數據可視化技術在南京隧橋管理中的實踐應用

索春婷

摘 要：本文首先分析南京隧橋大數據綜合調度可視化系統工程的概況及背景，闡述可視化技術的重要性;其次，闡述大數據可視化在設計應用中的技術及流程;再次，通過對可視化系統的結構進行分析，闡述其模塊類型和使用價值;最后，總結大數據可視化系統在交通工程管理中的應用優勢和未來發展前景，以推動現代化科技交通質量的提升。

關鍵詞：數據可視化;南京隧橋;管理

中圖分類號：U495文獻標識碼：A文章編號：1003-5168（2020）04-0106-03

Abstract： Firstly， this paper analyzed the general situation and background of Nanjing tunnel bridge big data integrated dispatching visualization system project， and expounded the importance of visualization technology; secondly， it expounded the technology and process of big data visualization in the design and application; thirdly， through the analysis of the structure of the visualization system， it expounded its module type and use value. Finally， it summarized the application advantages and future development prospects of big data visualization system in traffic engineering management， so as to promote the improvement of modern science and technology traffic quality。

Keywords： data visualization;Nanjing tunnel and bridge;management

在交通工程中應用數據化技術，是時代發展和社會進步的必然要求。南京隧橋大數據綜合調度可視化系統主要是將數據可視化技術與其他相關技術相結合建設出的一套隧道管養運營綜合監管大屏幕展示系統，用于日常隧道管養運營監控、特殊時期專題監控、突發事件應急指揮，為隧道管養運營及城市交通管理提供決策支持。而如何將數據可視化技術應用于南京隧橋管理是本文探討的主要問題。

1 工程概況及數據可視化應用的必要性

1.1 南京隧橋項目簡介

南京城建隧橋經營管理有限公司為南京市重點基礎設施建設和管理單位，管理隧道數量多達24條，現有業務系統包括隧道機電設備集控系統、視頻巡檢系統、車流量大數據系統、隧道結構健康監測系統和綜合養護管理系統共五大系統。同時，在這些系統的基礎上，該公司還開發出基于數據可視化的管養系統。

首先，數據可視化硬件平臺系統，包含屏體、拼接控制器、支架等硬件模塊。新建的監管中心大屏幕規模為：中間主屏為5 m×16 m拼接屏，兩側側屏為5 m×6 m拼接屏，單屏采用長121.76 cm、寬68.49 cm的液晶屏，分辨率為1 920×1 080，兩側側屏可與主屏一起作為一個完整屏幕使用，這是可視化技術得以應用的主要媒介。

其次，數據可視化系統軟件平臺，通過B/S架構，不依賴硬件環境[1]，系統以點對點的超高分辨率展示可視化的場景，還可實現移動控制終端對大屏幕顯示畫面的同步控制、多屏互動、大屏場景的業務聯動、逐級鉆取。

最后，數據可視化展示專題及其他相關的輔助功能。系統通過可視化系統建設，直觀、全面、多維度地展示全隧道的平臺運行狀態，輔助運維管理人員以最直接的圖形化數據迅速掌握各個運行指標，開展隧道的運維保障、調度指揮和決策工作。

1.2 數據可視化應用的必要性

1.2.1 隧橋管理效率需求高。隨著城市規模不斷擴大，城市居住人口及機動車保有量也都不斷增加，交通擁堵已經成為中國城市發展的一大瓶頸。而

數據可視化系統能提高隧道交通運行效率、道路網的通行能力，并調節市民的交通出行，滿足其出行需求。

1.2.2 數據分析壓力大。隧橋公司負責對城市隧道交通的各類異常事件進行處置，處置效率對交通的影響之大顯而易見。本公司管轄內的隧橋數量較多，大量數據會增加工作壓力。

采用大數據計算技術，借助海量數據，使用專門的分析主題和對數據的深入挖掘，能夠幫助隧橋交通管理部門和指揮員深入了解車輛、駕駛員行為，預測交通趨勢，對交通異常事態做到提前發現、提前預防、提前處理，以提高各類事件的指揮調度處置效率。

