智能网联车数据中心设计与实现

崔岳 黄华 张明星

摘要：随着新能源车的普及以及自动驾驶技术的到来，车联网建设也成为了一项重要内容。智能网联车数据中心建设是车联网建设的主要内容之一。本文首先概述了智能网联车数据中心，然后介绍了数据中心和服务中心建设要点，最后分别介绍了数据中心各组成部分。

关键词：数据中心;智能网联车;车联网

中图分类号：U46 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2018）12-0151-02

0 引言

随着全球汽车产量、保有量的不断增长，能源、环境、安全以及交通拥堵所带来的问题日益凸显。在这一大背景下，通信、交通、汽车三大产业融合发展，智能化、信息化、低碳化也成为汽车行业公认的发展方向，智能网联汽车既是三大产业的融合产物，也是汽车产业自身 “三化”发展的重要产品。汽车是交通的一部分，对于智能汽车与智慧交通的技术与产业的发展，美、日、欧都已先行一步，纷纷将智能网联汽车与协作式交通系统的发展提升至国家战略高度。在我国，工信部等部委也在积极行动，正在制定智能网联汽车与智慧交通的技术路线图与产业发展战略[1]。

信息时代的到来以及物联网、云计算、大数据等新兴产业快速发展，数据呈现爆炸式增长，数据中心建设成为大势所趋。作为海量数据的载体，全球及中国数据中心行业也步入了飞速发展的新阶段[2]。

1 智能网联车数据中心概述

智能网联汽车即是指搭载了先进的车载传感器、控制器、执行器等装置，并融合现代通信与网络技术，实现车与人、车、路、云等智能信息交换、共享，具备复杂环境感知、智能决策、协同控制等功能，可实现“安全、高效、舒适、节能”行驶，并最终可实现替代人来操作的新一代汽车。

数据中心是指在网络基础上对数据进行计算、存储、传输等任务的场所[3]。智能网联车数据中心则需要将车辆运行过程中产生的多源数据进行整合以便进一步分析。智能网联车数据中心的优势在于数据中心能够融合多源数据，做到集中存储、管理、分析。

目前，发达国家的数据中心发展热点集中在数据中心整合和能效提升。减少数据中心数量和提高服务器利用率能够有效减少运营成本。我国近些年数据中心建设较快，但基础薄弱，出现了各种亟待解决的问题，包括标准规范制定、PUE计算、数据中心设计、空调设备性能、耗水量、人才培养等[4][5]。

2 数据中心建设与服务中心建设

数据中心是智能网联车测试场建设的核心之一，用于测试场内的测试车辆和设备的测试和数据的存储、管理和分析。通过对数据的处理分析可获得智能网联汽车与智慧交通相关设备的实际性能表现和在安全、节能、高效方面的实际效能，为产品开发提供依据，为标准规范和政府政策制定提供参考，更好的服务于智能网联汽车与智慧交通产品的技术开发和测试。

根据测试场内布设的智能设备以及要实现的测试功能，数据与服务中心包含以下几个方面的功能：智能交通管控、路侧设备管控、车辆控制、行人设备管控、应用平台以及大数据处理。

数据中心的建设要遵照机房建设标准，对供配电系统、空调系统、设备监控系统、消防报警系统、防雷接地系统、安防系统等各系统进行合理规范。其中，核心设备供电系统必须达到一类供电标准，即必须建立不间断供电系统;空调系统要保持机房内相对稳定的温度和湿度，使机房内的各类设备保持良好的运行环境，确保系统可靠、稳定运行;其它系统对保障服务中心的安全稳定运行也必不可少，在建设时要依据相关规范设计。

为保证运行的稳定性，需在数据运行中心与备份中心分别部署系统，以達到数据互备份的目的。中心内部通信采用GB级局域网，中心之间采用光纤连接。系统需配备的设备包括相关网络设备、运维管理服务器、设备监控服务器、存储设备以及进行监控和安全保障等相关必要设备与软件，以便为系统实现信息处理提供支撑。

服务中心内的各项管控功能的实现需要应用服务平台作为支撑，平台能监控测试场内的智能交通设备，进行测试场内道路交通流量监控与分析、各项路侧设备管控、在测试场内所有安装了测试设备的车辆运行状态的管控、以及安装了穿戴设备的模拟假人等设备的管控。控制中心内的应用平台还可以与交通、公安等部门的监管平台联动并与各类企业级车联网平台实现互联互通，还可以进行充电站状态监控及最优充电站推荐。

