一种辅助弹性交通信息物理系统架构设计的信息管理方法技术方案

本发明专利技术建立了一种辅助弹性交通信息物理系统架构设计的信息管理方法，该方法提出构件功能、风险隐患、应用场景、弹性服务4类弹性交通信息物理系统的基础信息并进行定义，基于关系型数据库对弹性交通信息物理系统的基础信息进行存储和管理。该系统的流程特征是：其一，基于核心动作、施加对象、作用属性、动作方向对构件功能进行定义；其二，基于风险致因和风险结果对风险隐患进行定义，基于风险致因、方式、位置、风险结果对应用场景进行定义；其三，定义保持、伸缩、变构、代偿、诱导5类弹性服务；其四，基于关系型数据库构建RT

【技术实现步骤摘要】
一种辅助弹性交通信息物理系统架构设计的信息管理方法


[0001]本专利技术涉及系统架构设计方法，具体涉及一种辅助弹性交通信息物理系统架构设计的基础信息定义及管理方法。

技术介绍

[0002]我国大城市交通系统具有出行需求强度大、扰动冲击频度高、风险因素类型多等特征，城市交通的发展需要由单纯追求速度规模向更加注重服务的可靠性与恢复力转变。我国在《交通强国建设纲要》和《国家综合立体交通网规划纲要》等国家级规划文件中也提出要增强交通系统的弹性和安全性。因此，不论是面向智慧化、数字化的新型交通基础设施建设，还是面向多模式运输服务一体化的城市综合交通系统规划，都亟待将弹性纳入交通系统核心目标并指导系统架构的协同性设计。从而为新一代交通系统规划设计、运行管理、更新再造提供可靠理论基础，助力跨部门、跨方式协同的交通运输运行监测、行政执法和应急指挥体系的建设。
[0003]智能交通系统(Intelligent Transport System，ITS)架构设计是最为典型和成熟的交通系统架构设计案例，它已成为指导交通系统信息化发展的基础性技术文件。ITS的体系架构主要采用面向过程的结构化设计方法，集中考虑系统所需维护的信息，以信息处理过程为中心进行功能组合，使用数据流图、数据流描述表、系统结构图、框架流描述表、实体关系图等对体系架构加以描述。我国的ITS体系架构包含企业/用户、逻辑/功能、物理等若干层视图，并定义了构成每一层视图的要素，以及层内与层间要素的关联关系。但是ITS的架构设计有待于进一步兼容信息物理系统建设的技术进展和提升交通系统弹性的显性需求。
[0004]信息物理系统(cyber
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physical system，CPS)的架构是以物理空间和信息空间为主干，构建两大空间之间基于数据自动流动的状态感知、实时分析、科学决策、精准执行的闭环赋能体系。CPS在交通领域内的应用被称为交通信息物理系统(transportation cyber
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physical system，T
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CPS)，目前已有个别研究探讨T
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CPS的体系架构。在铁路和航运领域，有学者提出考虑信息物理结构的铁路及航运系统体系架构，通过信息和物理系统内要素的平行映射及相关流程、功能、数据、要素行为的分层涌现，达成一体化集成与协调发展。但是目前关于T
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CPS的架构设计仍然较为宏观，且较多集中于对城际交通某一运输方式的讨论，有待于面向弹性目标在城市交通系统中的纳入进行更具体的设计。
[0005]弹性交通信息物理系统(resilient transport cyber
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physical system，RT
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CPS)是一个从弹性视角建构交通系统的新思路、新概念，是以先进的通信
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计算
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控制技术为支撑，基于物理空间设施设备与信息空间分析决策的深度融合与“状态感知
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实时分析
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科学决策
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精准执行”闭环反馈，通过物理层面的互联互通、逻辑层面的耦合关联、组织层面的协同配合，实现状态实时感知、服务可靠冗余、运行自动恢复等弹性目标的新型交通系统。RT
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CPS的体系架构有助于在规划阶段将弹性的目标融入系统设计，更好地贯彻和发挥系统在应对扰动冲击场景时的“抵御”和“恢复”效用，并更好地支撑智慧、互联、韧性、安全
的城市交通系统规划设计与更新再造。目前没有研究在系统架构设计阶段就将弹性作为显性的目标和特征纳入其中，即面向RT
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CPS进行体系架构设计。

