高速公路運(yùn)營(yíng)管理中信息資源整合應(yīng)用研究

徐寒亭，趙翔，杜賽賽，謝黎明

（安徽省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)研究總院股份有限公司，安徽 合肥 230088）

1 背景及現(xiàn)狀

1.1 背景

當(dāng)前高速公路信息化體系龐大，包含多種業(yè)務(wù)系統(tǒng)，如稽查系統(tǒng)、高速公路養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)、收費(fèi)系統(tǒng)等等。這些系統(tǒng)隨著運(yùn)行時(shí)間增長(zhǎng)，積累了大量交通業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，如文字、視頻、圖片、流量、車(chē)輛信息等，這些數(shù)據(jù)具有大數(shù)據(jù)4V特征，同時(shí)又有多源、異構(gòu)、連續(xù)、無(wú)限等數(shù)據(jù)特點(diǎn)。由于管理體制、工作機(jī)制、技術(shù)條件等原因，數(shù)據(jù)沒(méi)有統(tǒng)一存儲(chǔ)且數(shù)據(jù)格式、內(nèi)容等缺乏標(biāo)準(zhǔn)化管理，不利于數(shù)據(jù)整合應(yīng)用、數(shù)據(jù)挖掘和共享交換，因此造成了高速公路運(yùn)營(yíng)管理信息的碎片化和孤島化。

如何打破數(shù)據(jù)孤島，整合信息資源為高速公路路網(wǎng)運(yùn)行監(jiān)控、高速公路基礎(chǔ)設(shè)施維修養(yǎng)護(hù)、高速公路路面養(yǎng)護(hù)提供數(shù)據(jù)支撐，是當(dāng)下高速公路管理面臨的迫切問(wèn)題。

1.2 現(xiàn)狀

當(dāng)前高速公路收費(fèi)業(yè)務(wù)與養(yǎng)護(hù)業(yè)務(wù)關(guān)聯(lián)緊密，如①整合高速公路檢測(cè)數(shù)據(jù)與高速公路計(jì)重收費(fèi)數(shù)據(jù)，然后結(jié)合上述整合數(shù)據(jù)，對(duì)高速公路路面技術(shù)狀況綜合評(píng)估，最終形成路面養(yǎng)護(hù)計(jì)劃；②基于高速公路某一路段的收費(fèi)數(shù)據(jù)，同時(shí)整合該路段養(yǎng)護(hù)施工期間的監(jiān)測(cè)流量，從而為該路段養(yǎng)護(hù)時(shí)的養(yǎng)護(hù)信息發(fā)布及交通管制提供參考依據(jù)。

路政、交警和運(yùn)營(yíng)等部門(mén)的協(xié)調(diào)聯(lián)動(dòng)同樣也需要數(shù)據(jù)的共享。如運(yùn)營(yíng)部門(mén)收費(fèi)在稽查追繳、流量統(tǒng)計(jì)過(guò)程中，交警部門(mén)在交通安全執(zhí)法過(guò)程中及路政部門(mén)在超限超載車(chē)輛執(zhí)法過(guò)程中，都需要共享視頻抓拍數(shù)據(jù)及車(chē)輛特征識(shí)別數(shù)據(jù)等。

在現(xiàn)實(shí)環(huán)境中，由于①當(dāng)前高速公路的ETC數(shù)據(jù)、客服數(shù)據(jù)、路況數(shù)據(jù)、氣象數(shù)據(jù)、高速流量數(shù)據(jù)、事件監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)等各種數(shù)據(jù)分散在不同的業(yè)務(wù)系統(tǒng)中；②高速公路當(dāng)前各個(gè)業(yè)務(wù)系統(tǒng)建設(shè)時(shí)期不同、建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)不同；③各業(yè)務(wù)系統(tǒng)架構(gòu)、數(shù)據(jù)質(zhì)量及實(shí)時(shí)性要求等不相同；④各系統(tǒng)間缺乏統(tǒng)一的數(shù)據(jù)規(guī)范和接口標(biāo)準(zhǔn)。所以各業(yè)務(wù)系統(tǒng)之間出現(xiàn)數(shù)據(jù)不一致、數(shù)據(jù)缺失、數(shù)據(jù)沖突、數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確等現(xiàn)象，最終制約了信息資源整合及業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)共享的實(shí)現(xiàn)。

