資源整合是實現(xiàn)交通信息和基礎(chǔ)設(shè)施共享的惟一途徑。通過整合可以最大限度地實現(xiàn)資源共享,盡可能地減少中間環(huán)節(jié),提升效率。
這里的整合主要指物理資源,、數(shù)據(jù)資源及應(yīng)用系統(tǒng)的整合。(如圖1所示)
物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為交通信息資源整合提供了新的可供參考的模式,。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是綜合互聯(lián)網(wǎng)技術(shù),、傳感技術(shù)、射頻標(biāo)簽,、人工智能,、無線數(shù)據(jù)通信等,用于構(gòu)造實現(xiàn)物品(商品)能夠彼此進行“交流”的分布式計算環(huán)境,,實現(xiàn)物品(商品)的自動識別和信息的互聯(lián)與共享,。物聯(lián)網(wǎng)概念將改變?nèi)藗冮L期以來所形成的對于物理基礎(chǔ)設(shè)施和IT基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)難以協(xié)調(diào)、不同種類IT基礎(chǔ)設(shè)施資源難以整合和共享的觀念和現(xiàn)狀,。
基于物聯(lián)網(wǎng)在此方面的優(yōu)勢,,本文在此探討一種基于代理模式的物聯(lián)網(wǎng)概念和技術(shù)的交通信息與基礎(chǔ)設(shè)施資源共享的模型。
1代理模型
代理技術(shù)起源于20世紀的分布式人工智能的研究,,代理技術(shù)強調(diào)軟件的分布性,、自治性和智能性,通常用來構(gòu)建大規(guī)模的分布式軟件系統(tǒng),。軟件代理是模型化的復(fù)雜軟件系統(tǒng)的高級抽象,,展示高度的動態(tài)行為。軟件代理是一種復(fù)雜的計算機程序,,采取自治的行為,,協(xié)同應(yīng)用與環(huán)境交互,完成給定的目標(biāo),。代理系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)模式如圖2所示,,中間的連接器也就是系統(tǒng)的消息總線,多個代理和客戶機與它相連接,;控制器則統(tǒng)籌代理的活動,。
1.1實體分析
構(gòu)成物聯(lián)網(wǎng)的實體范圍遠超出了目前互聯(lián)網(wǎng)的范圍。其中重要的一點是物聯(lián)網(wǎng)中包含各種行業(yè)應(yīng)用的儀器儀表,,現(xiàn)有的數(shù)字智能設(shè)備在理論上都可以升級改造為物聯(lián)網(wǎng)中的設(shè)備,。交通管理系統(tǒng)中的各類傳感器、信號控制器,、車載終端連同中心的系統(tǒng)一起都可以成為未來網(wǎng)格系統(tǒng)中的資源,。
表1是交通管理系統(tǒng)中的5類實體,所對應(yīng)的應(yīng)用
視圖如圖3所示,。
1.2代理對象模型
為了規(guī)范化描述T-Grid體系的運行環(huán)境,,我們提出了T-Grid模型。
T-Grid是一個融合了Internet和分布式系統(tǒng)技術(shù)的通用信息資源共享平臺,,完全符合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的概念,。它的主要目標(biāo)是建立一個兼容環(huán)境,以便使各種分布式的交通信息資源能夠以統(tǒng)一接口界面被調(diào)度并使用,。在T-Grid構(gòu)架下,,所有被訪問設(shè)備(資源)都具有基本的數(shù)據(jù)處理能力。
虎嵩林等,、李偉等采用的網(wǎng)格計算是代理(Agent)體系結(jié)構(gòu)模式,。通過在1.1對交通管理系統(tǒng)領(lǐng)域各實體節(jié)點功能的分析,進一步歸納出如下的對象和對應(yīng)關(guān)系(見表2),。將移動節(jié)點(節(jié)點E),、現(xiàn)場節(jié)點(C)和控制節(jié)點(B)描述為T-Agent的子類。