1.2.3 交通管理政策需求。黨的十八大以來，隧橋公司響應國家號召，建設服務型的大數據綜合調度可視化系統，從而提高交通管理服務水平，為廣大群眾出行提供便利的服務。在加強監管力度，減少交通事故;改善交通秩序，提高通行能力;提高管理水平，提供優質服務的目標指引下，應用數據可視化技術具備服務價值。

2 南京隧橋數據可視化技術的應用領域

2.1 隧道管理、養護數據集成

五大類系統涉及各類結構化數據和非結構化數據，數據庫有多種關系型數據庫、非關系型數據庫、實時數據庫、歷史數據庫。因此，該技術能實現快速從各系統調取所需數據，從而為隧道管養運營綜合監管大屏幕展示系統提供數據支撐。同時，各類系統的數據互通也為管養工作所需求的數據帶來了多元性和更多可能性，不同信息的相互組合將產生更多的情景方案，依靠數據分析系統，滿足日常的管養需求。

2.2 建立了隧道狀態評價模型

將隧道相關設備設施狀況、隧道交通狀況、隧道結構健康狀況等因素納入隧道狀態評價模型，實時全面地反映隧道狀態。例如，能實時捕捉隧道內的車輛視頻，利用車輛識別等技術來判斷一定時間段內的過車數量，最后以排名的方式予以展示。若發現隧道擁堵，能主動推送擁堵信息。

2.3 建立了大數據分析可視化系統

對長期積累的隧道運營數據進行大數據分析，并在超高分辨率上對數據分析結果進行展示，為隧道管養運行及城市交通管理提供決策支持。

2.4 建設大屏幕展示系統

本項目通過一個支持超高分辨率、具有豐富組件庫、可提供豐富多樣的數據表達方式，以及支持三維展示、GIS服務的大屏幕展示平臺[2]，構建起具備集中監控、統一管理、綜合分析等功能的隧道管養運營綜合監管大屏幕展示系統，可以根據應用場景配置多套界面，以滿足日常監管、主題監管、應急指揮等不同需求。同時，還可以快速移植到PC電腦和移動手機上，形成大屏幕、PC電腦、移動手機的三終端一體化解決方案。

利用多種不同的服務器來支撐大屏幕顯示系統，主要包括場景展示服務器、應用服務器、數據庫服務器、流媒體服務器、RTSP視頻流提取服務器和圖像識別服務器六個部分。

3 數據可視化技術在具體應用中的性能

3.1 可視化系統的綜合功能

可視化系統通過對相應交通數據進行整合，使用圖表的形式將當前交通擁堵情況、事故告警信息以及各區車輛遷徒情況以可視化的形態展示給工作人員。

第一，整合了原有的多個獨立的信息系統，統一顯示在隧橋可視化系統中，方便管理人員/日常維護人員加強管理和維護。隧橋可視化系統主界面左側為“子系統界面”，通過切換標簽頁可對每個子系統進行切換，選擇子系統后界面會顯示出當前系統內相應設備的運行情況和各項檢測數據的指標。

第二，隧道建設、綜合狀態信息。通過隧道線的線型、顏色，反映當前隧道的狀態，即運行、規劃或建設中。通過百分比圖標和顏色標識，反映當前隧道的整體運行狀態及健康度評分。

第三，視頻監控信息。通過視頻窗口，能清晰地顯示隧道出入口監測點的監控視頻，并將視頻資源進行分級管理，支持點、線、面查詢，可以快速調閱。

第四，針對交通管理進行綜合信息整合。通過數據可視化技術能顯示擁堵指數、平均車速、日過車輛、日違章量等指數信息，并利用報警單號、類型、報警時間、地點等信息精準定位交通事故。

