公路運輸可視化運行監管指揮系統架構研究

洪鋼　沈樂瑤　黃正鋒

摘 要：依據新時期的數字化改革需求，文章設計并提出了一種可視化運行監管指揮系統架構，借助交通大腦數據中心策劃，利用新一代信息技術，搭建公路運輸可視化運行監管指揮系統及其下屬的四大預警模塊，通過打通多部門數據壁壘，進行數據匯集，實現公路養護、運力監管、運輸從業人員監督、交通事件安全預警等功能，有機結合縱向和橫向多個部門的信息服務平臺，保障5大運輸業務領域的正常運轉，為公路安全運輸活動提供技術支持。研究結果表明公路運輸可視化運行監管指揮系統的構建可為交通部門信息化水平提升、運力監管指揮、應急能力加強提供參考。

關鍵詞：系統架構；運輸監管；功能整合 ；安全預警； 數據交互

中圖分類號：F540；U492文獻標志碼：ADOI：10.13714/j.cnki.1002-3100.2023.14.028

Abstract： According to the digital reform needs in the new era， this paper designs and proposes a visual operation supervision and command system architecture. With the help of the planning of? Traffic Brain Data Center and the use of the new generation of information technology， the visual operation supervision and command system of road transportation and its four subordinate modules are built. By breaking through the data barriers of multiple departments， data collection is carried out. Functions such as highway maintenance， transportation capacity supervision， transportation personnel supervision， and traffic incident safety early warning can be realized， which organically combines vertical and horizontal information service platforms of multiple departments to ensure the normal operation of five major transportation business fields and provide technical support for highway safety transportation activities. The results show that the construction of visual operation supervision and command system of highway transportation can provide reference for the improvement of informatization level， transport capacity supervision and command， and the strengthening of emergency capacity of traffic departments.

Key words： system architecture; transportation supervision; functional integration; safety early warning; data interaction

0? ? 引? ? 言

一直以來交通運輸信息的數字化都是交通領域的重要課題之一，雖然交通部門通過現有的信息化設備積累了大量道路、車輛、業務信息，但由于缺少統一的信息系統，導致各部門之間存在信息共享不充分、數據內容不匹配、業務聯動不順暢等問題。另外，近年來人民對交通出行的需求日益提升，對交通運輸的日常監管和安全應急保障能力提出了更高的要求，一個既能滿足多部門的數字化交通業務又能實現指揮應急的信息系統逐漸提上了日程。

目前，已有一些學者對交通監管指揮系統的架構進行了一定的研究。葉梅鋒[1]提出了一種以信息為基礎保障危險貨物運輸安全的運輸監管方案，能夠將運輸全環節有機結合，為危險品貨物的安全運輸監管提供技術支撐；張海亮等[2]基于多種信息技術設計了山西省綜合交通運輸運行協調和應急指揮系統，實現了跨運輸方式、跨部門的日常協調調度和突發事件的應急聯動；王曉霞[3]基于物聯網技術分析了新時代的智慧城市交通系統架構，其架構具有高解耦性和高內聚性的特點，具有廣闊的應用前景；王宣等[4]設計了一套交通運輸行政執法指揮調度管理系統，該系統能實現對執法車輛、人員的動態監控和指揮調度，能在應急狀態下加強對執法隊伍資源的管理，該系統已在貴州、云南、江西等省份取得了良好的應用效果；許成濤[5]通過ETL技術設計了一套江蘇省的交通綜合運行監測系統，基于此系統成功開發并應用了江蘇交通綜合運行監測平臺，能夠全面、直觀、實時展現全省的綜合交通運輸運行態勢和成效，及時揭示風險、發現問題，輔助決策；黃曉斌等[6]對重大突發事件的智庫應急情報保障進行研究，提出了新時期下應急保障需要融合眾包、鼓勵公眾參與、引入新興信息技術、提高應急情報需求感知效率以及提升應急參與主體協同聯動水平等建議。

本文提出的公路運輸可視化運行監管指揮系統是融合公路網絡監管、公路養護管理、客貨運監管、維修駕培及從業人員監管、出租車監管等多方需求，匯集多部門信息系統的數據，實現平時異常事件預警響應決策、戰時突發事件快速指揮調度、決策指揮效果閉環監管三類功能的系統。致力于提高監測信息獲取的準確性和便捷性，提升指揮決策方案執行的條塊暢達性，保障公路與運輸生產活動的安全性。

