搭建國有企業公務用車信息化管理平臺

劉園

中國鐵路信息科技集團有限公司 北京 100844

引言

隨著《中央和國家機關公務用車改革方案》制度在中央和國家機關單位的實施，公務用車迎來全面改革，國有企業也紛紛對本單位的公車管理進行改革。針對大型國有企業，車隊集中管理成為大勢所趨[1]。國內車輛信息化管理已經遍地開花[2-3]。但是，隨著車輛數量和調度次數的增對，傳統車輛管理系統依然面臨著信息化系統架構擴展性差、靈活性不足、遠程監控方式欠缺、系統并發服務能力弱等諸多問題[4-5]。

針對上述問題，本文提出了一種車隊信息化管理系統的全新架構，并給出該架構下的功能模塊詳細設計。同時，通過引入高性能的Web服務框架技術、分布式緩存技術，以及多路徑傳輸控制技術，解決了傳統車輛信息化管理系統存在的擴展性、靈活性和性能不足等問題。

1 車隊需求分析

通過項目調研，發現車隊用車必須滿足以下4個方面需求。

1.1 保證用車調度的機動性

車隊承擔著保障各種公務用車的工作任務，對出車時間和質量都有較高要求。同時車隊受眾群體多，需求變化大，調度用車時必須綜合考慮車輛限行、屬地管制、道路條件等多種因素，必須實行機動靈活的調度方式。

1.2 保證車輛調度的公開透明

車隊需要面對所有部門及下屬單位的日常及突發用車需求。通過派車信息的公開，能夠緩解有限的車隊車輛與復雜多變的用車需求之間的矛盾。

1.3 實現科學管理車輛，體現信息化、自動化

新建的車隊信息管理系統不僅要實現車輛自動調度、出車里程統計等功能，還要利用GPS監控掌握車輛的運行狀態，車輛閑置時的處置情況等，提高日常工作效率。

1.4 實現精確核算成本

需要針對車輛基本信息維護、工作人員資料維護、油耗管理等信息進行匯總分析，通過分析年度開支、運行成本和收入管理等數據，為企業成本核算提供快速準確的數據。

2 車隊系統整體設計

通過上述需求分析，本文確定了車隊信息化的整體方向是：建立公開透明的公車使用管理模式，實現調度管理精細化，嚴控成本管理，提能降耗。系統的總體邏輯架構如圖1所示。

圖1 公車管理系統總體邏輯架構

系統采用B/S架構的模式，通過該體系架構使得系統更容易維護和擴展，滿足系統可擴展性和靈活性需求。系統利用JAVA MYSQL數據庫，在J2EE平臺上進行開發。

運營管理平臺總體上分為應用層服務、平臺層服務、支撐保障3部分，用戶、設備以及其他應用系統通過接口接入。車隊運營管理平臺中的應用層服務主要為車輛服務中心提供各種車輛調度和管理服務，滿足辦公需要。車聯網平臺層服務是對終端輸入數據，以及平臺基礎數據進行集中存儲和管理，以便為應用層服務提供通用的數據服務和功能服務。運營支撐保障則是為了滿足平臺運營維護，進行監控[6]、故障提醒處理和數據統計分析。

在模塊設計上系統設立了網上訂車、車隊運營管理、調度監控管理、成本核算、車輛日常數據采集、檔案管理6個部分。

2.1 主要功能設計

在上述功能模塊設計的基礎上，從方便車隊管理的角度，確立系統中的主要功能主要如下：

調度管理：派單、緊急派車、周期排班等。

安全監控：車輛狀態、區域實時監控、告警查詢處理等。

車輛管理：車輛基本信息、維修保養、違章、診斷等。

司機管理：司機基本信息、出車計劃、值班管理等。

除上述的功能外，還包括統計分析、系統設置、接口管理等功能。

2.2 關鍵技術

2.2.1 Redis分布式緩存技術。為了降低Web平臺對服務器后端數據庫的訪問頻率，提高系統的運行效率和穩定性。采用Redis分布式緩存存儲實時數據。Redis是高性能基于鍵值對Key-Value的內存數據庫，具有讀取速度快、支持數據類型多樣、系統可擴展性良好等特點。使用Redis作為本設計方案的Web服務分布式緩存，其緩存區有多個運行在不同節點的Redis實例，每個Redis實例中有多個數據分片用于數據緩存。同時，為了提高分布式緩存的持久可靠性和水平擴展能力，每個節點由一個高可用管理模塊實現統一管理。此外，為了實現緩存區域的透明訪問，在緩存區和用戶之間設置了統一訪問代理。

在選擇Redis鍵的數據類型的過程中，考慮了字符型和哈希型的數據結構，從內存空間占用和存取速度兩方面考慮二者的Redis性能。通過比較發現存儲大量數據時，哈希型占用的內存空間遠小于字符型所占用的空間，而哈希型的檢索速度只比字符型略低。綜上分析，哈希型數據結構的Redis鍵更適合于高效存儲。在本系統設計方案中，采用了哈希型數據結構存儲車隊管理后臺數據。

2.2.2 MPTCP多路傳輸控制協議。考慮到車輛運行過程中移動監控流媒體業務具有低時延、高帶寬、低能耗的需求，以及為了支持多車輛監控視頻數據高效傳輸到車隊實時監控系統，本文采用多路傳輸控制協議（MPTCP）來實現監控視頻流媒體的數據傳輸[7]。車輛在行駛過程中，采用MPTCP協議將視頻數據分為多個子流進行傳輸，進而提升了媒體傳輸效率[8]。在車輛移動過程中，海量實時監控數據的傳輸，采用MPTCP的方式，相比于傳統TCP協議的單路徑傳輸具有傳輸連接更穩定的優勢。其優勢具體體現在系統吞吐量更大、傳輸時延更小、更能適應于移動和無線的網絡環境等方面[9]。

MPTCP實現的流媒體的傳輸是在應用層的移動客戶端將監控視頻數據的流媒體交付傳輸層，并將數據以MSS（最大報文段長度）大小分包，放入發送緩沖區；各個數據包通過數據調度算法調度進入多條子路徑的發送隊列中，由多路擁塞控制算法決定各子路徑的擁塞窗口大小；數據包在異構移動網絡中傳輸到達服務器端的接收緩沖區，亂序的數據包經過數據重組后交付給應用層。

改進的MPTCP利用部分可靠的多路虛擬隊列調度、輸入特征分析的多路智能擁塞控制機制、子流耦合感知的多路自適應傳輸和能效均衡的優化算法，在移動終端的動態調度、擁塞控制、網絡感知、能耗管理等方面進行了突破，更加適用于公車監控視頻流的傳輸。

3 結束語

系統投入運行后，實現了網上約車、車輛調度信息化管理，達到了系統預定功能，不僅提升了車輛的使用效率，也提升了國有企業內車輛管理的有序性。在系統運行過程中，也挖掘出傳統車輛調度管理中潛在的部分問題，例如在數據核算過程中，發現核算員工工資的時候，僅僅考慮車輛因素還遠遠不夠，還必須綜合考慮加班、倒班、排班等各種影響因素，同時考慮車輛統計信息和人員統計信息，并對兩者進行比對，才能得到正確的計算結果。

車隊管理系統通過企業所轄車輛聯網管理，使車隊管理精細化，節約人力成本，提升企業管理效率。通過對司機駕駛行為的分析和管理，以及基于實時監控視頻的分析，避免其疲勞駕駛，進而降低事故發生概率，減少損失，并體現對司機和乘車人的人文關懷。隨著企業發展，未來還提高車輛輸入端的自動化程度，進一步提升企業管理效率。