2 資源整合總體思路

首先對(duì)現(xiàn)有業(yè)務(wù)系統(tǒng)進(jìn)行全面調(diào)查，收集并整理高速公路各業(yè)務(wù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)，如收費(fèi)數(shù)據(jù)、高速稽查數(shù)據(jù)、路況數(shù)據(jù)、運(yùn)行監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、路網(wǎng)數(shù)據(jù)、客服數(shù)據(jù)、流量數(shù)據(jù)、氣象數(shù)據(jù)、路政數(shù)據(jù)、路面養(yǎng)護(hù)數(shù)據(jù)、兩客一危數(shù)據(jù)、車(chē)輛信息等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)；其次分析高速公路各業(yè)務(wù)及數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)關(guān)系及及各業(yè)務(wù)系統(tǒng)的需求，找出各業(yè)務(wù)系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)信息差異；最后提出高速公路信息資源整合的可行方法，該方法主要有：高速公路運(yùn)營(yíng)管理數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化研究、高速公路運(yùn)營(yíng)管理數(shù)據(jù)集成與存儲(chǔ)研究、高速公路運(yùn)營(yíng)管理數(shù)據(jù)共享與交換研究，為高速公路建、管、養(yǎng)、運(yùn)全生命周期管理提供決策支撐。

3 整合方案關(guān)鍵技術(shù)

3.1 高速公路運(yùn)營(yíng)管理數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化研究

數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的制定過(guò)程，其本質(zhì)就是對(duì)多源異構(gòu)數(shù)據(jù)實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范管理的過(guò)程。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范管理是實(shí)現(xiàn)不同業(yè)務(wù)系統(tǒng)之間的業(yè)務(wù)協(xié)同與數(shù)據(jù)共享的前提。因此，如果需要為跨部門(mén)、跨行業(yè)、跨地域的數(shù)據(jù)共享等提供統(tǒng)一的數(shù)據(jù)服務(wù)，必須對(duì)各業(yè)務(wù)系統(tǒng)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)制定統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。只有對(duì)高速公路信息化管理體系下所有業(yè)務(wù)系統(tǒng)實(shí)行數(shù)據(jù)與業(yè)務(wù)標(biāo)準(zhǔn)化管理，才能真正打破因部門(mén)、地域造成的信息壁壘，充分實(shí)現(xiàn)信息資源的共享協(xié)同。

高速公路運(yùn)營(yíng)管理數(shù)據(jù)整合架構(gòu)

3.1.1 數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化管理研究方法

數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化管理的過(guò)程本質(zhì)就是首先利用數(shù)據(jù)接口技術(shù)從各個(gè)系統(tǒng)抽取業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，其次對(duì)各業(yè)務(wù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)分析，最后對(duì)這些數(shù)據(jù)依照相關(guān)規(guī)范進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，標(biāo)準(zhǔn)化處理的主要內(nèi)容有數(shù)據(jù)的清洗、過(guò)濾、轉(zhuǎn)換、打標(biāo)簽等，通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化處理后，這些來(lái)自不同業(yè)務(wù)系統(tǒng)的多源異構(gòu)數(shù)據(jù)質(zhì)量有所保證，方便后期的數(shù)據(jù)挖掘及應(yīng)用分析。

3.1.2 業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化研究

業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化處理時(shí)，首先要了解國(guó)家或交通部頒布的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。然后根據(jù)這些標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，將不規(guī)范的數(shù)據(jù)刪除或完善。

業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化過(guò)程主要包含數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)清洗及數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。在標(biāo)準(zhǔn)化制定過(guò)程中，需要結(jié)合管理的規(guī)范性和技術(shù)的可靠性，確保數(shù)據(jù)采集的準(zhǔn)確、及時(shí)、安全，盡量避免對(duì)業(yè)務(wù)系統(tǒng)的干擾，盡量減少接口的開(kāi)發(fā)工作量。

3.2 高速公路運(yùn)營(yíng)管理數(shù)據(jù)集成與存儲(chǔ)研究

由于高速公路運(yùn)營(yíng)管理數(shù)據(jù)來(lái)源于不同業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)，且數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)不統(tǒng)一，對(duì)高速公路交通數(shù)據(jù)集成與存儲(chǔ)研究主要是利用接口技術(shù)與各業(yè)務(wù)系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)對(duì)接，然后進(jìn)行對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行集成化統(tǒng)一存儲(chǔ)核管理。由于接口量大、類(lèi)型多，需要在對(duì)接過(guò)程中制定接口技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

3.2.1 接口技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)研究

當(dāng)前數(shù)據(jù)接口有多種技術(shù)實(shí)現(xiàn)方式，如數(shù)據(jù)庫(kù)接口、ETL抽取接口、webservice服務(wù)調(diào)用接口等，在設(shè)計(jì)時(shí)，①要支持多種技術(shù)實(shí)現(xiàn)方式，且能靈活配置管理，保證接口的靈活性、可維護(hù)性和可擴(kuò)展性；②支持前置機(jī)和直連模式；③支持多種數(shù)據(jù)傳遞方式如異步、定時(shí)等。④提供增量數(shù)據(jù)同步及全量數(shù)據(jù)同步比對(duì)等功能，保證各業(yè)務(wù)系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)一致性。⑤在接口協(xié)議層、數(shù)據(jù)層和應(yīng)用層，根據(jù)高速公路大數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)和技術(shù)需求，分別規(guī)范和明確相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。

