北斗智慧交通道路運輸車輛動態監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推進，城市道路交通，以及城鄉之間客運和貨運問題日益突出，安全監管與動態服務勢在必行。為從系統治理、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）研發了道路運輸車輛動態監管服務平臺。平臺以智能化、可視化的方式建設交通信息資源的神經中樞，展現交通運輸企業服務生產過程中的特性，剖析服務質量、安全質量、突發異常的特性，為交通主管部門提供決策依據。

本文以某市北斗智慧交通道路運輸車輛動態監管服務平臺（以下簡稱平臺）為例，探討基于交通大數據綜合分析模型，為交通管理者提供一套集供應保障、服務質量和安全監管于一體的智能化監管技術手段，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。

北斗衛星導航系統（簡稱北斗系統）按照“三步走”戰略建設發展。北斗三號系統于2009年啟動建設，在北斗二號系統的基礎上，進一步提升性能、擴展功能，完成30顆衛星組網發射；2020年全面建成北斗三號系統，為全球用戶提供導航定位和通信數傳于一體的高品質服務。移動終端Android操作系統從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。

系統設計

系統架構設計

平臺充分利用北斗定位、移動通信、GIS、大數據及互聯網先進技術，面向道路運輸管理機構，整合各部門信息資源，打通主管部門與運輸企業之間的信息壁壘，實現城市境內公交客車、班線客車、旅游客車、出租客車、危險貨物運輸車輛、站場監管全覆蓋，道路運輸車輛的動態監管水平，系統架構，如圖1所示。

圖1 系統架構

軟硬件支撐層主要建設系統數據采集存儲和正常運行所需的軟件、硬件、網絡環境等。

數據層主要建設基礎地理數據庫、交通運輸庫、位置數據庫、視頻監控庫以及運維數據庫等，并為上層應用提供統一的數據庫處理引擎。

應用層主要建設綜合數據服務、安全監管信息發布、重點運輸車輛實時監管、車輛事故預警與警情處理四部分。

用戶層提供移動端、PC端、大屏端等多端統一用戶訪問，為交通運輸主管部門、運輸企業、車主及系統運維管理人員提供應用支撐。

系統組成設計

平臺主要由數據綜合服務、安全監管信息發布、重點運輸車輛實時監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，數據綜合服務負責構建“數字交通”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據窗口，實現全行業生產數據、靜態動態交通信息的共享和交流；安全監管信息發布實現對維修、駕培、停車行業的規范化、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對公交車、出租車、長途客運、危運車輛運輸的全程、透明化監控監管；基于音視頻通信技術實現對公交站場、客運站、重點路段等關鍵位置的實時監控，保障客貨運輸安全，規范道路運輸市場；車輛事故預警與警情處理是為了強化交通局行業監管職能，對違章情況進行依法處理，逐步實現遠程監控和移動執法的無縫銜接。實現運營管理由粗放型管理向集約化管理、由經驗管理向科學管理、由定性管理向定量管理、由靜態管理向動態管理的轉變，提高道路運輸行業對道路運輸車輛的動態監管水平。

圖2 系統組成

系統工作流程

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

圖3 系統流程

關鍵技術

系統建設重點是運輸車輛北斗高精度定位、突破多源異構時空數據存儲與檢索以及多維約束下的最優化資源調度等關鍵技術。

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觀測數據和導航電文，結合RTK、CORS、PPP等播發的增強改正信息，實現移動終端的北斗高精度的定位，實時獲得環衛運輸設備的實時位置。

多源異構時空數據存儲與檢索技術

系統采集位置、視頻、文本、數字等多種類型數據，數據格式多樣、結構復雜，數據量大、價值密度較低，系統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，面向多源異構數據進行針對性設計，定制數據預處理策略，清洗冗余數據，保留特征數據，優化數據存儲，系統支持PB級數據的存儲與管理。構建時空數據索引，實現各類數據資源的快速檢索，對百萬數據點的讀取，響應時間小于5秒。

基于微服務架構實現信息服務的統一管理

系統設計采用基于容器的微服務架構，拆分各個分系統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、穩定運行。可采用公司自主知識產權的PIE-SCM服務集群管理與調度技術提供的基于容器技術的微服務管理架構，采用負載均衡和高可用策略保障服務的安全、穩定運行，更好地系統處理與調度。

平臺典型應用場景

平臺包含PC端監管平臺和移動端監管平臺兩部分，主要由公共交通企業管理、從業人員管理、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、車輛運行狀態等功能模塊組成，系統界面，如圖4所示。

圖4 平臺界面

協同監管

通過車輛動態信息的實時采集、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計，并通過數據交換通道，實現了同一地區不同政府管理部門之間的信息共享，為多部門協同監管等應用提供了數據支持。處理流程，如圖5所示。

圖5 車輛事實報警處理流程

跨區監管

通過對運營車輛實際途徑地與網上申報途徑地進行自動比對，管理部門根據比對結果，加強監管、糾正不規范經營行為，促進企業經營的規范化。

預期效果

系統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、站場監管等綜合監管大平臺。達到以下應用效果：

準確統一的數據來源通過道路運輸重點營運車輛監管服務平臺，面向企業開放數據共享接口，企業能夠及時獲取到準確的數據，為企業的經營、監測、分析、決策提供重要的數據支撐。

客觀、公正的監測和數據分析根據動態、靜態信息、數據采集，對企業的運營狀況、能源消耗、班次計劃、人員狀態等進行統計監測和分析；實現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測與應急響應系統，實時監控車輛運行狀態，對異常情況進行實時跟蹤和統計分析，并與其他關聯部門進行應急聯動和資源共享，協同處理重大事件，實現對營運車輛的宏觀指揮調控。