梁楠 吳傳強(qiáng)/文

近年來，隨著城市化進(jìn)程的持續(xù)推進(jìn)，城市道路交通，以及城鄉(xiāng)之間客運(yùn)和貨運(yùn)問題日益突出，安全監(jiān)管與動(dòng)態(tài)服務(wù)勢在必行。為從系統(tǒng)治理、精準(zhǔn)治理、主動(dòng)治理方向上尋求破解道路運(yùn)輸車輛管理難題的新思路，航天宏圖信息技術(shù)有限公司（以下簡稱航天宏圖）研發(fā)了道路運(yùn)輸車輛動(dòng)態(tài)監(jiān)管服務(wù)平臺(tái)。平臺(tái)以智能化、可視化的方式建設(shè)交通信息資源的神經(jīng)中樞，展現(xiàn)交通運(yùn)輸企業(yè)服務(wù)生產(chǎn)過程中的特性，剖析服務(wù)質(zhì)量、安全質(zhì)量、突發(fā)異常的特性，為交通主管部門提供決策依據(jù)。

本文以某市北斗智慧交通道路運(yùn)輸車輛動(dòng)態(tài)監(jiān)管服務(wù)平臺(tái)（以下簡稱平臺(tái)）為例，探討基于交通大數(shù)據(jù)綜合分析模型，為交通管理者提供一套集供應(yīng)保障、服務(wù)質(zhì)量和安全監(jiān)管于一體的智能化監(jiān)管技術(shù)手段，提升管理效率，降低運(yùn)營成本，推動(dòng)道路交通管理信息化、智能化。

北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（簡稱北斗系統(tǒng)）按照“三步走”戰(zhàn)略建設(shè)發(fā)展。北斗三號(hào)系統(tǒng)于2009年啟動(dòng)建設(shè)，在北斗二號(hào)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步提升性能、擴(kuò)展功能，完成30顆衛(wèi)星組網(wǎng)發(fā)射；2020年全面建成北斗三號(hào)系統(tǒng)，為全球用戶提供導(dǎo)航定位和通信數(shù)傳于一體的高品質(zhì)服務(wù)。移動(dòng)終端Android操作系統(tǒng)從7.0版本開始，開放了GNSS原始觀測量的訪問接口，使智能移動(dòng)終端實(shí)現(xiàn)CORS、RTK或PPP高精度定位，從而擴(kuò)展北斗高精度的實(shí)時(shí)應(yīng)用。

系統(tǒng)設(shè)計(jì)

系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)

平臺(tái)充分利用北斗定位、移動(dòng)通信、GIS、大數(shù)據(jù)及互聯(lián)網(wǎng)先進(jìn)技術(shù)，面向道路運(yùn)輸管理機(jī)構(gòu)，整合各部門信息資源，打通主管部門與運(yùn)輸企業(yè)之間的信息壁壘，實(shí)現(xiàn)城市境內(nèi)公交客車、班線客車、旅游客車、出租客車、危險(xiǎn)貨物運(yùn)輸車輛、站場監(jiān)管全覆蓋，道路運(yùn)輸車輛的動(dòng)態(tài)監(jiān)管水平，系統(tǒng)架構(gòu)，如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)架構(gòu)

軟硬件支撐層主要建設(shè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集存儲(chǔ)和正常運(yùn)行所需的軟件、硬件、網(wǎng)絡(luò)環(huán)境等。

數(shù)據(jù)層主要建設(shè)基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)庫、交通運(yùn)輸庫、位置數(shù)據(jù)庫、視頻監(jiān)控庫以及運(yùn)維數(shù)據(jù)庫等，并為上層應(yīng)用提供統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫處理引擎。

應(yīng)用層主要建設(shè)綜合數(shù)據(jù)服務(wù)、安全監(jiān)管信息發(fā)布、重點(diǎn)運(yùn)輸車輛實(shí)時(shí)監(jiān)管、車輛事故預(yù)警與警情處理四部分。

用戶層提供移動(dòng)端、PC端、大屏端等多端統(tǒng)一用戶訪問，為交通運(yùn)輸主管部門、運(yùn)輸企業(yè)、車主及系統(tǒng)運(yùn)維管理人員提供應(yīng)用支撐。

系統(tǒng)組成設(shè)計(jì)