我們可以從上述描述中看出構(gòu)成T-Grid的對象:
消息傳遞對象
1.2.1消息傳遞對象(MEX)
即由連接器類所確定的消息總線,。消息總線是代理網(wǎng)格計算的基礎(chǔ),。消息總線的基礎(chǔ)是基于XML的消息交換,通過一個統(tǒng)一的消息通信方式和一個統(tǒng)一的消息交換格式,,各種應(yīng)用或者系統(tǒng)掛接到消息總線上,,相互交互數(shù)據(jù)或者其他信息?;谙⒔粨Q的消息總線結(jié)構(gòu)有效地連接不同的業(yè)務(wù)系統(tǒng)(或者說應(yīng)用系統(tǒng))到消息總線上,,是業(yè)務(wù)流程管理系統(tǒng)集成不同業(yè)務(wù)的基礎(chǔ),。可以采用一個基于XML[6][7]的可擴展的消息交換標(biāo)準(zhǔn)來定義T-Grid消息規(guī)范,。圖5是T-Grid平臺的消息總線示意圖,。
T-Grid中,從標(biāo)準(zhǔn)化的角度,,我們采用NTCIP協(xié)議所制定的指令和數(shù)據(jù)編碼標(biāo)準(zhǔn)來管理這些基本I/O對象,。
1.2.2數(shù)據(jù)I/O對象(T-MUX)
T-Grid把從硬件特性角度劃分為五種基本I/O對象:顯示類、運算類,、存儲類,、輸入類及控制類。每個基礎(chǔ)類都可以被其對應(yīng)的指令集完全獨立控制,。這樣,,從一個超大型儀器到一個簡單的傳感器都可以成為共享的目標(biāo)。各個前端T-Node內(nèi)部通過相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理算法,對數(shù)據(jù)的處理一是針對數(shù)據(jù)的噪音進行濾波處理,,二是對原始數(shù)據(jù)進行必要的數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)預(yù)處理在這里完成了獨立數(shù)據(jù)源交通數(shù)據(jù)的處理工作,。眾多檢測器數(shù)據(jù)上傳到中心后,中心系統(tǒng)平臺則將在此基礎(chǔ)上進行有關(guān)的信息融合工作,。
1.2.3數(shù)據(jù)控制對象(T-Agent)
T-Grid中應(yīng)用的實現(xiàn)是T-MUX與T-Agent通過基礎(chǔ)通信對象交互的結(jié)果,,T-Agent是一個反應(yīng)的、自治的,、內(nèi)部驅(qū)動的實體,,雖置身于變換不定的環(huán)境中,但它們可以感知并對其做出反應(yīng),;而T-MUX則是T-Agent的直接作用對象,。T-Agent之間是聯(lián)系的,可以直接進行訪問,。T-MUX也是一個反應(yīng)的,、自治的、內(nèi)部驅(qū)動的實體,,但T-MUX不自己進行環(huán)境的感知和了解,,只有在被訪問后才做出響應(yīng),而且T-MUX之間是獨立的,,不能直接相互訪問,。
1.2.4網(wǎng)格應(yīng)用控制(C-Agent)
我們將交通管理系統(tǒng)中的節(jié)點B作為代理系統(tǒng)中的控制器,也是T-Grid中的應(yīng)用控制,。T-Grid模型與原有交通系統(tǒng)在對資源整合方面的思想不同,,它應(yīng)當(dāng)實現(xiàn)兩個方面的整合:T-Agent通過采用NTCIP協(xié)議實現(xiàn)對T-MUX進行功能的調(diào)用和數(shù)據(jù)的采集,另一方面,,T-Agent應(yīng)當(dāng)能通過消息總線的方式實現(xiàn)與新舊系統(tǒng)級(NodeA和NodeB)資源的整合,。Agent的存在形式一般是一個運行于高性能運算裝置之上的軟件程序,。Agent是T-Grid中最關(guān)鍵的部分,由它對處于分布態(tài)的各種T-MUX和系統(tǒng)進行有效管理,、調(diào)度,,為應(yīng)用提供高效、安全,、可靠的服務(wù)。
