許春楊 李歡

（河南省高速公路聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控收費(fèi)通信服務(wù)有限公司 河南省鄭州市 450000）

如今，我國的公路交通建設(shè)已經(jīng)較為成熟，所構(gòu)建的公路交通網(wǎng)絡(luò)不僅為我國國民的出行提供了極大的便利，更對我國的經(jīng)濟(jì)建設(shè)產(chǎn)生了積極的影響。高速公路建設(shè)加快了物流運(yùn)轉(zhuǎn)的速度，極大促進(jìn)了國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，減輕了繁重的交通壓力[1]。但高速公路作為公路交通網(wǎng)絡(luò)極為重要的部分，因高速公路的快速發(fā)揮發(fā)展，高速路網(wǎng)所產(chǎn)生的交通信息日益增多，這些海量的數(shù)據(jù)就被稱為大數(shù)據(jù)，如何對智能高速公路系統(tǒng)進(jìn)行大數(shù)據(jù)管理，提高高速公路管理質(zhì)量，保障高速路網(wǎng)的有效運(yùn)轉(zhuǎn)尤為重要[2]。大數(shù)據(jù)技術(shù)在建設(shè)高速公路中的應(yīng)用，能夠整合高速公路的信息資源，可以有效地提高高速公路的管理和運(yùn)營，因此正確將大數(shù)據(jù)技術(shù)應(yīng)用到智能高速公路系統(tǒng)中是我國高速公路發(fā)展的重要內(nèi)容[3～4]。

1 交通大數(shù)據(jù)的基本概念

社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展提高了居民的生活水平，私家車的數(shù)量大幅度增加，交通數(shù)據(jù)倍增，原有的交通管理方式已經(jīng)難以滿足當(dāng)前的需求，必須尋找適合當(dāng)下交通數(shù)據(jù)管理的方案。大數(shù)據(jù)技術(shù)的出現(xiàn)讓交通數(shù)據(jù)處理更加方便，交通管理的效率提高了數(shù)倍[5～6]，而且大數(shù)據(jù)技術(shù)還可以應(yīng)用到交通卡口視頻、圖片等信息的采集、存儲以及分析工作中，與以往的交通管理辦法進(jìn)行對比，其效率更高、成本更低，而且大數(shù)據(jù)技術(shù)處理下的交通信息準(zhǔn)確性更高，與實(shí)際情況完全相符，雖然短時(shí)間內(nèi)大數(shù)據(jù)技術(shù)的應(yīng)用會增加交通管理成本，但從長遠(yuǎn)的發(fā)展角度來看，大數(shù)據(jù)所帶來的成本節(jié)約是相當(dāng)可觀的[7～8]。

2 智能高速公路系統(tǒng)大數(shù)據(jù)的來源及特點(diǎn)

2.1 高速公路大數(shù)據(jù)的重要來源

高速公路具有龐大的營運(yùn)量，所有的營運(yùn)信息都將組成大數(shù)據(jù)庫的一部分，對其進(jìn)行大數(shù)據(jù)分析已經(jīng)成為不可避免的發(fā)展趨勢，從高速公路大數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)來源可以看出，其主要包括收費(fèi)數(shù)據(jù)、監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)、調(diào)度數(shù)據(jù)、運(yùn)營數(shù)據(jù)等，主要內(nèi)容如下：

2.1.1 高速公路收費(fèi)數(shù)據(jù)

高速公路上均設(shè)有收費(fèi)站點(diǎn)，每個(gè)收費(fèi)站點(diǎn)在運(yùn)營過程中都將收取大量的收費(fèi)數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)包括通行車輛的基本信息、車輛的通行情況、車輛的載貨情況等，這些數(shù)據(jù)都構(gòu)成了收費(fèi)數(shù)據(jù)，其蘊(yùn)含著重要的價(jià)值，值得高速公路管理人員進(jìn)行開發(fā)利用[9]。

2.1.2 高速公路應(yīng)用系統(tǒng)數(shù)據(jù)

