大數據管理平臺在公路養護管理中的應用

陳彤、張小兵、劉春暉、沈永龍

（1.甘肅省定西公路事業發展中心，甘肅 定西 743000；2.甘肅省定西公路應急保障與路網監測中心，甘肅 定西 743000）

1 公路大數據平臺概述

公路大數據平臺是將路網中的公路、橋梁、隧道等基礎設施要素統一到一個空間中，通過公路基礎設施運行狀態的全面感知、分析和利用，形成公路養護管理的決策支持系統。公路大數據管理平臺開發和應用，將實現公路養護依靠主觀經驗向客觀數據、科學決策轉型，從而實現公路要素數字化、養護環節可視化、管理報表自動化、養護決策科學化，達到“數據驅動，科學決策，高效管理”的目標任務。

2 大數據管理平臺在公路養護管理中的目的和技術現狀

2.1 大數據管理平臺在公路養護管理中的目的

通過平臺建設，深化不同系統間集成應用，優化道路養護業務流程，充分發揮先進信息技術在公路養護管理中的作用，節省人力、物力和公路養護資金，提高資金利用效率和協同管理水平，實現公路養護由預防性養護依靠主觀經驗向客觀數據、科學決策轉型，達到公路養護“數據驅動、科學決策、高效管理”的目標。具體目標如下：一是養護項目實施全過程管理。實現公路養護項目的全過程信息化管理，包括：養護項目策劃階段、驗收階段及后評價階段等，可實現對養護項目進行全過程的數據采集和可視化展示，并對養護項目實施過程中的相關信息進行收集和管理。二是養護工程信息快速查詢。通過數據導入、數據采集等技術手段，將養護工程信息及時準確地錄入平臺，并實現對施工過程中的進度、質量和安全等信息的快速查詢和統計分析。三是養護數據分析預測。通過對養護數據進行分析，提供智能分析功能，將路網運行狀態信息及時、準確地反饋給決策者，為決策提供可靠的依據。四是養護項目計劃智能生成。實現道路養護項目計劃自動生成，通過可視化展示、多方案比選等功能，優化養護計劃編制流程，并可根據實際情況進行動態調整。五是應急預案輔助決策。通過對應急預案進行輔助決策分析，提高應急響應能力及效率。六是養護資源信息共享。通過大數據管理平臺將各種類型的公路基礎信息進行整合、共享及動態更新，實現各業務系統之間的數據交互與資源共享。

2.2 大數據管理平臺在公路養護管理中應用的技術現狀

其一，公路養護管理要素數據很多，主要包括基礎數據和動態數據，經過不同階段的信息化發展，形成一個個信息孤島，整合起來難度不小。其二，傳統的公路養護管理觀念影響大數據管理平臺的推廣和應用，要加大人員培訓力度，學習養護管理先進理念，提高公路養護管理水平。其三，進一步提高公路大數據的應用水平。借助公路大數據，實現數據共享，分析公路實際情況，指導道路養護部門及時進行道路養護[1]。隨著公路建設規模的不斷擴大，公路養護管理工作也得到越來越多的重視。但是，由于我國目前在公路養護管理技術方面還存在一些問題，因此，為了進一步提高我國公路養護管理技術水平，推動我國公路事業的發展，必須對當前的養護管理技術進行全面的分析和研究。我國目前的公路養護管理技術大多以傳統的“重建設、輕養護”為指導思想，而且在新材料、新工藝等方面發展得也相對較慢。雖然近年來我國在這方面有了一定發展，但是在實際應用中還是存在著很多不足之處。在我國的公路養護管理過程中，由于缺少科學合理的技術規范，使得養護管理工作一直處于粗放式發展階段[2]。

3 公路養護管理中應用大數據管理平臺的策略

3.1 公路養護管理大數據管理平臺的功能設置

大數據管理平臺主要包括9 大功能模塊，分別是：黨建管理、視頻監控管理、基礎管理、應急管理、養護管理、工程管理、數據分析、GIS 地圖管理和系統管理功能模塊。黨建管理主要是對黨建工作流程進行梳理，包括黨員的注冊、培訓、管理以及黨費收繳等；視頻監控管理主要是對各單位的監控視頻進行分類匯總，包括設備編號、地點名稱、視頻類型、清晰度等；基礎管理主要是對各單位的基本情況進行統計和匯總，包括人員信息、資產信息和設備信息等；應急管理主要是對應急事件進行分類，包括事件種類、事件級別等；養護管理主要是對養護任務和項目進行統計和匯總，包括任務類別、養護類型和項目內容等；工程管理主要是對工程建設情況進行統計和匯總，包括工程進度、施工單位信息等；數據分析主要是對數據進行分類統計和匯總，包括基礎數據的整理分析和綜合評價；GIS 地圖管理主要是對數據進行分析和處理，包括基礎地圖的制作、電子地圖的生成等；系統管理功能模塊主要是對數據進行分類管理和統計分析，包括數據維護、報表生成等。

3.2 公路養護管理大數據管理平臺構建方案

3.2.1 功能架構方案

公路大數據管理平臺是為實現公路建設、管理、養護、運營和服務等環節的信息化、數字化，建立集“數據采集、數據應用”于一體的綜合集成應用系統，為公路建設管理提供決策支持。它的建設目標是將公路養護管理內各業務領域的信息資源進行整合，并以公路行業大數據為基礎，實現對公路行業各種業務信息的集中采集、集中存儲和集中管理，建立統一的公路大數據管理平臺，通過對各業務信息系統中的數據進行分析和挖掘，為公路養護管理部門提供決策支持服務。該平臺采用統一的業務邏輯框架和標準接口設計，能夠較好地兼容現有各業務系統，總體功能架構圖如圖1 所示[3]。