3.2.2 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模式研究

各個(gè)業(yè)務(wù)系統(tǒng)高速數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化處理及采集后，加載到高速公路信息資源中心進(jìn)行集成化統(tǒng)一存儲(chǔ)和管理。根據(jù)數(shù)據(jù)的不同結(jié)構(gòu)及應(yīng)用需求，分別利用關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)、NoSQL數(shù)據(jù)庫(kù)及分布式文件等方式進(jìn)行關(guān)系型數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與非關(guān)系型數(shù)據(jù)存儲(chǔ)混合存儲(chǔ)和管理。

采用關(guān)系型數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與非關(guān)系型數(shù)據(jù)存儲(chǔ)混合存儲(chǔ)和管理存儲(chǔ)和管理的主要優(yōu)點(diǎn)：便于數(shù)據(jù)分類(lèi)，有效支撐數(shù)據(jù)分析及挖掘等服務(wù)；提高信息檢索與數(shù)據(jù)分析效率；節(jié)約海量數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)成本。

3.3 高速公路運(yùn)營(yíng)管理數(shù)據(jù)共享與交換研究

數(shù)據(jù)交換共享主要解決高速公路信息化體系下各業(yè)務(wù)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換和共享需求，發(fā)揮數(shù)據(jù)交換共享中樞的作用，提升高速公路運(yùn)營(yíng)管理數(shù)據(jù)的共享價(jià)值，保障高速公路運(yùn)營(yíng)管理數(shù)據(jù)的一致性，減少系統(tǒng)間接口對(duì)接難度。

數(shù)據(jù)交換主要支撐系統(tǒng)之間耦合性較低的數(shù)據(jù)交換需求，對(duì)于系統(tǒng)之間的業(yè)務(wù)耦合性高的數(shù)據(jù)對(duì)接主要通過(guò)實(shí)時(shí)接口實(shí)現(xiàn)，以保障數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)性和業(yè)務(wù)關(guān)聯(lián)性。

數(shù)據(jù)交換的技術(shù)實(shí)現(xiàn)：①數(shù)據(jù)交換中心節(jié)點(diǎn)技術(shù)實(shí)現(xiàn)：數(shù)據(jù)交換中心節(jié)點(diǎn)用于完成獲取節(jié)點(diǎn)上傳數(shù)據(jù)并進(jìn)行路由、存儲(chǔ)。②前置交換節(jié)點(diǎn)技術(shù)實(shí)現(xiàn)：前置數(shù)據(jù)交換用于采集交換數(shù)據(jù)，并通過(guò)數(shù)據(jù)通信組件發(fā)送數(shù)據(jù)到目標(biāo)地。

4 結(jié)語(yǔ)

針對(duì)高速公路交通路網(wǎng)運(yùn)營(yíng)相關(guān)的流量、收費(fèi)、路況、養(yǎng)護(hù)等多維異構(gòu)數(shù)據(jù)，本方案面向高速公路運(yùn)營(yíng)管理行業(yè)現(xiàn)狀，提供一套高速公路運(yùn)營(yíng)管理信息資源整合辦法。該方法主要由三部分組成，分別是高速公路運(yùn)營(yíng)管理數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化研究、高速公路數(shù)據(jù)集成與存儲(chǔ)研究、高速公路數(shù)據(jù)共享與交換研究等。

基于高速公路信息資源整合，還可結(jié)合高速公路路網(wǎng)調(diào)度及公眾服務(wù)等需求，開(kāi)發(fā)適用于高速現(xiàn)在及未來(lái)路網(wǎng)運(yùn)營(yíng)管理需求的大數(shù)據(jù)分析平臺(tái)，基于已整合的海量多源異構(gòu)數(shù)據(jù)，通過(guò)建立多種交通數(shù)據(jù)分析模型，進(jìn)行多屬性多維度的大數(shù)據(jù)挖掘分析和可視化服務(wù)，為高速公路路網(wǎng)運(yùn)行監(jiān)控、高速公路基礎(chǔ)設(shè)施維修養(yǎng)護(hù)、高速公路路面養(yǎng)護(hù)提供數(shù)據(jù)支撐，為路網(wǎng)調(diào)度及公眾服務(wù)提供決策支撐。