1? ? 需求分析

根據交通大腦的系統謀劃，要求全方位匯聚各類交通數據，全面監測交通運行態勢，在應用支撐上，打造平戰結合可視化運行的監測指揮系統。

根據主責主業工作的數字化改革需求，中心需要厘清“三定”方案中每項工作內容是如何實現數字化的，確保各項工作與系統無縫對接，杜絕數字化管理盲區，有效發揮監管指揮系統作為全市公路與運輸管理工作主心骨的作用。

目前公路與運輸監管指揮工作存在的主要問題有：平時異常事件相關業務難壓實難驅動；戰時應急響應信息不統一、不精準；跨部門協同事件事前事中事后全鏈條監管困難。

2? ? 系統目標

一是增強公路與運輸運行的動態掌控能力。圍繞公路與運輸核心業務，全方位匯聚公路與運輸運行的靜態數據和動態實時數據，以數字形式實時展現公路與運輸的整體運行態勢，加強對公路、車輛、企業、人員等的監測預判，輔助行業部門管理決策。

二是增強交通突發事件的應急指揮能力。圍繞風險防范預警和突發事件處置，進一步提升監測預警、事件快速評估、綜合研判、輔助決策、指揮調度等能力，實現交通應急指揮“看得見、聯得通、調得動”，推動應急防控體系由事中事后處置向事前預測預警轉變。

3? ? 模塊設計

3.1? ? 整體架構

打造“1+５+Ｎ”架構，即監管指揮一張圖、5大業務領域[即客運（含公共交通）、貨運、養護、路網、應急]全覆蓋、N個應用場景小切入。要求一張圖可以展現數據特征分析內容、任務執行過程、問題研判和決策結果。N個應用場景切口以模塊的形式展現在一張圖上，并與處室子系統關聯。當相應場景下的異常事件和突發事件觸發閾值啟動預警時，管理者即可在一張圖上下達工作指令，也可一鍵跳轉至處室子系統進行詳細查詢等操作。應用場景打造中主要按照“成熟一批、建設一批”的滾動開發模式展開，推動監管指揮系統的逐步完善。

3.2? ? 數據歸集

系統底層只有提供持續穩定的數據資源，才能保證場景問題智慧研判結果的可靠性和決策指揮方向的準確性。縱向實現省級部門即將打造的“公路監測監管系統”“道路運輸監測監管系統”“高速公路聯網運行收費系統”，氣象、水利、自然資源等市級部門系統數據的交互集成；橫向依托市交通運輸局交通大腦數據中心，中心出租車處的“出租汽車服務管理信息系統”、貨運處的“危險化學品應急道路運輸監管信息系統”、機動車服務處的“汽車維修管理平臺系統”和“駕培綜合服務平臺”、路網處的“數字公路綜合信息服務平臺”、公交處的“公交智能化系統”等部門業務系統數據共享，形成集“上下貫通、橫向互聯、信息共享”等功能于一體的數據庫，為監管指揮提供支撐。

3.3? ? 平戰特殊事件決策指揮模塊設計

系統模塊設計見圖1。

3.3.1? ? 基礎設施安全性預警模塊

排查易結冰、積水的公路區段，安裝路面狀況視頻自動識別裝置（針對已安裝水位檢測傳感器的下穿公路，可不重復建設），結合氣象部門推送的精準性溫度雨量數據，挖掘并預測結冰厚度、積水深度及其持續時間信息，提供災害天的預警響應推薦方案和應急結束時間提示。

在公路沿線排查年代久遠的長邊坡和易積水點位的基坡，布置合成孔徑雷達監測設備，實時在線實現智能操作、三維顯示、大范圍監測，精確及時地獲取邊坡位移變化情況，為坍塌災害預防、搶險搶通及日常養護提供信息支持。

應用輕量化自動檢測技術（采購裝配式監測車或為公交等營運車輛添加檢測裝置），摸底排查農村公路路面損壞、行駛質量、路基、附屬設施等情況。通過AI算法，次日將數據分析完畢，并上傳至監管指揮系統，同時推出養護工作清單。定期展開輕量化自動檢測，在監測道路損毀情況的同時對前次養護路段進行完工核查。

3.3.2? ? 公路偶發性交通事件預警模塊

以兩客一危車輛GPS數據為主，以高速收費數據、公路門架監測數據、高德GPS數據為輔，實時感知公路分段流量、速度等交通特征數據，與歷史同期數據建立數據關聯，研判出非常規擁堵事件。監管指揮系統輸出預警提示，并派發工作單指示業務部門通過視頻或與周邊駕駛員通訊的方式連線現場，快速掌握事件類型和嚴重程度，及時協調處置，以防次生事故的發生。事后及時復盤，挖掘事件的深層次原因，提出更好的應對措施。系統內部形成交通數據、事故類型和最優處理方法的匹配記錄，更新同類事件的風險化解和處理方案庫，從而形成從風險發現到處置跟蹤再到結果反饋的監管閉環。