平臺(tái)主要由數(shù)據(jù)綜合服務(wù)、安全監(jiān)管信息發(fā)布、重點(diǎn)運(yùn)輸車輛實(shí)時(shí)監(jiān)管和車輛事故預(yù)警與警情處理四部分組成，如圖2所示。其中，數(shù)據(jù)綜合服務(wù)負(fù)責(zé)構(gòu)建“數(shù)字交通”體系，將平臺(tái)建成城市級交通信息資源的樞紐站以及與其他政府部門信息平臺(tái)對接的重要數(shù)據(jù)窗口，實(shí)現(xiàn)全行業(yè)生產(chǎn)數(shù)據(jù)、靜態(tài)動(dòng)態(tài)交通信息的共享和交流；安全監(jiān)管信息發(fā)布實(shí)現(xiàn)對維修、駕培、停車行業(yè)的規(guī)范化、信息化管理；重點(diǎn)運(yùn)輸車輛實(shí)時(shí)基于北斗定位、移動(dòng)通信等技術(shù)實(shí)現(xiàn)對公交車、出租車、長途客運(yùn)、危運(yùn)車輛運(yùn)輸?shù)娜獭⑼该骰O(jiān)控監(jiān)管；基于音視頻通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)對公交站場、客運(yùn)站、重點(diǎn)路段等關(guān)鍵位置的實(shí)時(shí)監(jiān)控，保障客貨運(yùn)輸安全，規(guī)范道路運(yùn)輸市場；車輛事故預(yù)警與警情處理是為了強(qiáng)化交通局行業(yè)監(jiān)管職能，對違章情況進(jìn)行依法處理，逐步實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控和移動(dòng)執(zhí)法的無縫銜接。實(shí)現(xiàn)運(yùn)營管理由粗放型管理向集約化管理、由經(jīng)驗(yàn)管理向科學(xué)管理、由定性管理向定量管理、由靜態(tài)管理向動(dòng)態(tài)管理的轉(zhuǎn)變，提高道路運(yùn)輸行業(yè)對道路運(yùn)輸車輛的動(dòng)態(tài)監(jiān)管水平。

圖2 系統(tǒng)組成

系統(tǒng)工作流程

平臺(tái)與城市公交車監(jiān)管平臺(tái)、長途客車監(jiān)管平臺(tái)、出租車監(jiān)管平臺(tái)、危險(xiǎn)貨物運(yùn)輸車輛監(jiān)管平臺(tái)、長途車站站場監(jiān)管平臺(tái)對接，接收各個(gè)平臺(tái)的基本信息、實(shí)時(shí)北斗位置數(shù)據(jù)和視頻監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，基于地理信息平臺(tái)實(shí)現(xiàn)車輛及相關(guān)信息的全流程監(jiān)控和統(tǒng)計(jì)分析，并由運(yùn)維管理系統(tǒng)提供整個(gè)監(jiān)管平臺(tái)的用戶、角色、權(quán)限、日志的管理和業(yè)務(wù)流程監(jiān)控。具體信息流程，如圖3所示（見下頁）。

圖3 系統(tǒng)流程

關(guān)鍵技術(shù)

系統(tǒng)建設(shè)重點(diǎn)是運(yùn)輸車輛北斗高精度定位、突破多源異構(gòu)時(shí)空數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與檢索以及多維約束下的最優(yōu)化資源調(diào)度等關(guān)鍵技術(shù)。

重點(diǎn)運(yùn)輸車輛北斗高精度定位

公交車、長途客車、出租車、危險(xiǎn)貨物運(yùn)輸車集成北斗定位模塊或智能移動(dòng)移動(dòng)終端，基于北斗/GNSS觀測數(shù)據(jù)和導(dǎo)航電文，結(jié)合RTK、CORS、PPP等播發(fā)的增強(qiáng)改正信息，實(shí)現(xiàn)移動(dòng)終端的北斗高精度的定位，實(shí)時(shí)獲得環(huán)衛(wèi)運(yùn)輸設(shè)備的實(shí)時(shí)位置。

多源異構(gòu)時(shí)空數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與檢索技術(shù)

系統(tǒng)采集位置、視頻、文本、數(shù)字等多種類型數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)格式多樣、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，數(shù)據(jù)量大、價(jià)值密度較低，系統(tǒng)基于航天宏圖自主研制的分布式文件存儲(chǔ)服務(wù)云平臺(tái)PIE-CFS，面向多源異構(gòu)數(shù)據(jù)進(jìn)行針對性設(shè)計(jì)，定制數(shù)據(jù)預(yù)處理策略，清洗冗余數(shù)據(jù)，保留特征數(shù)據(jù)，優(yōu)化數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，系統(tǒng)支持PB級數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)與管理。構(gòu)建時(shí)空數(shù)據(jù)索引，實(shí)現(xiàn)各類數(shù)據(jù)資源的快速檢索，對百萬數(shù)據(jù)點(diǎn)的讀取，響應(yīng)時(shí)間小于5秒。

