時在酒吧一條街停留等等。通過數據分析進一步調查舉證，可有效的識別欺詐，做到風險控制的功能。

3.2.3 數據監控系統

監控系統是整個IT架構中的重中之重，小到故障排查、問題定位，大到業務預測、運營管理，都離不開監控系統。監控系統基于地理信息系統GIS、衛星定位系統GPS和4G移動通信網相關技術，實時對車輛進行位置監控和數據監控。GIS能實時顯示車輛當前所在位置以及追蹤車輛行駛軌跡。

3.2.4 數據發布系統

數據發布系統對接于各類數據終端應用系統。如借助車載短距離通信技術，路側節點將道路限速、限行、信號燈狀態等遠距離傳輸到車載終端。車載終端根據這些信息對駕駛員產生超速提醒，直行提醒等提示信息，從而增加駕駛的舒適性，降低交通安全風險。還比如通過V2I能實時獲取車輛個體的運行狀態信息，并能通過速度引導實現車輛與交通控制系統之間的動態交互，為交通信號的協同控制提供了新的數據源和技術手段。交通信號協同控制能有效降低交叉口平均延誤和停車次數。交通信息與路線推薦應用場景通過計算密集的車輛信息得出路況，并可以對車輛提供推薦優化路線，避開擁堵路段。

4 結語

本文介紹了一種智能網聯車數據中心設計與實現方法。開發協同數據中心系統，實現海量數據匯聚，通過對大數據的挖掘與利用，充分發揮數據價值，實現路網管理決策科學化、出行服務精細化、駕駛體驗的智能化、應急救援高效化，同時能夠對路側設備、車載終端進行監控和管理，支撐對車路協同的應用。建設一個能夠支撐各類設備的協同數據中心，提供存儲、計算、大數據分析、網絡監控等功能。通過對車輛行駛數據的積累得到的大量車輛軌跡數據，應用大數據技術對車路協同應用場景的歷史數據進行分析，不斷優化模型算法，提升車路協同系統的智能化水平。

參考文獻

[1]殷平.數據中心研究（1）：現狀與問題分析[J].暖通空調，2016，46（08）：42-53.

[2]中國信息通信研究院，開放數據中心委員會.數據中心白皮書（2018）.

[3]李步宵.綠色數據中心的設計與實現[J].通訊世界，2018（08）：25-26.

[4]劉術文.數據中心管理現狀及發展趨勢[J].中小企業管理與科技（上旬刊），2015（09）：50.

[5]余侃.云計算時代的數據中心建設與發展[J].信息通信，2011（06）：100-102.

Design and Implementation of Intelligence Connected Vehicles Data Center

CUI Yue，HUANG Hua，ZHANG Ming-xing

（China Transinfo Technology Co.， Ltd，Beijing? 100085）

Abstract：With the popularity of new energy vehicles and the advent of autonomous driving technology， the construction of vehicle networking has also become an important content. The construction of the intelligence connected vehicle data center is one of the main contents of the internet of vehicles construction. This article first outlines the intelligence connected vehicle data center， then introduces the construction points of data center and service center， and finally introduces the data center components.

Key words：data center;intelligence connected vehicle;internet of vehicles