車聯網在建筑垃圾運輸車管理中的應用探索

劉科強 冶少剛 暢明娟

摘 要：建筑垃圾運輸車是城市建設過程中必不可少的運輸工具，他們在為城市建設作出貢獻的同時，也帶來車輛超速超限行駛、拋灑滴漏垃圾、不按規定線路行駛等違規事件，這些違規行為引發的環境污染和安全隱患是執法監管部門的管理難題，文章針對建筑垃圾清運管理需求，結合汽車CAN總線、車聯網、云計算技術，探索了建筑垃圾運輸車聯網智能化管理系統開發和應用，使車、道路、駕駛員、工地、消納場、管理者有效緊密的結合，為管理者提供了行之有效的技術手段和管理工具，實現政府各監管部門信息同步共享，聯動管理。從源頭治理車輛違規行為，達到清運企業車輛合規高效運營，保障城市環境衛生及交通安全的雙重目的。

關鍵詞：建筑垃圾運輸車；車聯網；智能管理

中圖分類號：U461.99 文獻標識碼：B 文章編號：1671-7988（2018）17-25-04

Abstract： Construction waste transport vehicles are essential means of transportation in the process of urban construction. While they contribute to urban construction， they also bring violations such as over speed， dumping of waste， failure to follow prescribed routes， and so on. The environmental pollution and hidden danger caused by these violations is a difficult management problem for the supervision department. This paper aims at the demand of construction waste clean up and transportation management， combines the CAN bus， the Vehicle network， Cloud computing technology， this paper probes into the development and application of the intelligent management system of building waste transport vehicle network， which makes the vehicle， road， driver， construction site， acceptance yard and manager combine effectively and closely， and provide effective technical means and management tools for the managers. To achieve the government regulatory depart ments to share information synchronization， linkage management. To control vehicle violations from the source to achieve the dual purpose of vehicle compliance and efficient operation of transportation enterprises and the protection of urban environmental hygiene and traffic safety.

Keywords： Construction Waste Truck； Internet of Vehicles； intelligent management

CLC NO.： U461.99 Document Code： B Article ID： 1671-7988（2018）17-25-04

前言

近年來，隨著城市建設的快速發展，城市生活、建筑垃圾逐漸增多，運載建筑垃圾的重型汽車“建筑垃圾運輸車”肩負了城市建設的使命，他們在為城市建設作出貢獻的同時，帶來的超速超限行駛、隨意傾倒垃圾、沿途揚塵拋灑垃圾、不按規定行駛等問題引發的環境污染和安全隱患讓廣大市民深惡痛絕。讓建筑垃圾運輸車由原來的“城市建設者”變成了“城市公害”。據統計全國由于建筑垃圾運輸車引起的交通傷亡事故更是多達上千人。盡管政府相關部門一直在采取各種措施對建筑垃圾運輸車進行監管治理，但受制于無有效的技術手段，取得的成效卻不盡人意。使建筑垃圾運輸監管問題一直是城市管理的難點問題。因此，加強技術監控手段，對建筑垃圾運輸車進行精準化管理是各級政府部門的攻堅難題。筆者認為，有效監控管理建筑垃圾運輸車，降低其引起的交通事故，美化城市環境，利用傳統的人工管理已不能滿足政府監管部門對建筑垃圾運輸車監管的要求，不但要有一套管理標準、制度法規，還需要一套行之有效的管理工具。本文對如何利用先進的車聯網技術搭建一套車聯網智能管理系統，把車、道路、駕駛員、工地、消納場、管理者有效緊密的結合起來，實現政府多個部門信息共享，聯動管理。從源頭治理“瘋狂建筑垃圾運輸車”違規行駛，超速、揚塵污染、隨意傾倒等惡疾，即從運輸企業及清運車輛運輸全過程進行監控和管理，達到清運企業車輛合規運營，提升城市環境衛生及交通安全的雙重目的。

1 車聯網技術發展模式與體系結構

車聯網是物聯網的重要分支，是物聯網技術在汽車行業的典型應用。車聯網涉及到的關鍵技術包含無線射頻識別技術、無線傳感器收集技術、無線通信傳輸技術 （2/3/4G）、全球定位技術（GPS、GIS）、車聯網標準建立、安全技術等，這在物聯網中均有體現。但與物聯網相比，車聯網中的網絡結點以車輛為主，汽車節點移動速度更快、拓撲變化更頻繁、路徑的壽命更短，這就決定了車聯網的高動態性，而且受到的干擾因素也會更多，包括路邊的建筑物、天氣狀況、道路交通等，因此車聯網對技術的要求更加苛刻，其網絡架構與信息建設也更加復雜和多變。

與物聯網類似，車聯網體系結構也可分為感知層、網絡層、處理層和應用層，感知層主要是運用車載傳感器對車輛位置、車速、開關量、道路交通狀況、天氣情況等相關數據進行感知和采集，并將數據通過網絡層上傳到管理平臺存儲；網絡層的主要功能是實現Internet接人、完成數據的分析處理和遠距離大范圍傳輸以及實現對車聯網絡內節點的遠程監控和管理功能；應用層主要是對車聯網數據的處理與分析，通過人機交互界面實現各種具體服務，從狹義上來說，應用層主要是指網絡終端系統以及用戶操作系統等[1]。車聯網網絡結構圖l所示。

