一种基于多源数据的城市绿色交通管理系统及方法与流程

本发明涉及大数据，更具体地说，本发明涉及一种基于多源数据的城市绿色交通管理系统及方法。

背景技术：

1、随着城市化进程的加快，城市交通问题日益严重，包括交通拥堵、环境污染等问题。为了解决这些问题，许多城市开始尝试通过科技手段进行交通管理，如使用大数据、人工智能等技术。

2、然而，现有的城市交通管理系统大多只关注单一的交通数据，忽视了其他可能影响交通的因素；现有的城市交通管理系统在数据处理和分析方面存在一定的局限性，无法准确计算城市交通管理综合评估指数；此外，现有的城市交通管理系统在交通管理策略的生成和优化方面也存在不足之处。

技术实现思路

1、为了克服现有技术的上述缺陷，本发明提供一种基于多源数据的城市绿色交通管理系统及方法，通过各个数据源收集各种与交通相关的原始数据，利用多源数据更精确地把握城市功能区的时空特征；对采集到的原始数据进行清洗、过滤和校正；将来自不同来源的数据进行整合，形成全面的交通信息数据库，充分利用来自不同来源的数据，通过融合这些数据，更全面地了解城市交通状况，从而更准确地进行交通管理和规划；使用大数据技术对融合后的数据进行分析处理，计算城市交通管理综合评估指数；基于城市交通管理综合评估指数，综合考虑多个因素，利用模拟退货算法生成多个交通管理策略，并筛选最优的交通管理策略，实现城市绿色交通管理的目标，为交通管理部门提供智能决策支持；根据最优的交通管理策略，执行具体的交通管理措施；实时监测交通管理策略的应用数据，对系统进行效能优化，有利于提高城市交通效率和减少环境污染，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于多源数据的城市绿色交通管理系统及方法，包括：

3、数据采集模块：通过各个数据源收集各种与交通相关的原始数据；

4、数据预处理模块：用于对采集到的原始数据进行清洗、过滤和校正，得到预处理后的数据；

5、多源数据融合模块：用于将来自不同来源的数据进行整合，形成全面的交通信息数据库；

6、数据处理模块：使用大数据技术对融合后的数据进行分析处理，计算城市交通管理综合评估指数；

7、智能决策模块：利用模拟退火算法，根据城市交通管理综合评估指数，生成多个交通管理策略，并筛选出最优的交通管理策略；

8、交通管理模块：用于根据智能决策模块的最优的交通管理策略，执行具体的交通管理措施；

9、效能优化模块：用于实时监测交通管理策略的应用数据，对系统进行效能优化。

10、在一个优选的实施方式中，所述多源数据融合模块的具体处理过程为：

11、a1、将不同数据源中的数据进行格式统一、单位转换和时间对齐处理，得到数据集合，以便进行后续的融合操作；所述数据集合包括数据源1采集的数据，数据源2采集的数据……数据源n采集的数据；

12、a2、计算每两个数据集合的jaccard相似度，，其中a和b分别表示两个集合，|a|表示集合a的元素数量，|b|表示集合b的元素数量，|a∩b|表示a和b的交集元素数量，|a∪b|表示a和b的并集元素数量，jaccard相似度的值介于0到1之间；所述元素数量具体是指每个数据源对应预处理后的数据；

13、a3、将计算得到的jaccard相似度进行比较分析，jaccard相似度越大表示两个数据集合越相似，将jaccard相似度最大的两个数据集合进行关联和连接，建立数据之间的关联关系；

14、a4、利用加权求和法，对关联的数据进行融合和聚合，得到整合后的数据结果；所述加权求和法的计算公式具体为：，其中r表示整合后的数据结果，w1、w2…wn表示各个数据集合的权重，x1、x2…xn表示对应数据集合中的具体值；

15、a5、当不同数据源提供的数据存在冲突时，计算数据质量评估指数、数据源的稳定性系数；所述数据质量评估指数q的计算公式为：

16、，其中nc表示错误数据记录的数量，nq表示缺失数据记录的数量，nb表示不一致的数据记录数量，n表示总数据记录的数量，分别表示各项的比例系数；

17、所述数据源的稳定性系数w的计算公式具体为：，其中n表示总数据记录的数量，ti表示第i个数据记录的时间间隔，表示所有时间间隔的平均值；所述时间间隔，具体是将数据记录按照时间戳进行排序，计算相邻数据记录之间的时间间隔；