3.3.3? ? 營運車輛運行安全預警模塊

目前，一些營運車輛GPS數據的采集處理工作僅停留在位置跟蹤環節，需要通過融合算法進一步挖掘其運行狀態。無論是平時還是戰時，都需要監測兩客一危、常規公交等營運車輛的運行狀態，以備不時之需。比如，平時監測危化品等車輛的GPS運行軌跡，根據速度、加速度等判斷駕駛行為的風險傾向性，若被研判為危險性駕駛，則由監管指揮系統指派業務管理人員通過遠程連線駕駛員進行風險提醒；應急場景下對相關營運車輛運行狀態的實時監測與預警有：突發轉運需求下的客運車輛調度指揮、軌道突發停運事件下的公交接駁指揮、大雨天積水路段營運車輛路徑的調整優化、臺風天對公共自行車的清理工作等。

3.3.4? ? 從業人員社會穩定性預警模塊

從業人員（卡車司機、客車司機、公交司機、出租車司機等）的過激行為容易引起社會不穩定，需要通過監測研判來快速發現和阻止。如聚焦城市地理空間關鍵范圍（如黨政機關大樓附近），通過出租車GPS數據監測和判定出租車司機的群體性行為，監管指揮系統及時預警和處置，指定業務部門進行勸阻疏導工作，把事件消滅在萌芽階段。再如給危運及載客車輛司機佩戴情緒感知手環，實時測量、異常預警、線下核查以及情緒感知，為乘駕安全提供堅實保障。此外，動態監測駕培維修及出租車行業的景氣情況，低迷或從業人員過飽和時做好入行風險預警，從源頭上預防行業群體性事件。

4? ? 保障措施

監管指揮系統所需的很多數據來源于其他系統，需要政策支持以打造跨部門數據交互中心，規定數據交互口徑和時效要求，實現在線數據的實時有效回流。

部分物聯設備需要采購，尤其體現在基礎設施安全性感知層面，可以按照“急用急購，緩用緩購”的原則進行計劃，推進監管指揮系統感知設備更新升級。

為了在公路與運輸運行監測中發現統計性、趨勢性、預判性的價值信息，并對信息進行匯總、篩選、甄別與研判，需要向市交通大腦提出明確的業務需求，開發相關模型算法，為中心系統提供應用賦能。

5? ? 結? ? 語

本次設計的公路運輸可視化運行監管指揮系統架構，在基礎的交通業務領域，可為交通運輸信息歸集提供新的方法，提高了跨部門信息的采集傳輸效率，實現了互聯互通、區域聯動。在突發事件應急領域，做到了多角度的事件監測、預警、指揮、研判、協作處置，數據與安全預警機制覆蓋全市交通行業，實現了應急場景下的可視化協作聯動處置。此系統架構為行業監管、安全監測等科學決策提供了依據，對提高交通運輸突發事件的應急能力具有一定的參考意義。

參考文獻：

[1] 葉峰梅．基于信息交互的危險貨物道路運輸安全監管系統研究[C]//浙江工業大學.智慧安全與職業衛生的實踐研究——

2016安全科學與工程技術研討會論文集.北京：化學工業出版社，2016：6.

[2] 張海亮，樊小麗．山西省綜合交通運輸運行協調和應急指揮系統設計[J]．中國交通信息化，2020，245（7）：98-101.

[3] 王曉霞．新時代下智慧城市交通系統架構的分析與研究[J]．電子商務，2020（4）：39-40.

[4] 王宣，羅萬華．交通運輸行政執法指揮調度管理系統[J]．中國交通信息化，2021（4）：34-36，128.

[5] 許成濤．江蘇交通綜合運行監測系統的設計與應用[J]．中國交通信息化，2018（2）：120-123.

[6] 黃曉斌，張明鑫．面向重大突發事件的智庫應急情報保障研究[J]．情報學報，2022，41（1）：18-28.

收稿日期：2023-02-27

基金項目：2022年寧波市交通運輸科技計劃項目“突發事件下應急物資智能倉配一體化調配關鍵技術研究”（202214）

作者簡介：洪? ? 鋼（1981—），男，浙江寧波人，碩士，研究方向：物流管理；沈樂瑤（1999—），本文通訊作者，男，浙江湖州人，碩士研究生，研究方向：交通運輸。

引文格式：洪鋼，沈樂瑤，黃正鋒．公路運輸可視化運行監管指揮系統架構研究[J]．物流科技，2023，46（14）：98-100，108.