2系統(tǒng)的運行機制
在物聯(lián)網(wǎng)的概念下,,共享資源和協(xié)同網(wǎng)絡(luò)服務(wù)是網(wǎng)格的本質(zhì)特征,。交通管理系統(tǒng)的功能組成和分布的目標(biāo)是將整個系統(tǒng)在數(shù)據(jù)采集、信息處理及信息發(fā)布的功能合理地分布在不同的5類節(jié)點中,,共同協(xié)作完成交通管理系統(tǒng)的功能,。系統(tǒng)分為三個層面:1)中心信息處理平臺。中心智能體的主要功能是實現(xiàn)整個系統(tǒng)的信息集成,,它通過中心數(shù)據(jù)庫和方法庫實現(xiàn)對整個系統(tǒng)的管理,、協(xié)調(diào)和控制。2)智能體節(jié)點平臺,。智能體節(jié)點則包括數(shù)據(jù)采集單元,、執(zhí)行模塊、處理模塊,、獨立數(shù)據(jù)庫,、特定方法庫和協(xié)調(diào)通訊單元構(gòu)成。3)現(xiàn)有基礎(chǔ)交通信息采集單元及交通控制單元,。
在T-Grid運行機制模型中(見圖6),,T-MUX代表底層對象服務(wù),Agent代表的是數(shù)據(jù)流的控制機制,。用戶在使用功能時,,不是直接面向功能的提供者,而是通過一種代理機制進行間接訪問,,這種代理機制允許一個用戶同時調(diào)用多個相同類型的服務(wù)提供者進行工作,。它的好處在于系統(tǒng)的效率不再只取決于單個服務(wù)接口的性能,系統(tǒng)具有了并行處理的能力,,而且其容錯能力明顯增強,。當(dāng)一個服務(wù)接口發(fā)生故障時,Agent可以把調(diào)用轉(zhuǎn)移到另一個相同類型的接口上而不會導(dǎo)圖5消息總線示意圖節(jié)點描述代理系統(tǒng)描述文中標(biāo)識致應(yīng)用崩潰,。同時,,T-Grid中的T-MUX及Agent都具有“即插即用”的能力。T-Grid改變了資源原有范疇,,T-MUX是基本I/O對象,,而Agent則通過基礎(chǔ)通信對象對T-MUX進行功能的調(diào)用和處理,。
對于一個交通信息管理與控制系統(tǒng)來說,則可以看成是若干T-MUX和一個Agent的局部組合,;而一個嵌入式的交通數(shù)據(jù)采集設(shè)備則可以被看成是單個T-MUX對象,。T-Grid系統(tǒng)中T-MUX與T-MUX之間沒有直接數(shù)據(jù)交換,都是通過Agent間接作用,,Agent與T-MUX之間采用基礎(chǔ)通信協(xié)議進行數(shù)據(jù)交換,,而對處于同一位置的Agent和T-MUX,為了提高系統(tǒng)效率,,系統(tǒng)提供局部自治的功能,,即T-MUX和Agent之間不采用通信協(xié)議,而是直接高效的內(nèi)部相連,,這時,,整個系統(tǒng)對外部而言就是一個Agent,若是不使用局部自治,,則可以把此設(shè)備看成是若干T-MUX對象和Agent的組合體,,外部就可以獨立訪問各個T-MUX對象和Agent。但若干個Agent之間是否允許局部自治,,則需要根據(jù)實際情況采取不同的控制策略,。如城市交通控制系統(tǒng),如果將單個交叉口信息控制點看作一個Agent,,那么交叉口信號控制機之間是否采取自治,,需要控制平臺根據(jù)實際情況考慮,否則會出現(xiàn)控制混亂的情形,。
3結(jié)論
交通信息共享是智能交通領(lǐng)域研究的重點領(lǐng)域之一,,動態(tài)、異構(gòu)和分布是交通信息系統(tǒng)的主要特征,。系統(tǒng)的融合從整體決定了這些系統(tǒng)能否發(fā)揮功效的關(guān)鍵,。本文研究在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)下交通信息資源整合方面的技術(shù)體系結(jié)構(gòu)。