技术实现思路

[0006]鉴于RT
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CPS架构设计的相关研究空白，本专利技术致力于从架构设计的基本元素和底层逻辑出发，对RT
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CPS架构的基础信息进行标准化和体系化地定义、存储和管理，从而为相关专业人员继续深化和丰富RT
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CPS架构的设计、管理和维护提供参考原点和基本框架。
[0007]技术方案
[0008]本专利技术涉及信息管理方法，主要服务于辅助RT
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CPS架构设计以及未来实例化的工程应用。在对RT
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CPS的基础信息(构件功能、风险隐患、应用场景、弹性服务)进行定义的基础上，通过关系型数据库的形式对其进行存储管理，建立RT
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CPS构件、功能、应用场景、风险隐患等之间的关系。从而辅助RT
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CPS架构在实际工程应用场景下的实例化、标准化、模块化搭建，为城市管理者、交通工程师、架构设计人员的城市顶层交通系统架构设计工作提供便利。
[0009]本专利技术提出构件功能、风险隐患、应用场景、弹性服务4类RT
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CPS的基础信息并进行定义，基于关系型数据库对RT
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CPS的基础信息进行存储管理，形成一种辅助RT
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CPS架构设计的信息管理方法，从而辅助RT
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CPS架构的实例化设计构建。本专利技术的特点体现于以下四个方面：第一，定义RT
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CPS的构件功能；第二，定义RT
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CPS的风险隐患和应用场景；第三，定义RT
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CPS的弹性服务，并基于SysML建模语言对其进行可视化定义；第四，基于关系型数据库构建RT
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CPS的基础信息存储管理结构。
[0010]本专利技术提出构件功能、风险隐患、应用场景、弹性服务4类RT
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CPS的基础信息，并建立了存储管理RT
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CPS基础信息的关系型数据库，形成了一种辅助弹性交通信息物理系统架构设计的信息管理方法。具体包括以下技术步骤：首先，剖析RT
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CPS构件功能表述中所涉及的主体和影响，基于功能的核心动作、施加对象、作用属性和动作方向对构件功能进行定义；其次，面向交通系统在受到扰动冲击后的性能变化以及可能采取的应对措施，基于风险致因和风险结果对RT
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CPS的风险隐患进行定义，基于风险致因、方式、位置、风险结果对RT
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CPS的应用场景进行定义；再次，定义5类RT
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CPS弹性服务，并基于SysML的模块定义图和活动图对弹性服务中5类系统构件的功能表达、信息传递、逻辑关联进行可视化定义；最后，构建以构件功能、构件列表、构件属性、措施构件对应信息、应对措施、风险隐患、风险隐患应对措施信息这7张表为核心的关系型数据库，用以对RT
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CPS的基本信息进行存储管理，辅助下一步RT
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CPS实例化、标准化、模块化搭建。
[0011]1、剖析系统构件功能表述中所涉及的主体和影响，基于功能的核心动作、施加对象、作用属性和动作方向对系统构件的功能进行定义，包括：
[0012]核心动作：对系统构件功能主要本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种辅助弹性交通信息物理系统架构设计的信息管理方法，其特征在于，服务于辅助弹性交通信息物理系统架构设计以及未来实例化的工程应用。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在对弹性交通信息物理系统的基础信息进行定义的基础上，所述基础信息包括构件功能、风险隐患、应用场景、弹性服务；进而基于关系型数据库构建弹性交通信息物理系统的基础信息存储管理结构，具体是，通过关系型数据库的形式对其进行存储管理，建立弹性交通信息物理系统构件、功能、应用场景、风险隐患之间的关系；进而辅助弹性交通信息物理系统架构在实际工程应用场景下的实例化、标准化、模块化搭建，为城市管理者、交通工程师、架构设计人员的城市顶层交通系统架构设计工作提供便利。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基础信息进行定义，包括：基于核心动作、施加对象、作用属性、动作方向对构件功能进行定义；基于风险致因和风险结果对风险隐患进行定义，基于风险致因、方式、位置、风险结果对应用场景进行定义；定义保持、伸缩、变构、代偿、诱导5类弹性服务，并基于SysML的模块定义图和活动图对其进行可视化定义。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述从核心动作、施加对象、作用属性、动作方向4个部分出发，对系统构件的功能进行标准化描述，包括：核心动作：对系统构件功能主要行为的描述；施加对象：对系统构件功能动作所施加或影响对象构件的描述；作用属性：对系统构件功能所施加或影响对象的具体属性的描述；动作方向：对系统构件功能动作的方向的描述；基于上述定义和交通系统构件的归纳梳理，定义2种类型的构件功能描述方式，分别为：“核心动作+施加对象+作用属性”式和“核心动作+动作方向+施加对象”式。5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述基于风险致因和风险结果定义弹性交通信息物理系统的风险隐患，基于风险致因、方式、位置、风险结果定义弹性交通信息物理系统的风险隐患和应用场景，包括：弹性交通信息物理系统风险隐患的风险致因(5类)：社会安全事件、自然灾害、事故灾难、大型活动、交通设施设备故障；弹性交通信息物理系统风险隐患的方式(4类)：道路交通、地面公交、轨道交通、慢行交通；弹性交通信息物理系统风险隐患的位置(5类)：快速路、慢速路、枢纽车站、轨道交通线路、载运工具；弹性交通信息物理系统风险隐患的风险结果(4类)：拥堵、中断、延误、拥挤。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，弹性交通信息物理系统的风险隐患是对系统所受扰动冲击及其后果的概括性描述，由风险致因和风险结果共同定义，即，一类风险隐患可被描述为“某风险致因导致了某风险结果”...

【专利技术属性】
技术研发人员：滕靖，李金洋，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：