北斗智慧交通道路運輸車輛動態(tài)監(jiān)管服務平臺打通智慧交通脈絡

梁楠 吳傳強/文

近年來，隨著城市化進程的持續(xù)推進，城市道路交通，以及城鄉(xiāng)之間客運和貨運問題日益突出，安全監(jiān)管與動態(tài)服務勢在必行。為從系統(tǒng)治理、精準治理、主動治理方向上尋求破解道路運輸車輛管理難題的新思路，航天宏圖信息技術有限公司（以下簡稱航天宏圖）研發(fā)了道路運輸車輛動態(tài)監(jiān)管服務平臺。平臺以智能化、可視化的方式建設交通信息資源的神經(jīng)中樞，展現(xiàn)交通運輸企業(yè)服務生產(chǎn)過程中的特性，剖析服務質(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輸車輛動態(tài)監(jiān)管服務平臺（以下簡稱平臺）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保障、服務質(zhì)量和安全監(jiān)管于一體的智能化監(jiān)管技術手段，提升管理效率，降低運營成本，推動道路交通管理信息化、智能化。

北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)（簡稱北斗系統(tǒng)）按照“三步走”戰(zhàn)略建設發(fā)展。北斗三號系統(tǒng)于2009年啟動建設，在北斗二號系統(tǒng)的基礎上，進一步提升性能、擴展功能，完成30顆衛(wèi)星組網(wǎng)發(fā)射；2020年全面建成北斗三號系統(tǒng)，為全球用戶提供導航定位和通信數(shù)傳于一體的高品質(zhì)服務。移動終端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，使智能移動終端實現(xiàn)CORS、RTK或PPP高精度定位，從而擴展北斗高精度的實時應用。

系統(tǒng)設計

系統(tǒng)架構(gòu)設計

平臺充分利用北斗定位、移動通信、GIS、大數(shù)據(jù)及互聯(lián)網(wǎng)先進技術，面向道路運輸管理機構(gòu)，整合各部門信息資源，打通主管部門與運輸企業(yè)之間的信息壁壘，實現(xiàn)城市境內(nèi)公交客車、班線客車、旅游客車、出租客車、危險貨物運輸車輛、站場監(jiān)管全覆蓋，道路運輸車輛的動態(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系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集存儲和正常運行所需的軟件、硬件、網(wǎng)絡環(huán)境等。

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

應用層主要建設綜合數(shù)據(jù)服務、安全監(jiān)管信息發(fā)布、重點運輸車輛實時監(jiān)管、車輛事故預警與警情處理四部分。

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

系統(tǒng)組成設計

平臺主要由數(shù)據(jù)綜合服務、安全監(jiān)管信息發(fā)布、重點運輸車輛實時監(jiān)管和車輛事故預警與警情處理四部分組成，如圖2所示。其中，數(shù)據(jù)綜合服務負責構(gòu)建“數(shù)字交通”體系，將平臺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對接的重要數(shù)據(jù)窗口，實現(xiàn)全行業(yè)生產(chǎn)數(shù)據(jù)、靜態(tài)動態(tài)交通信息的共享和交流；安全監(jiān)管信息發(fā)布實現(xiàn)對維修、駕培、停車行業(yè)的規(guī)范化、信息化管理；重點運輸車輛實時基于北斗定位、移動通信等技術實現(xiàn)對公交車、出租車、長途客運、危運車輛運輸?shù)娜獭⑼该骰O(jiān)控監(jiān)管；基于音視頻通信技術實現(xiàn)對公交站場、客運站、重點路段等關鍵位置的實時監(jiān)控，保障客貨運輸安全，規(guī)范道路運輸市場；車輛事故預警與警情處理是為了強化交通局行業(yè)監(jiān)管職能，對違章情況進行依法處理，逐步實現(xiàn)遠程監(jiān)控和移動執(zhí)法的無縫銜接。實現(xiàn)運營管理由粗放型管理向集約化管理、由經(jīng)驗管理向科學管理、由定性管理向定量管理、由靜態(tài)管理向動態(tài)管理的轉(zhuǎn)變，提高道路運輸行業(yè)對道路運輸車輛的動態(tài)監(jiān)管水平。

圖2 系統(tǒng)組成

系統(tǒng)工作流程

平臺與城市公交車監(jiān)管平臺、長途客車監(jiān)管平臺、出租車監(jiān)管平臺、危險貨物運輸車輛監(jiān)管平臺、長途車站站場監(jiān)管平臺對接，接收各個平臺的基本信息、實時北斗位置數(shù)據(jù)和視頻監(jiān)控數(shù)據(jù)，基于地理信息平臺實現(xiàn)車輛及相關信息的全流程監(jiān)控和統(tǒng)計分析，并由運維管理系統(tǒng)提供整個監(jiān)管平臺的用戶、角色、權(quán)限、日志的管理和業(yè)務流程監(jiān)控。具體信息流程，如圖3所示（見下頁）。