基于微服務(wù)架構(gòu)實(shí)現(xiàn)信息服務(wù)的統(tǒng)一管理

系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用基于容器的微服務(wù)架構(gòu)，拆分各個(gè)分系統(tǒng)應(yīng)用模塊成為一組小的、松耦合、功能獨(dú)立的服務(wù)鏡像庫，便于構(gòu)建多機(jī)任務(wù)處理集群，采用負(fù)載均衡和高可用策略保障服務(wù)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行。可采用公司自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的PIE-SCM服務(wù)集群管理與調(diào)度技術(shù)提供的基于容器技術(shù)的微服務(wù)管理架構(gòu)，采用負(fù)載均衡和高可用策略保障服務(wù)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行，更好地系統(tǒng)處理與調(diào)度。

平臺(tái)典型應(yīng)用場景

平臺(tái)包含PC端監(jiān)管平臺(tái)和移動(dòng)端監(jiān)管平臺(tái)兩部分，主要由公共交通企業(yè)管理、從業(yè)人員管理、車輛信息查詢、基礎(chǔ)設(shè)施查詢、車輛線路查詢、車輛實(shí)時(shí)位置和歷史位置查詢、車輛軌跡回放、車輛運(yùn)行狀態(tài)等功能模塊組成，系統(tǒng)界面，如圖4所示。

圖4 平臺(tái)界面

協(xié)同監(jiān)管

通過車輛動(dòng)態(tài)信息的實(shí)時(shí)采集、自動(dòng)處理，對超速駕駛、疲勞駕駛等重點(diǎn)違法駕駛行為進(jìn)行及時(shí)提醒和統(tǒng)計(jì)，并通過數(shù)據(jù)交換通道，實(shí)現(xiàn)了同一地區(qū)不同政府管理部門之間的信息共享，為多部門協(xié)同監(jiān)管等應(yīng)用提供了數(shù)據(jù)支持。處理流程，如圖5所示。

圖5 車輛事實(shí)報(bào)警處理流程

跨區(qū)監(jiān)管

通過對運(yùn)營車輛實(shí)際途徑地與網(wǎng)上申報(bào)途徑地進(jìn)行自動(dòng)比對，管理部門根據(jù)比對結(jié)果，加強(qiáng)監(jiān)管、糾正不規(guī)范經(jīng)營行為，促進(jìn)企業(yè)經(jīng)營的規(guī)范化。

預(yù)期效果

系統(tǒng)建成后將形成一個(gè)集城市公交客車、班線客車、旅游客車、出租客車、危險(xiǎn)貨物運(yùn)輸車輛、出租車、站場監(jiān)管等綜合監(jiān)管大平臺(tái)。達(dá)到以下應(yīng)用效果：

準(zhǔn)確統(tǒng)一的數(shù)據(jù)來源通過道路運(yùn)輸重點(diǎn)營運(yùn)車輛監(jiān)管服務(wù)平臺(tái)，面向企業(yè)開放數(shù)據(jù)共享接口，企業(yè)能夠及時(shí)獲取到準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，為企業(yè)的經(jīng)營、監(jiān)測、分析、決策提供重要的數(shù)據(jù)支撐。

客觀、公正的監(jiān)測和數(shù)據(jù)分析根據(jù)動(dòng)態(tài)、靜態(tài)信息、數(shù)據(jù)采集，對企業(yè)的運(yùn)營狀況、能源消耗、班次計(jì)劃、人員狀態(tài)等進(jìn)行統(tǒng)計(jì)監(jiān)測和分析；實(shí)現(xiàn)日常車輛運(yùn)營過程的記錄、跟蹤及管理。

科學(xué)、有效的應(yīng)急響應(yīng)預(yù)案建設(shè)運(yùn)行監(jiān)測與應(yīng)急響應(yīng)系統(tǒng)，實(shí)時(shí)監(jiān)控車輛運(yùn)行狀態(tài)，對異常情況進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤和統(tǒng)計(jì)分析，并與其他關(guān)聯(lián)部門進(jìn)行應(yīng)急聯(lián)動(dòng)和資源共享，協(xié)同處理重大事件，實(shí)現(xiàn)對營運(yùn)車輛的宏觀指揮調(diào)控。