高速公路上相關(guān)的管理軟件如收費(fèi)站管理軟件、復(fù)合卡動態(tài)管理軟件等均在營運(yùn)過程中積累了大量的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)包括高速公路上交通事故的發(fā)生情況、救援部隊(duì)的使用情況、違章違法時(shí)間的發(fā)生情況以及車輛黑名單的情況等，這些數(shù)據(jù)的存在也具有較強(qiáng)的使用價(jià)值[10]。

2.1.3 高速公路監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)

高速公路上視頻監(jiān)控較多，如收費(fèi)站、服務(wù)區(qū)、隧道、收費(fèi)站廣場等位置均設(shè)有視頻監(jiān)控，正常情況下，視頻監(jiān)控獨(dú)自運(yùn)轉(zhuǎn)，當(dāng)發(fā)生交通事故時(shí)，視頻監(jiān)控的價(jià)值就發(fā)揮出來了，相關(guān)人員可以通過調(diào)動視頻監(jiān)控來分析交通事故的發(fā)生原因，從而明確主要責(zé)任人。因此對于高速公路上的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)來說，有效的數(shù)據(jù)存儲尤為重要，常見的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)保存時(shí)間為一個(gè)月，隨著科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，各種現(xiàn)代化的視頻監(jiān)控技術(shù)得以應(yīng)用，提高了監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)的精度和準(zhǔn)確度，為后期數(shù)據(jù)的應(yīng)用分析提供了基礎(chǔ)保障[11]。

2.1.4 高速公路傳感器數(shù)據(jù)

傳感器數(shù)據(jù)也是高速公路數(shù)據(jù)的重要來源，其包括微波車檢、路感線圈傳感器、氣象監(jiān)測、環(huán)境檢測等多項(xiàng)組成部分，一般情況下上述設(shè)施分布在高速公路的互通立交匝道上或者標(biāo)識站上，用于感知過往車輛的基本情況，對其進(jìn)行分類統(tǒng)計(jì)，匯總到交通信息中[12]，除此之外，傳感器還連接了第三方信息，如公安交警數(shù)據(jù)、路政數(shù)據(jù)、地方道路數(shù)據(jù)等，這些數(shù)據(jù)同樣具有規(guī)模龐大、類型復(fù)雜的特點(diǎn)，值得借助大數(shù)據(jù)技術(shù)進(jìn)行分析解決。

2.2 高速公路大數(shù)據(jù)的基本特點(diǎn)

從高速公路數(shù)據(jù)的來源可以看出，高速公路的數(shù)據(jù)來源復(fù)雜且規(guī)模龐大，因此高速公路大數(shù)據(jù)的基本特點(diǎn)可以總結(jié)為以下幾點(diǎn)：

2.2.1 數(shù)據(jù)規(guī)模龐大

數(shù)據(jù)規(guī)模龐大是高速公路數(shù)據(jù)的重要特點(diǎn)，一般情況下，在衡量高速公路數(shù)據(jù)時(shí)G 和T 已經(jīng)難以滿足需求，常使用“艾字節(jié)”作為衡量單位，而且非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的占比在90%以上，近些年來，這一現(xiàn)象還在逐漸加重[13]。

2.2.2 數(shù)據(jù)類型繁多

高速公路數(shù)據(jù)的來源較多，直接導(dǎo)致高速公路數(shù)據(jù)類別繁多，其中從數(shù)據(jù)類別來看，分為圖像類、視頻類、文本類等多種類型，這些數(shù)據(jù)又可以分為圖像數(shù)據(jù)、視頻數(shù)據(jù)、養(yǎng)護(hù)數(shù)據(jù)、收費(fèi)數(shù)據(jù)、管理與業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)等。

2.2.3 數(shù)據(jù)價(jià)值密度低

高速公路數(shù)據(jù)種類繁多，且不集中，所有數(shù)據(jù)都具備較強(qiáng)的使用價(jià)值，因此高速公路數(shù)據(jù)價(jià)值密度低是其重要特點(diǎn)，一般情況下，一小時(shí)左右的視頻數(shù)據(jù)，只有幾秒鐘具有使用價(jià)值[14]。

2.2.4 數(shù)據(jù)處理速度快

高速公路數(shù)據(jù)的處理速度較快，因?yàn)榻煌〝?shù)據(jù)對實(shí)時(shí)性的要求較高，需要在數(shù)據(jù)出現(xiàn)的第一時(shí)間進(jìn)行處理，確定方案對策。

