基于阿里云的公路交安設施管理系統設計

楊亮　閆凱旋

摘 要：運用網絡信息技術對交通安全設施進行實時管理，是保障交通安全高效運行的重要手段，對于避免交通事故、降低交通擁堵、提升出行者滿意度有重要意義。文章提出了一種基于阿里云的公路交安設施管理系統，借助WebGis及BIM技術，將交安設施屬性數據和空間數據有機結合，提供交安設施信息查詢、空間可視化及管理與養護3個功能，使得管理更加方便快捷、形象直觀。

關鍵詞：阿里云;交通安全設施;管理系統;WebGis;BIM

0 ? 引言

截至2020年年底，我國公路總里程477.35萬公里，然而交安設施信息仍存在一數多源、數據冗余等問題，以紙質臺賬為主，亟需提高數字化程度[1]。近年來，隨著通信技術、智能交通系統及物聯網技術的迅猛發展，使得構建公路交安設施管理系統成了可能。

公路交安設施管理系統研究方面，美國及歐洲一些發達國家一直處于世界前列。早在1993年，美國就提出了ITS體系結構，并將交通信息系統（ATIS）視為其中的重要組成[2]。歐洲許多國家也在20世紀末建立了路政設施信息監測維護系統，如意大利的TANA系統，英國的NGDF系統[3]。德國、日本、荷蘭也在21世紀初構建了類似的系統，既確保了交通的高效與安全運行，也帶來了巨大的社會效益。我國在這方面起步較晚但發展迅速，交通運輸部于2017年頒布了“推進智慧交通發展行動計劃”，將交通信息的采集與管理技術納入重點發展目標。2019年，連云港搭建了交安設施管理平臺，廣安、鷹潭也分別于2018年、2019年開始實施NB-IOT智慧交安設施項目的建設工作。

目前，交安設施管理系統尚處于會計式管理階段，設施的空間分布、種類及工作狀態等尚未納入計算機管理范疇且空間可視化效果差。據此，本文借助WebGis及BIM技術，將交安設施屬性數據和空間數據有機結合，基于阿里云搭建公路交安設施管理系統，通過空間信息交互式查詢，使得交安設施的管理更加方便快捷、形象直觀。

1 ? 總體設計

公路交安設施管理系統主要由4個層次及兩個服務體系構成。4個層次指訪問層、網格層、服務層及持久層，兩個服務體系指安全體系及標準規范體系。所述4個層次及其功能分別為：（1）訪問層。負責數據庫訪問，可訪問數據庫系統、二進制文件、文本文檔及XML文檔，實現數據表的Select（查詢），Insert（插入），Update（更新），Delete（刪除）。本系統設置了PC端、移動端、采集車等多個信息獲取渠道。（2）網絡層。連接前端采集與后臺數據分析，采取阿里云傳輸NAT網關管理公網IP，利用負載均衡避免單點故障，同時使用阿里云ECS云服務器的彈性計算降低IT成本。（3）服務層。對采集的各種數據信息進行留存、統計及分析，由各種業務應用模塊組成，為業務人員提供豐富的業務應用服務。（4）持久層。供數據存儲調用，利用阿里云成熟的數據庫技術、云數據庫MySQL版等，可滿足業務需求，同時隨著業務量增加可隨時購買增加新數據庫。

兩個服務體系及其功能分別為：（1）安全體系。主要包括信任服務、基本安全保護、故障恢復和容災等安全系統。為保障網絡傳輸以及主機端數據安全，分別采用網絡傳輸的SSL證書及阿里云安全中心以保障數據信息安全。（2）標準規范體系。標準和規范支撐體系是確保整個系統成功實施的軟因素。必須遵循國家和行業的相關標準，通過科學合理的應用標準和規范，也可降低實施的難度和成本。

2? 系統數據庫設計

系統數據庫源于交安設施檢測器并服務于模型應用，主要包含交安設施數據庫及業務數據庫。公路安全設施數據庫包括設施類別、所屬路線、具體樁號、問題類別等。交通安全設施主要包含標志、標線、護欄、防撞設施、誘導設施、防眩設施、隔音板、電子板等，可劃分為區段類交通安全設施和點類交通安全設施，具體信息如表1和表2所示。

業務數據庫包括保修缺損巡查數據庫、缺損巡檢文件數據庫、保修養護通知單數據庫以及工程計量單和養護通知單。業務數據庫根據系統日常管養流程進行設計，嚴格遵守巡查、保修、驗收審核等閉合流程。系統后期跟進業務數據庫生成各種統計報表，便于管理者對交安設施管理做全面的評估，為養護單位工程量結算提供合理的依據，具體信息如表3所示。