圖1 總體架構圖

3.2.2 應用架構

應用架構如圖2 所示。

圖2 應用架構圖

3.2.3 體系架構方案

系統的設計基于J2EE 技術架構，該平臺的主要目標是以大數據技術為支撐，實現數據采集、數據分析等功能，搭建一個高效的公路大數據管理平臺，提高公路經濟的服務質量。基于公路大數據管理平臺的技術架構，可以劃分以下三個層次：基礎設施層、數據層和應用層。基礎設施層是公路大數據管理平臺的基礎，包括信息網絡和數據中心。信息網絡包括通信網、信息網和互聯網，為平臺提供穩定、可靠的信息網絡傳輸環境。數據層是指數據庫，主要負責處理海量數據，包括公路行業和社會經濟等各個方面的信息。應用層是指應用服務系統，包括門戶、展示系統和管理系統等。

3.2.4 網絡拓撲

硬件方案：系統建設應用軟件運行在物理服務器的Windows 操作系統上，系統采用兩臺web 服務器、兩臺數據庫服務器、一臺代理服務器。實現雙機互備，確保網絡安全。軟件方案：綜合統一管理平臺用到的軟件原則上采用穩定性較高的開源平臺進行處理，包括數據庫和中間件服務器以及負載均衡服務器。數據庫方案：大數據管理平臺支持多種數據庫，在條件允許的情況，可優先采用Oracle 以及SQL Server 數據庫，若預算不足，可采用Mysql 數據庫。系統應用模式：考慮到系統與用戶的交互性以及與其他系統的集成問題，原則上所有的功能模塊都采用B/S模式。針對無法采用B/S 模式，需要部署在pc 上的模塊單獨針對性處理。

3.3 主要創新點

其一，初步轉變傳統公路養護管理模式，實現傳統要素驅動向創新驅動轉變，達到公路要素數字化、養護環節可視化、管理報表自動化、養護決策科學化。其二，深化不同系統間集成應用，優化道路養護業務流程，實現材料出入庫、數據統計分析等過程的閉環管理，充分發揮系統在道路養護管理中的核心作用。其三，增強生產現場和道路現場的動態監控與管理能力，提升養護生產和路網運行效率，提高協同管理水平。

4 公路養護管理應用大數據管理平臺的效益

公路大數據管理平臺的建成進一步優化公路經濟資源，使養護單位有利于作出科學合理的、正確的決策，從而促進公路養護單位獲得良好的經濟效益和社會效益。

4.1 經濟效益

一是直接經濟效益。大數據管理平臺運行以后，啟動道路監控實施24 小時不間斷巡查，值班人員在應急指揮中心直接查看道路運行情況，巡查人員通過系統配套的手機APP，掃描橋隧二維碼，巡查結果直接上傳系統，形成巡查結果報表，提升巡查效率，減少人機料使用，前后對比，道路巡查直接節約人工費40%、機械油料費30%，節約辦公耗材90%，全年可以節約經費60 萬元。二是間接經濟效益。系統的成功實施可以為管理層的決策提供重要的支持和幫助，有效地存儲歷史數據可以促進未來的管理，并大大降低行政成本。例如，通過材料管理模塊，實現養護生產材料的進、銷、存跟蹤管理，有效杜絕材料購銷中的不規范和使用中的浪費。

4.2 社會效益

4.2.1 促進公路資源的優化

通過建立材料管理、機械車輛管理、檔案管理和OA 辦公等基礎管理系統，從而實現對養護生產材料的進、銷、存管理，對機械車輛跟蹤定位、油耗和維修管理；通過管理系統能夠加強對道路、橋梁、隧道和涵洞的基本管理，在建立管理系統的基礎上，對道路、橋梁、隧道和涵洞的相關信息實現即時查詢、調閱和修改。基礎管理功能模塊能夠指導基本信息的分級分權限維護，從而實現對各項基礎工作動態的實時掌握，為各項基礎管理工作提供決策依據，實現材料管理精細化、車機管理智能化、檔案管理數字化、日常辦公規范化、路況數據即時化的目標。

4.2.2 降低公路經濟的運營風險

公路大數據管理平臺通過對公路基礎數據的高效采集，可以為公路行業提供科學合理的決策依據，對提高公路行業的運營效率、降低運營風險有積極的作用。公路大數據管理平臺可以對公路養護管理進行科學合理的規劃設計，對公路養護管理情況進行全面了解，為管理決策提供科學的依據。

4.2.3 提高公路經濟的服務質量

大數據管理平臺正式投入使用后，不斷依托互聯網、云計算、大數據、空間地理信息等新一代信息技術，以國家公路技術狀況評定標準及公路養護相關技術規范等為依據，結合公路養護實際，以提高信息化管理水平為核心，逐步加強完善了黨建活動管理系統、日常信息管理系統、養護工程施工管理系統、路網監控管理系統、應急搶險管理系統建設，科學整合支配全中心人、車、物、事、財等信息資源，既全面支撐智慧公路的發展，又有力保障“工作要求標準化、工作流程科學化、工作落實精細化”的管理要求。

5 結語

公路養護管理是一項業務面廣、技術性強的工作，養護管理質量的高低直接影響到公路服務性能的發揮，而采用先進的技術手段及科學的養護管理方法，不僅可以提高公路養護管理水平，而且可以獲得巨大的社會效益。根據公路養護管理的特點來進行大數據管理平臺的構建可以有效提升公路養護管理的效果。本文對公路養護管理大數據管理平臺構建的目標和技術現狀進行分析，從而給出大數據管理平臺的構建策略，并對大數據管理平臺為公路養護管理帶來的效益進行分析。可以發現通過大數據管理平臺可以保證公路養護管理的質量，提高公路養護管理的經濟效益和社會效益。