3 大數(shù)據(jù)技術(shù)在智能高速公路系統(tǒng)中應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)

3.1 并行數(shù)據(jù)庫

智能高速公路積攢了大量的數(shù)據(jù)，并行數(shù)據(jù)庫難以滿足海量數(shù)據(jù)的處理，性能擴(kuò)展也無法改善現(xiàn)狀。就并行數(shù)據(jù)庫而言，性能擴(kuò)展方式有橫向擴(kuò)展和縱向擴(kuò)展兩種，縱向擴(kuò)展是指對某個(gè)節(jié)點(diǎn)自身的性能進(jìn)行優(yōu)化，例如提高硬盤內(nèi)存等，因此縱向擴(kuò)展會受到節(jié)點(diǎn)提升的限制。橫向擴(kuò)展則是增加節(jié)點(diǎn)的數(shù)量，讓節(jié)點(diǎn)成為一個(gè)巨大的集群，進(jìn)而得到性能的提升，這種方式最大的缺陷是耗費(fèi)資源較多，智能高速公路中并行數(shù)據(jù)庫的應(yīng)用已經(jīng)逐漸被淘汰，新型存儲模式逐漸得到認(rèn)可和應(yīng)用。

3.2 云計(jì)算

云計(jì)算在并行數(shù)據(jù)庫被淘汰后逐漸成為大數(shù)據(jù)技術(shù)的核心，其包含網(wǎng)格計(jì)算、分布式計(jì)算以及并行計(jì)算多個(gè)組成部分，云計(jì)算可以讓節(jié)點(diǎn)集群在更低成本的服務(wù)器上完成任務(wù)，與傳統(tǒng)的并行數(shù)據(jù)庫運(yùn)作模式進(jìn)行對比，其具有擴(kuò)展性高、可用性高以及性能好的特點(diǎn)，國內(nèi)云計(jì)算于2004年起步，在應(yīng)用期間發(fā)揮了巨大的作用。

4 基于大數(shù)據(jù)技術(shù)的智能高速公路系統(tǒng)

4.1 智能交通云平臺

4.1.1 海量的數(shù)據(jù)存儲

智能交通系統(tǒng)能夠?qū)Τ鞘械慕煌ㄇ闆r進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)督，各個(gè)路口所拍攝的交通數(shù)據(jù)都會被傳輸?shù)酱髷?shù)據(jù)云平臺中進(jìn)行存儲，由大數(shù)據(jù)云平臺進(jìn)行分類、整理，得到有效的交通信息。

4.1.2 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)查詢

大數(shù)據(jù)云平臺開放了查詢?nèi)肟?，其中包含了車輛行駛信息、運(yùn)行軌跡、違章情況等信息的查詢，所拍攝照片清晰度較高，能夠辨別車牌號、車型以及車體顏色等，在查詢數(shù)據(jù)的過程中，所有存儲在云平臺中的數(shù)據(jù)會被完全調(diào)取出來，以佐證車輛的違章情況。

4.1.3 智能數(shù)據(jù)分析

智能數(shù)據(jù)分析也是智能交通云平臺的重要功能，其可以對云平臺內(nèi)的所有數(shù)據(jù)進(jìn)行對比、分析以及預(yù)測，從而結(jié)合實(shí)際情況規(guī)劃出最合適的行進(jìn)路線，以便車輛能夠平穩(wěn)有序地運(yùn)行[15]。

4.2 營運(yùn)管理中的應(yīng)用

4.2.1 增收堵漏

偷逃通行費(fèi)行為較為常見，大數(shù)據(jù)技術(shù)作用下可以將收費(fèi)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，找出超時(shí)行駛的車輛及車輛換卡信息，也可以高速公路上的抓拍信息，將出入口車牌信息進(jìn)行對比，鎖定逃費(fèi)問題嚴(yán)重的車輛，在隨后的高速公路運(yùn)轉(zhuǎn)過程中加強(qiáng)檢查力度，確保這些逃費(fèi)情況嚴(yán)重的車輛合理繳費(fèi)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)增收。大數(shù)據(jù)分析有利于高速公路管理人員掌握公司的整體收入情況，并作出未來收入情況的預(yù)測，為公司制定未來的發(fā)展方向提供數(shù)據(jù)支持[16]。

