為什麼大眾運輸需要串流分析

November 15, 2017 Brandon Lewis

聯合國報告預測,2050 年以前,全球人口將有 66% 居住於都會區。隨著全球逐漸都會化,對於大眾運輸的需求也隨之增加。為因應這種趨勢,市政當局與運輸系統開始從 IoT 與大數據尋求解方。即時車輛追蹤能將路線最佳化,並儘量減少壅塞的狀況。預測性維護能將故障次數降到最低。運輸機構甚至能隨需求變動調整價格,以管理擁擠的狀況。若要取得這些應用程式需要的資料,則必須重新審視運輸系統,以支援互連的車輛架構。實現此種轉型需要的三大關鍵資源對於運輸與物流業並不陌生,即乘客與貨物、運務人員與車輛。

當今與未來的運輸架構

這些資源在運輸系統中結合成為「行程」,或從 A 點到 B 點的商務旅程。行程是由管理這些資源的物流程序來支援(圖 1)。將這些概念結合起來,就會得到運輸網路。

圖 1. 互連的車輛架構整合了乘客/貨物、運務人員、車輛與程序。(資料來源:TIBCO Software Inc.)

這個模型非屬新創,但是傳統架構有一項重大缺點:它們在資源與系統之間並無法有效分享資訊。由於資源間彼此互依,資料的隔閡勢必將帶來挑戰。例如,缺乏保養與工程人員可能使狀況健全的車輛數量減少,乘客運量也跟著縮小。但是有了 IoT,現在只要藉助於各式各樣的感測器與通訊技術,就能從多項運輸資源快速取得資料。IoT 也為串流分析與智慧型事件處理提供了基礎。只需一個統一的平台在單一位置彙整不同來源的資料,一切便萬事俱備。

解放互連車輛資料

TIBCO Software Inc. 推出的 Connected Vehicles Accelerator (CVA) 便是此類平台。CVA 採用一套 TIBCO 軟體技術,從構成運輸網路的資源、程序與商務系統收集資料,接著以通用運輸資訊規格 (GTFS) 將取得的資料標準化,並在加速器內建立資料模型。構成 CVA 的 TIBCO 軟體元件包括(圖 2):

  • TIBCO Enterprise Message Service 訊息中介軟體,用於支援異質平台的整合作業,並相容於 Java、Java Messaging Service (JMS)、C、.NET、CICS 與 COBOL 程式庫
  • TIBCO ActiveSpaces 是記憶體內的物件儲存解決方案,允許多個應用程式同時讀取與寫入低延遲的資料網格
  • TIBCO StreamBase 能即時分析 IoT 與其他串流資料,並據以採取行動
  • TIBCO BusinessEvents 能讓人們、系統與裝置即時互動

TIBCO Live Datamart 能針對高速串流資料與事件,執行持續的查詢與運算。

圖 2. TIBCO Connected Vehicle Accelerator (CVA) 包含多個軟體元件。(資料來源:TIBCO Software Inc.)

一旦以 CVA 資料模型擷取到資訊,就能套用規則,以偵測不符標準的事件,並即時提示某些利益關係者(圖 3)。例如,GPS 資料可用於通知乘客與運務人員火車將誤點。萬一排定的車輛故障,系統也能自動重新調度附近的火車或巴士。

圖 3.  TIBCO Connected Vehicle Accelerator (CVA) 將運輸系統的資料彙整到能即時發佈警示、動作與公告的中央儲存庫內。(資料來源:TIBCO Software Inc.)

不同於其他依賴多個分析處理層的 IoT 應用,CVA 的 TIBCO ActiveSpaces 元件使用記憶體內的模型,將資料儲存在 RAM 或快閃記憶體中,而非磁碟儲存裝置。如此可大幅加快資料存取時間、縮短關聯式資料庫的搜尋時間、採用較為簡易的演算法,並且執行較少的 CPU 指示。如此一來,來自運輸網路所有資源、程序與業務系統的串流資料,便能即刻進行分析與處理。經過分析的資料也會立即傳回 CVA 資料模型中,讓網路隨著時間推移而自行最佳化。操作員可使用 TIBCO Live Datamart 支援的即時作業儀表板監控這項進度。

互連車輛案例研究

Dutch Railways 是荷蘭主要的通勤鐵路業者,每天透過 4,800 個排定的國內班次,為 110 萬名乘客提供服務.。這家公司營運管理 800 列以上的火車。Dutch Railways 運輸網路內的每一列火車均具備自己的車上資訊系統,每秒產生約 50 點的遙測資料。基本上,每一列火車就是行動資料中心,持續產生即時資料。但是這些資料在過去與 Dutch Railways 的主要資料中心隔離,而支援鐵路網的後端業務系統就位於此中心內。公司體認到,所謂的「虛擬火車」將能為其運輸網路帶來效益。虛擬火車是一項數位資產,結合了火車車上資訊系統與 Dutch Railways 後端資料中心的資料,為乘客與運務人員提供更深入的分析資料。Dutch Railways 在其主要資料中心,以及每列火車的車上資訊系統中部署 TIBCO CVA,順利達成了想要的成果。在這兩個案例中,TIBCO 軟體均採用 Intel® 處理器執行;此處理器提供充裕的整合式 RAM 與快閃記憶體,能大力支援記憶體內的資料模型、串流分析,與事件處理。現在,乘客與運務人員均能存取虛擬火車的資訊。這些資訊包括全國火車位置的即時地圖,甚至可以查出特定火車上目前有人坐的座位有哪些。Dutch Railways 也開始將火車前方的攝影機連線到 CVA,協助辨識鐵路上的障礙物或損壞的鐵軌。視狀況而定,系統可能觸發自動化的動作來停止火車,或派遣人員進行維修。

互連的車輛:從資料隔閡到資料分享

正如 Dutch Railways 能將即時資訊提供給乘客與運務人員,互連車輛架構的資料也能透過一套標準 API 與合作夥伴分享。如此一來,就能以多種方式使用即時資料,例如和保養與工程公司分享車輛遙測資料,或將乘客資訊行銷給第三方。無論名稱為何,互連的車輛比較不著重於通訊,而是著眼於儘速將資料發佈給利益關係者。在現成元件的支援下,嶄新的運輸網路架構因此能即時實現這個目標。

作者簡介

Brandon Lewis

Brandon is responsible for Embedded Computing Design’s IoT Design, Automotive Embedded Systems, Security by Design, and Industrial Embedded Systems brands, where he drives content strategy, positioning, and community engagement. He is also Embedded Computing Design’s IoT Insider columnist, and enjoys covering topics that range from development kits and tools to cyber security and technology business models. Brandon received a BA in English Literature from Arizona State University, where he graduated cum laude.

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