圖3 系統(tǒng)流程

關鍵技術

系統(tǒng)建設重點是運輸車輛北斗高精度定位、突破多源異構(gòu)時空數(shù)據(jù)存儲與檢索以及多維約束下的最優(yōu)化資源調(diào)度等關鍵技術。

重點運輸車輛北斗高精度定位

公交車、長途客車、出租車、危險貨物運輸車集成北斗定位模塊或智能移動移動終端，基于北斗/GNSS觀測數(shù)據(jù)和導航電文，結(jié)合RTK、CORS、PPP等播發(fā)的增強改正信息，實現(xiàn)移動終端的北斗高精度的定位，實時獲得環(huán)衛(wèi)運輸設備的實時位置。

多源異構(gòu)時空數(shù)據(jù)存儲與檢索技術

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)復雜，數(shù)據(jù)量大、價值密度較低，系統(tǒng)基于航天宏圖自主研制的分布式文件存儲服務云平臺PIE-CFS，面向多源異構(gòu)數(shù)據(jù)進行針對性設計，定制數(shù)據(jù)預處理策略，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，系統(tǒng)支持PB級數(shù)據(jù)的存儲與管理。構(gòu)建時空數(shù)據(jù)索引，實現(xiàn)各類數(shù)據(jù)資源的快速檢索，對百萬數(shù)據(jù)點的讀取，響應時間小于5秒。

基于微服務架構(gòu)實現(xiàn)信息服務的統(tǒng)一管理

系統(tǒng)設計采用基于容器的微服務架構(gòu)，拆分各個分系統(tǒng)應用模塊成為一組小的、松耦合、功能獨立的服務鏡像庫，便于構(gòu)建多機任務處理集群，采用負載均衡和高可用策略保障服務的安全、穩(wěn)定運行。可采用公司自主知識產(chǎn)權(quán)的PIE-SCM服務集群管理與調(diào)度技術提供的基于容器技術的微服務管理架構(gòu)，采用負載均衡和高可用策略保障服務的安全、穩(wěn)定運行，更好地系統(tǒng)處理與調(diào)度。

平臺典型應用場景

平臺包含PC端監(jiān)管平臺和移動端監(jiān)管平臺兩部分，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、基礎設施查詢、車輛線路查詢、車輛實時位置和歷史位置查詢、車輛軌跡回放、車輛運行狀態(tài)等功能模塊組成，系統(tǒng)界面，如圖4所示。

圖4 平臺界面

協(xié)同監(jiān)管

通過車輛動態(tài)信息的實時采集、自動處理，對超速駕駛、疲勞駕駛等重點違法駕駛行為進行及時提醒和統(tǒng)計，并通過數(shù)據(jù)交換通道，實現(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 車輛事實報警處理流程

跨區(qū)監(jiān)管

通過對運營車輛實際途徑地與網(wǎng)上申報途徑地進行自動比對，管理部門根據(jù)比對結(jié)果，加強監(jiān)管、糾正不規(guī)范經(jīng)營行為，促進企業(yè)經(jīng)營的規(guī)范化。

預期效果

系統(tǒng)建成后將形成一個集城市公交客車、班線客車、旅游客車、出租客車、危險貨物運輸車輛、出租車、站場監(jiān)管等綜合監(jiān)管大平臺。達到以下應用效果：

準確統(tǒng)一的數(shù)據(jù)來源通過道路運輸重點營運車輛監(jiān)管服務平臺，面向企業(yè)開放數(shù)據(jù)共享接口，企業(yè)能夠及時獲取到準確的數(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)動態(tài)、靜態(tài)信息、數(shù)據(jù)采集，對企業(yè)的運營狀況、能源消耗、班次計劃、人員狀態(tài)等進行統(tǒng)計監(jiān)測和分析；實現(xiàn)日常車輛運營過程的記錄、跟蹤及管理。

科學、有效的應急響應預案建設運行監(jiān)測與應急響應系統(tǒng)，實時監(jiān)控車輛運行狀態(tài)，對異常情況進行實時跟蹤和統(tǒng)計分析，并與其他關聯(lián)部門進行應急聯(lián)動和資源共享，協(xié)同處理重大事件，實現(xiàn)對營運車輛的宏觀指揮調(diào)控。