4.2.2 營運(yùn)的分析與預(yù)測

導(dǎo)入周邊區(qū)域的各項(xiàng)數(shù)據(jù)，如經(jīng)濟(jì)情況、人口分布情況以及產(chǎn)業(yè)分布情況等，可以預(yù)估高速公路車流量的變化量。收費(fèi)者車流量數(shù)據(jù)分析可以預(yù)估出節(jié)假日的車流量情況，對于合理規(guī)劃工作，保證收費(fèi)站通暢運(yùn)行具有積極影響。

4.3 道路交通安全管理中的應(yīng)用

考慮到高速公路管理主體的差異，高速公路數(shù)據(jù)具有一定的廣泛性，需要對高速公路的路面情況、天氣狀況、車流情況等進(jìn)行綜合評估，找到其中的關(guān)聯(lián)性，從而制定改善措施和預(yù)防計(jì)劃，保障高速公路道路交通安全。除此之外，還可以對高速公路上的車流量情況、車型結(jié)構(gòu)情況以及道路鋪設(shè)情況等數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，得出高速公路的路線控制計(jì)劃圖，如主線、匝道等，讓高速公路的車輛通行質(zhì)量得到提升，為司乘人員提供優(yōu)質(zhì)的服務(wù)。以重慶的高速公路管控方法為例，其根據(jù)內(nèi)含高速公路的路面情況和車流量情況[17]，設(shè)置了客貨分離以及限時(shí)段禁行的條款，有效避免了高速路段內(nèi)堵車情況的出現(xiàn)。最后在高速公路內(nèi)設(shè)置了有效的信息發(fā)布路徑，使高速公路的安全信息能夠快速傳達(dá)給所有在高速公路上的旅客，在提高高速公路服務(wù)質(zhì)量的同時(shí)也保障了道路交通安全。

4.4 道路養(yǎng)護(hù)過程中的運(yùn)用

高速公路路網(wǎng)迅速發(fā)展成熟的今天，通車?yán)锍倘找嬖龃?，高速公路的養(yǎng)護(hù)工作也變得尤為重要。高速公路養(yǎng)護(hù)也要建立在有效的高速公路數(shù)據(jù)庫上，如高速公路的里程數(shù)、運(yùn)營時(shí)間、日常維護(hù)時(shí)間等，目前在進(jìn)行高速公路道路維護(hù)時(shí)，常常由外部的施工單位來完成，不同的外部施工單位在提交養(yǎng)護(hù)數(shù)據(jù)時(shí)存在數(shù)據(jù)處理中的差異，導(dǎo)致養(yǎng)護(hù)數(shù)據(jù)參差不齊、零零碎碎，一些養(yǎng)護(hù)數(shù)據(jù)保存在電腦上而另一些養(yǎng)護(hù)數(shù)據(jù)則保存在紙質(zhì)資料上，這些養(yǎng)護(hù)數(shù)據(jù)在處理過程中查詢難度較大，很難進(jìn)行高效、精準(zhǔn)的管理，在大數(shù)據(jù)運(yùn)作模式下，道路的維修保養(yǎng)能夠在當(dāng)?shù)貧庀蟓h(huán)境、路面載荷以及車流量等多種因素的影響下合理開展，有利于道路養(yǎng)護(hù)周期的科學(xué)、合理設(shè)計(jì)。

5 結(jié)束語

智能高速公路系統(tǒng)在高速公路迅速發(fā)展的今天，引入大數(shù)據(jù)技術(shù)對龐大的交通數(shù)據(jù)進(jìn)行處理已經(jīng)成為不可避免的發(fā)展趨勢，在明確交通大數(shù)據(jù)概念、來源、特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，借助云計(jì)算信息技術(shù)提高運(yùn)算效率，優(yōu)化道路安全管理和養(yǎng)護(hù)流程，可以讓大數(shù)據(jù)充分服務(wù)智能高速公路，為智能高速公路的發(fā)展提供有力的支持。