18、a6、根据数据质量评估指数q、数据源的稳定性系数w计算数据可靠系数，将具有最高可靠系数的数据作为冲突解决的结果；所述数据可靠系数kx的计算公式为：，其中 μ1、 μ2分别表示各项的比例系数；

19、a7、将整合后的数据存储到数据库中，并建立哈希索引结构，以支持数据查询和检索。

20、在一个优选的实施方式中，所述数据处理模块的具体处理过程为：

21、b1、对融合后的数据进行分析处理，计算交通拥堵指数、天气综合指数、施工影响指数、路段安全评分、交通信号灯配时优化指数、充电桩覆盖率、自行车租赁点便利指数、人口流动指数，以及公共交通出行指数；

22、b2、基于空气质量数据skq、事故发生频率lsg、交通拥堵指数zjy、天气综合指数ztq、施工影响指数zsg、路段安全评分faq、交通信号灯配时优化指数jdy、充电桩覆盖率cf、自行车租赁点便利指数zbc、人口流动指数zrl，以及公共交通出行指数zgc，计算城市交通管理综合评估指数kc，，e表示自然常数。

23、在一个优选的实施方式中，所述交通拥堵指数的计算公式具体为：，其中zjy表示交通拥堵指数，ly表示交通流量的数量， ρy表示交通流量的密度，vy表示交通流量的速度；

24、所述天气综合指数的计算公式具体为：，其中ztq表示天气综合指数， ta表示温度， tb表示降雨量， tc表示湿度， td表示风力， β1、 β2、 β3、 β4表示各项的比例系数， β1+ β2+ β3+ β4=1；

25、所述施工影响指数的计算公式具体为：，其中zsg表示施工影响指数，ts表示施工持续时间，s表示施工区域面积，λ表示施工影响范围大小，具体指影响到的车道数或车辆通过区域的比例，l表示道路总长度；

26、所述路段安全评分的计算公式具体为：，其中faq表示路段安全评分，fxs表示路段限速值得分，，xs表示限速值最高得分，v表示车辆实际行驶速度，vs表示路段限速值，fpz表示路段平整度得分，，n表示测量点数量，hxi表示道路的第i个测量点的高程数据，hx表示平整度最高得分，fsh表示路段损坏程度得分，fkd表示路段坑洞位置得分， γ1、 γ2、 γ3、 γ4表示各项的比例系数， γ1+ γ2+ γ3+ γ4=1；

27、所述交通信号灯配时优化指数的计算公式具体为：，其中jdy表示交通信号灯配时优化指数，df表示最大得分，tw表示平均延误时间，lct表示通过信号灯的车辆流量，lcz表示总车辆流量；

28、所述充电桩覆盖率的计算公式具体为：，其中cf表示充电桩覆盖率，my表示已安装充电桩数量，m表示所需充电桩数量；

29、所述自行车租赁点便利指数的计算公式具体为：，其中zbc表示自行车租赁点便利指数，sp表示自行车租赁点数量，sq表示区域范围面积；

30、所述人口流动指数的计算公式具体为：，其中zrl表示人口流动指数，ll表示用户移动数据的流量，lv表示用户移动数据的速度，nr表示人口数量，υ1、υ2表示各项的比例系数，υ1+υ2=1；

31、所述公共交通出行指数的计算公式具体为：，其中zgc表示公共交通出行指数，cs表示公共交通乘客数量，cx表示上下车点数量，ta表示出行时间平均值。

32、在一个优选的实施方式中，所述政策规划单元的具体处理过程为：

33、d1、基于未来的城市交通管理综合评估指数和数据处理模块的数据，通过模拟退火算法生成e个可能的交通管理策略；所述交通管理策略包括交通流量分配方案、交通信号灯配时优化方案、道路规划调整方案，以及公共交通系统改善方案；

34、d2、利用层次分析法，结合事先设定的评估指标对生成的多个交通管理策略进行量化评估和比较；所述事先设定的评估指标包括可持续发展指数的变化程度系数、交通拥堵指数的变化程度系数和空气质量提高系数；