服务系统部署的重点在于采取有效措施维护系统的稳定运行，包括各个应用系统、运行环境、网络系统、主机及存储系统、安全系统等的配置、运行维护、故障检测、升级、恢复等。

3 数据服务平台建设内容

3.1 数据与服务中心总体架构

数据与服务中心由数据采集系统、数据分析系统、数据监控系统、数据发布系统构成，具体架构图如图1。

3.2 数据与服务中心系统

3.2.1 数据采集系统

数据采集系统包括多种终端设备。这些终端设备实时地将传感器采集的数据通过通信网络传输给数据中心。数据采集是将车辆的运行数据采集到平台侧，为平台侧进行车联网数据分析和业务开展提供基础。车机数据采集包括以下数据：

位置数据：车辆在启动后，设备会周期性的上报位置信息，根据位置信息，应用能够实时获取到车辆的当前位置。这些上报的位置信息保存后，可以为后续查看轨迹提供基础数据，同时用户还可以在上报周期外主动查询车辆的实时位置。

CAN总线数据：应用可以通过获取到的总线参数得到车辆的实时状态、故障信息和油耗信息等，便于用户掌握车辆的实时状况。

事故疑点信息：车辆发生事故后，管理员或者司机可以获取车辆事故发生前指定时间内的一些必要信息，比如车速和车辆状态信号等。

事件数据：车辆超速告警、异常事件等信息都可以通过该消息上报，应用针对上报的信息对用户呈现车辆的事件和告警。

统计数据：油耗、里程等信息可以通过统计信息进行上报，应用把统计数据呈现给用户。

3.2.2 數据分析系统

从数据采集系统中采集到云平台资源池后，数据分析系统就可以进行数据分析。数据分析系统包含实时分析和离线分析两部分，以适应不同的业务需求。实时计算引擎采用Storm计算框架，使用Kafka对实时消息流传输和处理，实时的分析交通流量数据，做到及时精准地疏解交通。对采集到的离线数据之后进行数据清洗之后就可以对其智能建模。结合多种数据建模方法进行建模能达到较好的效果。通过数据模型分析驾驶行为轨迹，识别客户是否存在营运车购买非营运车保险，客户是否存在参与专车等行为。离线计算引擎采用Spark计算框架，每日凌晨会对一天采集到的数据做自动化统一分析，并将分析结果存储在HDFS中。使用Spark提供的机器学习库，可以方便的应用于系统各功能模块做数据建模分析。如对驾驶员驾驶行为分析可以应用于保险理赔中。通过碰撞瞬间的拍摄视频和相片，可第一时间预判事故的真实性。比如碰撞瞬间来回倒车，在空旷的事发地急加速急减速，或者事故发生前2个小时在酒吧一条街停留等等。通过数据分析进一步调查举证，可有效的识别欺诈，做到风险控制的功能。

3.2.3 数据监控系统

监控系统是整个IT架构中的重中之重，小到故障排查、问题定位，大到业务预测、运营管理，都离不开监控系统。监控系统基于地理信息系统GIS、卫星定位系统GPS和4G移动通信网相关技术，实时对车辆进行位置监控和数据监控。GIS能实时显示车辆当前所在位置以及追踪车辆行驶轨迹。

3.2.4 数据发布系统

数据发布系统对接于各类数据终端应用系统。如借助车载短距离通信技术，路侧节点将道路限速、限行、信号灯状态等远距离传输到车载终端。车载终端根据这些信息对驾驶员产生超速提醒，直行提醒等提示信息，从而增加驾驶的舒适性，降低交通安全风险。还比如通过V2I能实时获取车辆个体的运行状态信息，并能通过速度引导实现车辆与交通控制系统之间的动态交互，为交通信号的协同控制提供了新的数据源和技术手段。交通信号协同控制能有效降低交叉口平均延误和停车次数。交通信息与路线推荐应用场景通过计算密集的车辆信息得出路况，并可以对车辆提供推荐优化路线，避开拥堵路段。

4 结语

本文介绍了一种智能网联车数据中心设计与实现方法。开发协同数据中心系统，实现海量数据汇聚，通过对大数据的挖掘与利用，充分发挥数据价值，实现路网管理决策科学化、出行服务精细化、驾驶体验的智能化、应急救援高效化，同时能够对路侧设备、车载终端进行监控和管理，支撑对车路协同的应用。建设一个能够支撑各类设备的协同数据中心，提供存储、计算、大数据分析、网络监控等功能。通过对车辆行驶数据的积累得到的大量车辆轨迹数据，应用大数据技术对车路协同应用场景的历史数据进行分析，不断优化模型算法，提升车路协同系统的智能化水平。

参考文献

[1]殷平.数据中心研究（1）：现状与问题分析[J].暖通空调，2016，46（08）：42-53.

[2]中国信息通信研究院，开放数据中心委员会.数据中心白皮书（2018）.

[3]李步宵.绿色数据中心的设计与实现[J].通讯世界，2018（08）：25-26.

[4]刘术文.数据中心管理现状及发展趋势[J].中小企业管理与科技（上旬刊），2015（09）：50.

[5]余侃.云计算时代的数据中心建设与发展[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