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。