基于云架构的高速公路交通安全预警系统研究

摘要

我国高速公路交通安全形势因其通车里程及人流物流的迅猛增加而越来越严峻，很多交通问题如突发事件、交通拥堵等出现的频率都呈较快增长的趋势。如何减少高速公路交通事故和提高其安全水平的有效途径就是现实高效的、准确的、及时的判断和预知即将可能发生的交通事故。如何搭建高效、有力的高速公路交通安全预警系统用以有效预测即将可能发生的交通事故，及时、快速、准确的将预警信息发布给用户;利用预警系统对高速公路进行实时监测，获得实时数据，经过处理数据快速的排除潜在的危害，是做到从根源上减少交通事故率的关键。所以，本文针对高速公路，目标在于构建一套完整的、集交通数据采集、数据处理、安全评价和预警信息发布于一体的交通安全预警系统。
　　本文首先从云计算的基本概率入手，介绍其概念、特点及模型及其应用;同时，分析总结了现有的高速公路交通安全预警系统框架理论，并分析云计算关键技术及对云计算在交通领域中的应用进行阐述。其次，着重分析了物联网技术在交通安全领域中的应用，介绍物联网相关理论并研究基于物联网的交通安全预警系统架构，包括基于物联网的采集系统和基于GIS的信息处理系统，为构建基于云架构的高速公路交通安全预警系统设计提供经验支撑。再者，分析高速公路预警管理和预警系统的需求，构建合理的基于云架构的高速公路交通安全预警系统，提出了其总体框架和逻辑结构，重点介绍了在物联网基础上的信息采集系统和信息发布系统。然后，本文重点研究基于云计算的交通数据处理系统，主要包括数据的预处理、基于MapReduce的神经网络算法的交通流预测、交通安全状态评价模型。最后，针对基于MapReduce的神经网络算法的交通流预测和交通安全状态评价模型给出算例，验证云计算在交通安全预警系统中的可行性。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 立题的背景与研究意义

1．1．1 研究背景

1．1．2 研究意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 预警系统国内外研究现状

1．2．2 国外云计算研究现状

1．3 云计算的应用现状

1．4 论文研究内容及技术路线

1．4．1 主要研究内容

1．4．2 研究方法和技术路线

第二章 云计算的理论研究及关键技术

2．1 云计算相关理论

2．1．1 云计算的概念

2．1．2 云计算的特点

2．1．3 云计算模型

2．2 云计算的关键技术

2．2．1 虚拟化技术

2．2．2 编程模型与计算

2．2．3 海量数据分布式存储技术

2．2．4 海量数据管理技术

2．3 云架构的研究

2．3．1 云计算体系架构

2．3．2 云计算的架构部署

2．4 本章小结

第三章 基于物联网的高速公路交通事故管理研究

3．1 高速公路交通事故分析

3．1．1 高速公路交通事故的特点

3．1．2 高速公路交通事故影响因素分析

3．2 物联网相关理论

3．2．1 物联网概述

3．2．2 物联网的原理

3．2．3 物联网的架构

3．3 基于物联网的高速公路安全预警系统架构研究

3．4 本章小结

第四章 基于云架构高速公路交通安全预警系统总体架构

4．1 云计算在安全预警管理的可行性

4．2 基于云计算的高速公路交通安全预警系统需求分析

4．2．1 高速公路预警管理需求分析

4．2．2 系统信息需求分析

4．3 基于云架构的高速公路交通安全预警系统逻辑结构

4．3．1 高速公路信息采集子系统

4．3．2 高速公路信息处理子系统

4．3．3 高速公路信息发布子系统

4．4 本章小结

第五章 基于云计算的信息数据处理系统

5．1 交通数据预处理

5．1．1 数据修复方法

5．1．2 交通流数据的过滤方法

5．2 基于MapReduce的神经网络算法的交通流预测

5．2．1 GA-BP算法

5．2．2 基于MapReduce的GA-BP算法

5．3 交通安全状态评价

5．3．1 交通安全状态评价指标体系

5．3．2 评价模型的建立

5．4 评价等级标准和警限

5．5 本章小结

第六章 相关算例

6．1 基于MapReduce的神经网络算法的交通预测算例

6．1．1 实验环境

6．1．2 试验目的和数据来源

6．1．3 算法实验

6．1．4 实验结论

6．2 基于三角模糊数的层次分析法评价模型算例

6．3 本章小结

第七章 总结和展望

7．1 论文总结

7．2 展望

致谢

参考文献

在学期间发表的论文和取得的学术成果