第五，整合隧橋交通流量信息，對車輛遷徙、排名等信息進行整合和顯示，對隧橋進行車流量監控，并評價流量等級。

3.2 其他專題模塊性能分析

3.2.1 交通管理模塊。交通管理模塊主要包括以下幾方面的子模塊。首先，交通擁堵專題分析模塊。針對隧道內交通狀況復雜多變的特點，可視化系統專門定制開發了交通擁堵專題分析界面。此界面能實時展示出各個隧道的擁堵排名、擁堵程度及擁堵路段，按照配置的時間周期自動對各個隧道擁堵指數進行排名，并且將擁堵點視頻和異常信息的視頻自動推送到大屏界面進行顯示，極大地縮短了工作人員排查擁堵原因的時間，并使其及時全面地掌握隧道交通狀況，從而采取正確的措施緩解交通擁堵狀況。

其次，隧道內視頻模塊。隧橋內視頻監控界面能讓工作人員全方位地掌握隧道內攝像頭的分布及所有監控點視頻監控的信息，從而清晰明了地掌握隧道內交通通行情況。

最后，隧道內交通信號燈狀態模塊。隧橋內交通信號燈狀態監控界面能夠讓工作人員及時掌控信號燈的狀態，當遇到交通擁堵或者突發事件時，能及時調整信號燈狀態，進而緩解交通壓力。

3.2.2 交通安全防范模塊。交通安全防范模塊主要包括以下幾方面的子模塊。首先，汛期專題分析模塊。針對夏季高溫和汛期多雨的特點，可視化系統專門定制開發了汛期專題分析界面，能在汛期到來時全面掌控防汛救汛設備運行狀態、資源分布狀態，并及時獲取當前汛情以及未來汛情趨勢等信息，從而有效應對汛期可能發生的事件。此界面主要展示了防汛救汛期間重點關注的部分，包括水泵系統和供電系統設備的運行情況及關鍵數據指標、緊急救援物資人員車輛的分布及數量、天氣降雨量統計以及重點易積水區域重點監控等。

其次，交通信號燈和緊急電話狀態監控模塊。該模塊顯示隧道內交通信號燈、攝像頭、緊急電話分布的位置和實時狀態，讓工作人員及時掌控信號燈和緊急電話的相關信息，當遇到交通或突發事件時，能通過電話機位置預判事故發生地點，并通過電話機和廣播的方式及時告知群眾應急措施或逃生線路，有效減少交通事故的影響，避免人員傷亡事故的出現。

再次，風機狀態監控模塊。隧橋內風機狀態監控界面能顯示隧道內風機、風扇分布的位置和啟停狀態，當風機風扇出現故障后，能及時發現并進行檢修。

最后，消防狀態監控模塊。隧橋內消防狀態監控界面能夠顯示隧道內手動報警按鈕、消防栓按鈕、雙波長探測器等消防設備分布的位置和狀態，讓工作人員了解消防設備狀態;當火災發生時，監控界面能夠及時地定位到火災信號，能夠準確和及時地確定險情發生的位置及類型，從而及時采取有效的應對措施。

4 結語

此次南京隧橋工程所應用的數據可視化技術，能夠為開展交通管理和安全防范工作起到智能高效的促進作用。在隧橋的數據可視化管理過程中，能夠形成一張透明的網絡，通過人機操作界面進行統籌管理，不僅有助于交通信息收集和調配，也能夠及時發現風險，并采取解決規避措施。從該技術在系統中應用的質量上來看，其為系統提供了性能優化和細節全面精準的服務，從而促使隧橋在交通網絡中呈現出更加豐富的職能，促進城市交通管理工作的發展。

參考文獻：

[1]蔣進，文潔，寇博， 等. 大數據背景下橋隧涵動態養護管理系統分析和設計[J]. 交通節能與環保， 2018（4）：99-101.

[2]林曉東，李曉軍，林浩. 集成GIS/BIM的盾構隧道全壽命管理系統研究[J]. 隧道建設（中英文）， 2018（6）：963-970.