35、d3、对每个评估指标进行归一化处理，确保数据都处于同一量级；所述归一化处理的计算公式为：，其中gpg表示归一化处理后的评估指标，pg表示原始评估指标，pgmin表示评估指标的最小值，pgmax表示评估指标的最大值；即每个交通管理策略中，对应的归一化处理后的可持续发展指数的变化程度系数、交通拥堵指数的变化程度系数和空气质量提高系数，依次记作gxkc、gxjy、gxkq；

36、d4、计算每个交通管理策略的综合得分zhf，具体计算公式为：，其中gxkc表示归一化处理后的可持续发展指数的变化程度系数，gxjy表示归一化处理后的交通拥堵指数的变化程度系数，gxkq表示归一化处理后的空气质量提高系数， ω1、 ω2、 ω3表示各项的比例系数；

37、d5、比较各个交通管理策略的综合得分，选取得分最高作为表现最优的交通管理策略。

38、在一个优选的实施方式中，所述效能优化模块的具体处理过程为：

39、e1、根据监控设备实时收集交通管理策略应用过程中的相关数据，包括总通行车辆数量、总通行时间、延误时间，以及交通事故数量；

40、e2、将收集到的实时数据经过预处理后，进行数据分析，计算交通管理策略应用后的交通流畅度、延误减少程度和事故减少率；

41、所述交通流畅度djt的计算公式具体为：，其中cls表示总通行车辆数量，txs表示总通行时间；

42、所述延误减少程度td的计算公式具体为：，其中tdy表示应用交通管理策略前的延误时间，tdh表示当前延误时间；

43、所述事故减少率lvs的计算公式具体为：，其中ylv表示应用交通管理策略前的事故数量，tdh表示当前事故数量；

44、e3、根据分析得到的数据，结合预期的效能评估指标，计算出当前交通管理策略的效能表现值；所述预期的效能评估指标包括预期交通流畅度djt0、预期延误减少程度td0和预期的事故减少率lvs0；所述效能表现值xnb的计算公式为：，其中djt表示交通流畅度，td表示延误减少程度，lvs表示事故减少率；

45、e4、将效能表现值xnb与预先设定的效能表现阈值xnb阈进行判断对比，若xnb≥xnb阈，表示当前交通管理策略应用后效能表现差，需要对交通管理策略进行优化调整；反之，则表示当前交通管理策略应用后效能表现良好，可继续应用。

46、在一个优选的实施方式中，一种基于多源数据的城市绿色交通管理方法，包括以下步骤：

47、步骤s1、通过各个数据源收集各种与交通相关的原始数据；

48、步骤s2、对采集到的原始数据进行清洗、过滤和校正；

49、步骤s3、将来自不同来源的数据进行整合，形成全面的交通信息数据库；

50、步骤s4、使用大数据技术对融合后的数据进行分析处理，计算城市交通管理综合评估指数；

51、步骤s5、基于城市交通管理综合评估指数，利用模拟退火算法，生成多个交通管理策略，并筛选出最优的交通管理策略；

52、步骤s6、根据最优的交通管理策略，执行具体的交通管理措施；

53、步骤s7、实时监测交通管理策略的应用数据，对系统进行效能优化。

54、本发明的技术效果和优点：

55、本发明通过各个数据源收集各种与交通相关的原始数据，利用多源数据更精确地把握城市功能区的时空特征；对采集到的原始数据进行清洗、过滤和校正；将来自不同来源的数据进行整合，形成全面的交通信息数据库，充分利用来自不同来源的数据，通过融合这些数据，更全面地了解城市交通状况，从而更准确地进行交通管理和规划；使用大数据技术对融合后的数据进行分析处理，计算城市交通管理综合评估指数；基于城市交通管理综合评估指数，综合考虑多个因素，利用模拟退货算法生成多个交通管理策略，并筛选最优的交通管理策略，实现城市绿色交通管理的目标，为交通管理部门提供智能决策支持；根据最优的交通管理策略，执行具体的交通管理措施；实时监测交通管理策略的应用数据，对系统进行效能优化，有利于提高城市交通效率和减少环境污染，具备较好的灵活性和适应性，能够根据实际情况进行调整和优化。