2 車聯網在建筑垃圾運輸管理中的應用探析

車聯網是繼互聯網、物聯網之后，未來智慧城市的又一個標志，是汽車未來科技的發展方向，是智慧城市和智能交通發展不可或缺的技術，車聯網的技術應用能保證車輛更加安全行駛，規劃出行路線，避免交通擁堵，節能減排。因此，通過對建筑垃圾運輸管理需求的調研分析，以及車聯網技術發展，可將車聯網技術和重卡電控技術融合，結合電子控制技術、數據通訊傳輸技術、云計算技術應用，開發針對建筑垃圾運輸車的實時調度監控、智能控制、違規報警等功能于一體化智慧監管系統，可提高清運企業精細化管理水平，降低交通事故，改善城市環境衛生，從技術上解決建筑垃圾運輸車輛的違規行為，解決政府監管難題。

2.1 建筑垃圾運輸過程監管流程和需求分析

隨著城市化快速發展，拆遷、建設、改造工程項目遍地開花，給建筑垃圾管理增添了難度，特別是一些施工任務重、時間要求緊的重點工程，工地進出口未及時硬化，建筑垃圾運輸車輛不加網加蓋密閉運輸，車輛帶泥、撒漏、揚塵，污染路面，亂倒建筑渣土、超速行駛等情況時有發生，帶來了城市交通事故頻發，建筑垃圾揚塵污染環境等管理難題。部分地市監管部門要求全市建設、施工單位在進行建筑渣土處置前，施工工地“出多少土、運往哪里、行駛限速、運輸線路怎么走，什么時間運輸”要先報監管部門審批，未經審批不得擅自運輸、處置建筑垃圾。而對于建筑垃圾運輸車的管理，則要求所有車輛需安裝統一標志、統一管理，保持整潔完好，車擋板要清洗干凈，杜絕帶泥上路；參運車輛必須裝載適量，大廂嚴密，不撒漏、飛揚，參運車輛必須按規定線路行駛，并安裝北斗兼容GPS管理系統。如出現突發性的垃圾撒漏情況，要及時清理，并限制車輛行駛。為將監管要求更好落實下去，提高執法效率，減少建筑垃圾運輸與處置過程中的違規行為，非常有必要采用“建筑垃圾運輸車智能監管系統”的多種科技手段結合的方式，實現對建筑垃圾運輸相關單位、車輛及責任人的管理。即抓好兩點一線即工地、傾倒場地和運輸線路的監管。

2.2 車聯網在建筑垃圾運輸過程中的應用研究

通過對建筑垃圾清運行業運輸形態的實地調研，及監管主體部門管理需求進行綜合分析，進行用戶定義和畫像，利用PSPS模型挖掘分析用戶場景需求，理解管理痛點。分別對用戶角色、場景、痛點、解決方案進行分析，共分析出20個場景，再使用kano模型分析[2]，篩選出5類用戶的必備核心需求及用戶場景，做為建筑垃圾智能化監管系統開發和技術路線選擇的參考依據。詳情見表1：

3 建筑垃圾運輸車聯網系統構建

根據建筑垃圾運輸過程中相關用戶的需求分析，規劃搭建建筑垃圾運輸車聯網系統。需要先進行系統技術架構選擇，再進行管理系統的業務劃分和功能設置，最后再對整個管理體系進行標準化、規范化，統一管理。

3.1 建筑垃圾運輸車聯網系統技術架構

建筑垃圾智能管理系統總體結構分為四大部分：感知層（采集車輛位置和傳感數據）、數據傳輸層（無線傳輸）、數據處理層和數據應用層。具體架構如下圖所示：

3.1.1 感知層

建筑垃圾監管的主體為兩點一線，即工地、消納場和運輸線路，在車輛、工地和消納場所安裝感知檢測設備，實現互通互聯。主要安裝的設備有2類：①車載智能終端設備：在清運車輛上安裝車載智能終端、載重傳感器、舉升傳感器、密閉傳感器，車載DVR、多路攝像頭，通過CAN總線和RS232等協議實現車內局域網絡互通，分別采集車輛位置、車速、空載重載、舉升、密閉、視頻等數據。②視頻和黑車識別設備：安裝在工地和消納場出口的黑車識別設備，當車輛經過時觸發感應器，自動拍照，自動識別車牌號碼，自動判斷是否黑車和套牌。[3]

3.1.2 數據傳輸層

車載終端將各種傳感信息進行匯集打包，通過設備自帶的3G/4G通訊模塊，將數據以無線通訊的方式傳輸到附近基站，然后通過基站傳輸到運營商機房，再通過主干線傳輸到車聯網數據中心服務器中。[4]