3 ? 網絡設計

本系統采用阿里云網絡高可用架構。該架構提供業務分發、彈性擴展、多可用區部署等功能。在此基礎上，使用負載均衡SLB（Server Load Balancer）對多臺云服務器ECS進行流量分發，可擴展應用系統對外服務能力、消除單點故障，提升應用系統的可用性。

通過自定義鏡像，可以迅速復制出相同應用部署的云服務器ECS實例，之后將實例添加到SLB后端服務器組中，實現業務高可用。SLB可以同時配置4層和7層監聽，及輪循、加權輪循、加權最小連接數等多種算法，合理分配后端ECS計算資源。本系統采用云數據庫RDS（Relational Database Service），針對高并發場景進行特殊優化，同時引入線程池、并行復制、隱含主鍵等功能保證系統持續穩定和高吞吐。云數據庫CloudDBA具有完備的性能監控數據，實時監控實例硬件使用指標、慢SQL，并給出各種優化建議，可幫助用戶快速定位并解決問題。

系統的PC端采用通用網絡技術，利用SSL證書、云安全中心、堡壘機、云防火墻等多種形式保障數據安全，同時提高系統實用性，擺脫自建服務器本地網絡訪問數據的限制。系統的智能移動終端采用4G/5G網絡訪問。移動終端巡查系統使用的Android 手機App巡檢模式。

4 系統應用的實現

本文提出的基于阿里云的公路交安設施管理系統可實現交安設施的信息查詢、交安設施空間可視化平臺搭建及交安設施管理與養護3個方面的功能。交安設施信息查詢基于BIM技術實現，可在模型中展現不同道路上的交安設置位置、類型、完好情況等，用戶漫游時在模型上點擊需要查看的交安設施可以查看其詳細的信息，包括交安設施的類型、位置、規格、外觀、安裝時間、生產廠家、養護歷史等，也可查詢每條公路的設施數量以及根據使用年限、巡查的結果，智能分析出每年需要的維修、更換的標識標牌以及需要復噴的標線的工程量。

交安設施空間可視化平臺可實現設施的二維GIS地圖展示及三維BIM模型展示，可視化界面包含了各類交安設施的設置位置、類型等信息，主要服務于管理養護部門，便于迅速掌握設施狀況。空間可視化結果如圖1所示。

公路交安設施日常管養主要用于設施的維護與管理。首先，當設施發生問題事件時，可在該系統上報設施類別、位置及事件狀況;然后，管理部門進行問題審核并進行協調，向養護部門分派任務;修復后，養護技術人員進行施工明細上報;最后，進行驗收并更新系統中的設施狀況。具體流程如圖2所示。

5 結語

交通安全設施的信息化管理有重要意義。本文提出了一種基于阿里云的公路交安設施管理系統，借助WebGis及BIM技術，實現了交安設施屬性數據和空間數據的有機結合，提供交安設施信息查詢、空間可視化及管理與養護等功能。該系統的設計與開發，有助于有效提升交安設施的管理水平。

[參考文獻]

[1]劉桐.空間信息技術在智慧高速公路建設中應用探索[J].公路交通科技（應用技術版），2015（1）：39-43，47.

[2]楊兆升.智能運輸系統概論[M].北京：人民交通出版社，2005.

[3]潘慕禮.路政綜合信息可視化服務系統設計與實現[D].南京：東南大學，2018.

（編輯 何 琳）

Design of highway traffic safety facilities management system based on Alibaba cloud

Yang Liang1， Yan Kaixuan2

（1.Suqian Highway Development Center， Suqian 223800， China; 2.Jiangsu Lurun Engineering Technology Co.， Ltd.，

Suqian 223800， China）

Abstract：Using network information technology to manage traffic safety facilities in real time is an important means to ensure traffic safety and efficient operation. It is of great significance to avoid traffic accidents， reduce traffic congestion and improve traveler satisfaction. This paper proposes a highway traffic safety facility management system based on Alibaba cloud. With the help of WebGIS and BIM Technology， it organically combines the attribute data and spatial data of traffic safety facilities， and provides three functions， traffic safety facility information query， spatial visualization， management and maintenance， making the management more convenient， fast and intuitive.

Key words：Alibaba cloud; traffic safety facilities; management system; WebGis; BIM

作者簡介：楊亮（1978— ），男，遼寧綏中人，高級工程師，碩士;研究方向：路橋。