基于区块链的智能交通信息管理系统设计

梁泽龙

（河北交投智能交通技术有限责任公司，河北石家庄 050000）

0 引言

目前车联网已有一定的规模，但仍无法满足现代交通的发展需求。主要的原因有：一是由于技术限制，原有的智能交通控制系统和实际通行的车辆数据存在偏差；二是缺乏激励机制以及信息保密性低，使得车主参与度低[1]。因此，为了顺应时代的发展，解决城市交通治理难度大、交通系统数据缺失、更新不及时等问题，研发更为先进的交通管理系统迫在眉睫[2]。而基于区块链的智能交通信息管理系统是有效解决此问题的措施之一。

区块链技术可以由多方来进行共同参与和监督，并且其中所涉及的数据内容并不能被随意地修改，存在一定的去中心化特性。并且在一定基础上，其他的节点通过获取某一节点的意图，来达到一致的行动。因此通过利用区块链技术，所有的机构可以更加公正公开地去参与交易过程，交易平台的交易过程也更加透明，参与者自身也能够发挥中心的作用，改善传统交易过程强中心的局面[3-4]。另外，因为在交易过程中可能会出现一些漏洞，所以在平台建设过程中提高其开放性，使其交易过程更加透明，能够进行更有效的监督，同时也符合区块链技术的根本要求。

1 系统设计的目的及意义

（1）纵观城市的全局交通状况，进一步通过大数据分析和处理，制定交通治理决策，进而改善城市交通现状是当下的需求所在。例如，公安检察等执法部门可以通过人员车辆驾驶数据的获取，进行执法办案；此外以新冠肺炎暴发时期为例，执法部门通过人员驾驶数据的获取能够追踪可疑目标的行迹，进而判断其病毒感染概率，完成疫情追踪分析[5]。

（2）为车主提供最佳出行方案可减轻城市交通负担。车主通过“上链”，完成个人车辆信息的实时上传，每一个“上链”的车主都可以看到城市实时交通状态，进而选择最佳的出行方案，这样便进一步改善了城市交通状态，减轻城市交通负担，也使得车主绿色出行的概率大大增加[6]。

（3）个人数据的加密处理可以保障车主个人隐私。“上链”数据通过加密运算使之具有不可篡改性。

（4）该系统的实现可以增加汽车后市场透明度，提升汽车后市场服务水准。将汽车后市场融入到智能交通信息管理系统之中，通过对贡献城市交通数据的车主进行价值奖励或服务奖励，减少汽车后市场服务商获客成本。

2 基于区块链的智能交通信息管理系统设计内容

基于区块链的智能交通信息管理系统设计主要包括3 个子系统的设计，分别为基于安卓的智能车载诊断系统、V2X 车路协同信息处理系统和支付结算系统。

2.1 基于安卓的智能车载诊断系统

基于安卓的智能车载诊断系统是智能车载诊断系统的安卓客户端应用，用户通过在安卓客户端上安装本系统[7]：一是实现对车辆的远程控制获取包括车辆位置信息、车辆故障信息、车辆剩余电量等，实现对车辆进行诊断、检测、预警；二是通过使用本系统获取汽车的后市场服务，包括周边停车位信息、洗车、保养、保险等服务。

2.2 V2X 车路协同信息处理系统

V2X（Vehicle to Everything）技术又称为车用无线通信技术，V2X 车路协同信息处理系统是对V2X 技术采集到的路面信息、行人信息、路面标识信息等进行处理，一是实现信息的整合，将交通信息共享在智慧交通管理系统上，实现交通数据的云共享；二是为交通管理部门提供了决策依据，便于城市交通资源的最大化利用。本系统的系统为无人驾驶提供了更加便捷的条件、同时有利于城市的交通治理。V2X 车路协同信息处理系统主要由4 个模块组成，包括V2X 信息管理平台、终端信息传输过程中的身份鉴权模块、终端信息采集模块以及含有密钥的散列算法设计模块。

2.3 支付结算系统设计

该系统完成积分商城的结算任务，同时商户可通过该系统将自身的产品与积分转换：一是提供接口在积分商城为车主提供服务，二是利用商户端来实现产品或服务的管理。

3 智能交通信息管理系统中数据区块链结构建立

在基于区块链的智能交通信息管理系统设计中，最为重要的内容是在各个子系统的设计中建立数据区块链结构，从而避免智能交通管理数据被篡改。本文利用混合共识机制将数据进行共享，提高数据的共享效率，并将原始的智能交通管理数据利用多重加密存储在区块链结构中，从而提高数据的安全性。智能交通管理数据区块链结构如图1 所示。

图1 智能交通管理数据区块链结构

建立迅速检索机构，主要是为了让用户可以快速地找寻到经过加密的智能交通管理数据信息。主要过程如图2 所示。

图2 迅速检索机构工作流程

迅速检索机构工作流程具体内容：首先对交通管理部门对过往的加密智能交通管理数据信息进行分类，并根据以往在区块链上的位置创建的文件目录名进行共享从而提高索引效率。将智能交通管理数据信息按照单位或部门分类，共享目录为相关单位或部门的哈希值，如果这个单位或部门没有此项智能交通管理数据信息记录，哈希值为空，从此以后，只要相关部门更新哈希值，就可以根据哈希值来共享相关智能交通管理数据信息[8]。要实现智能交通管理数据的共享，需要先把区块链和智能交通管理数据信息进行融合，区块链与智能交通管理数据信息资源的融合过程如图3 所示。

图3 区块链与信息资源融合过程

由图3 可知，通过区块链进行去中心化，区块链与信息资源融合充分融合，使得数据共享得以实现，方便监控。

利用互识机制，对智能交通管理数据进行检查，互识机制流程如图4 所示。通过互识机制，可以将通过区块链进行融合的数据进行储存，并对其进行监督，从而形成以不可篡改的机制，从而提高了数据管理的安全性。基于区块链技术的智能交通信息管理系统实现流程如图5 所示。

图4 互识机制流程

图5 基于区块链技术的智能交通信息管理系统实现流程

由图5 可知，通过服务端、终端查询，结合物联网技术等进行数据传输和数据共享，对记录情况，共识机制、区块链机制、管理机制、访问机制等进行安全性管理。

5 总结

区块链技术不仅能够带来智能交通效率的提升，还能在智能出行的构建过程中嫁接更多的生活场景，催生新的智能汽车生态圈和商业模式，引发智能汽车产业结构的深刻变革。区块链技术对交通领域的变革，不仅能提高城市的通行效率、降低城市的管理成本，精准的数据还能够为政府政策的制定和决策提供支撑。不可篡改的区块链数据能够保障阳光执法，同时有利于改进大众的驾驶行为习惯。

由于区块链还在不断的发展中，对影响区块链可扩展性的因素还需要进一步深入研究，从而提高智能交通管理数据管理系统的稳定性。在以后的研究中，将利用区块链技术进一步优化系统结构，提高智能交通信息管理系统的可扩展性，与企业其他管理系统进行有效衔接，降低运维成本。