3.1.3 數據處理層

數據傳輸到數據中心云服務器后，按相應協議自動解析數據，應用云計算技術，將業務邏輯自動計算出相應的指標和數據，包括識別車牌是否是黑車，是否是套牌車，是否卸貨，知否裝貨，是否偏離線路，是否貨箱密閉、超速等，然后將這些數據存儲到數據庫，供應用層調用。

3.1.4 數據應用層

云端服務器通過數據處理程序實時接收上述行為數據，解析并入庫，業務處理程序根據解析后的數據實時進行各種計算，包括違規行為的實時計算和識別，并接收用戶端反饋內容，用戶通過電腦端和手機端進行訪問和交互。根據使用對象特征不同，建筑垃圾車輛智能管理系統的應用層用戶分別為駕駛員、指揮中心、主管科室、運輸企業和執法人員。

3.2 建立建筑垃圾運輸車智能管理系統

建筑垃圾和工程渣土運輸過程主要是，車輛在工地裝貨并沖洗后，通過城市道路，最后進入消納場卸貨，俗稱“兩點一線”。整個過程受政府各主管部門監管，結合監管過程中相關用戶的管理需求，主要有7個子系統來滿足各用戶對象的監管需求：

（1）基礎數據管理子系統：記錄車輛檔案、駕駛員檔案、運輸公司檔案，智能設備檔案、使清運過程信息化，便于政府各級監管部門信息共享和追溯管理。

（2）調度監控子系統：對車輛實時定位信息、運行軌跡、運輸過程進行實時展示，便于運輸公司高效調度監控。

（3）城市管理子系統：對運輸過程中的“兩點一線”進行智能化管理，具有規劃和審批、記錄工地、消納場、運輸線路功能，審批通過后的工地、線路、消納場與車輛進行綁定，作為未審批作業的工地和消納場、車輛違規作業識別依據。

（4）智能控制子系統：主要功能是對違規車輛進行限速、限舉、限制啟動的遠程命令下發規則設定，當車輛違規時，系統自動觸發控制指令，通過運營商3G/4G網絡下發給車載智能終端，車載終端通過CAN總線將命令傳輸給發動機，對車速、舉升進行限制，保證車輛合規運營。

（5）違規報警子系統：主要功能是實時預警危險駕駛行為和違規事件，當駕駛員駕駛車輛存在危險駕駛行為，ADAS系統觸發預警，提醒駕駛員。當車輛違規后，系統自動記錄違規事件，存儲到系統平臺數據庫，供執法部門實時調取數據，作為執法有力證據。

（6）建筑垃圾清運大數據可視化子系統：主要是運用云計算，大數據分析技術，將城市建筑垃圾運輸過程數據進行實時計算分析，可以為交通安全管理部門展示建筑垃圾清運路線密集度、違規路段熱力圖，便于合理規劃和審批線路，部署執法巡查警力；實現工地出土量和消納場收容量數據分析，建筑垃圾運輸流向數據分析，便于監管部門合理調劑資源，適量消納。車輛運營數據分析，使車隊管理者了解車輛運力及運營成本，便于降本增效。

（7）移動執法APP：主要用于一線執法巡查人員，執法人員可通過APP進行移動巡查執法，對違規車輛、工地、消納場進行實時鎖定，證據盤查，違規上報。

由于該智能化管理系統需要實時處理車輛運行過程中的動態數據，進行超大數據量計算分析，因此建議運用云計算建立超大容量數據庫，采用數據挖掘、人工智能等技術，有助于提取有效信息，過濾無效信息方面有很大的優勢，能夠提高數據處理效率，實現實時防控。

3.3 建立建筑垃圾運輸車輛智能化技術標準

因各地市建筑垃圾車的品牌、技術規格不同，因此，車輛接入智能管理系統時需要統一的接入標準和通訊協議。所以在智能化管理系統建設時，還需要將車輛接入系統平臺的方式進行標準化，對車輛智能化設備技術要求進行標準化，因此，在監管體系搭建時需要從整車公告技術要求、車載智能系統技術要求、通訊協議等進行標準化，便于建筑垃圾運輸監管運營的標準化統一規范管理。

4 小結

車聯網技術的探索和應用，推動了智慧城市建設和智能交通領域的不斷創新，解決了現代城市建設、交通安全、節能環保等管理方面的部分難題，本文論述的車聯網技術在建筑垃圾運輸監管過程中的應用，已在多個城市應用推廣，有效的解決了建筑垃圾車輛超速、亂傾倒拋灑垃圾、不按規定線路行駛等痼疾，降低了交通安全和揚塵污染事故發生率。同時，筆者也認識到車聯網涉及的技術眾多，車聯網的普及和應用任重而道遠。

參考文獻

[1] 王建強，吳辰文，李小軍.車聯網架構與關鍵技術研究[J].微計算機信息，2011（04）.

[2] 魏麗坤.Kano模型和服務質量差距模型的比較研究[J].質量管理，2006，（9）：10-12.

[3] 張洪超；車聯網技術發展探究[J]；計算機光盤軟件與應用；2013年03期.

[4] 孫小紅.車聯網的關鍵技術及應用研究[J].通信技術，2013（4）.