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摘要 文章重點對四川省高速公路治超數(shù)據(jù)系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)進行了分析，通過對現(xiàn)有四川省高速公路治超系統(tǒng)運行模式的了解和研究，并結(jié)合目前四川省高速公路的發(fā)展需求，對治超數(shù)據(jù)系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)進行改革和優(yōu)化處理，避免了違法超限運輸車輛進入高速，確保四川省高速公路行駛的安全和道路的暢通。

關(guān)鍵詞 高速公路；治超數(shù)據(jù)系統(tǒng)；數(shù)據(jù)導(dǎo)向治超模式

中圖分類號 U495文獻標(biāo)識碼 A文章編號 2096-8949（2023）10-0004-04

0 引言

隨著高速公路建設(shè)的不斷推進和電子不停車收費系統(tǒng)（ETC）技術(shù)的大力推廣，通行高速公路的違法超限超載貨運車輛時有出現(xiàn)，不僅易引發(fā)道路交通事故，而且會嚴(yán)重破壞公路路面和橋梁設(shè)施，危害人民的生命財產(chǎn)安全和道路交通運輸安全。為確保高速公路安全暢通，嚴(yán)格執(zhí)行全國統(tǒng)一的超限超載認定標(biāo)準(zhǔn)，建立健全高速入口檢測、出口倒查和責(zé)任追究等治超執(zhí)法聯(lián)動工作機制，實現(xiàn)全國高速入口治超“一盤棋”，建設(shè)高速治超數(shù)據(jù)系統(tǒng)滿足路面治超執(zhí)法、治超監(jiān)督監(jiān)管、移動治超檢測需求迫在眉睫。

1 系統(tǒng)功能性能要求

1.1 功能要求

（1）路面治超執(zhí)法需求。治超執(zhí)法人員主要包括收費站、勸返站等各類一線開展貨車治超業(yè)務(wù)的執(zhí)法人員。收費站執(zhí)法人員和勸返站執(zhí)法人員希望在貨運車輛稱重檢測的時候獲取到車輛的驅(qū)動軸信息和車輛的長寬高尺寸信息以及系統(tǒng)判斷提示出該車輛是否超限，發(fā)現(xiàn)超限車輛后能夠獲取到車輛的超限許可信息。

（2）治超監(jiān)督監(jiān)管需求。治超監(jiān)管人員主要是指省級高速管理局中治超監(jiān)管人員，需要對省內(nèi)的收費站、勸返站等各類站點進行管理，對站點的實時狀況進行檢測，全面掌握治超工作的運行情況。結(jié)合ETC門架信息，實現(xiàn)貨車（大件運輸車）運行軌跡查詢，有助于一線執(zhí)法人員查處普通貨車駁載逃避超限檢測、偷逃通行費、大件運輸車不按規(guī)定時間、路線行駛等違法行為。

通過數(shù)據(jù)挖掘分析發(fā)現(xiàn)運行過程中出現(xiàn)的新情況和新問題，制定合理的調(diào)整方案和管理政策。對轄區(qū)內(nèi)治超業(yè)務(wù)進行運行管理，對治超力量分布及業(yè)務(wù)運行、運行效率進行動態(tài)監(jiān)管，對治超過程進行監(jiān)督，及時糾正治超過程中的不合規(guī)和不合法行為。

（3）移動治超檢測需求。實現(xiàn)大件運輸車事前、事中和事后監(jiān)管，利用科技治超手段，編制相關(guān)數(shù)據(jù)接收及監(jiān)管接口規(guī)范文檔，及時接收稱重數(shù)據(jù)，并達到對高速移動治超車在高速公路行駛路線的跟蹤和大件運輸車事中的監(jiān)管功能。

1.2 性能需求

（1）系統(tǒng)信息量需求。根據(jù)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)量、存儲需求和增長速度，按照4層7類構(gòu)建數(shù)據(jù)要求，包括低數(shù)據(jù)量和低增長量的系統(tǒng)支持數(shù)據(jù)，一般數(shù)據(jù)量低增長量的外部關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)、基礎(chǔ)信息數(shù)據(jù)、治超檢測數(shù)據(jù)和統(tǒng)計分析數(shù)據(jù)，一般數(shù)據(jù)量高存儲量的超限許可數(shù)據(jù)，以及高數(shù)據(jù)量高增長量的車輛檢測數(shù)據(jù)。

（2）系統(tǒng)可靠性需求。省級高速治超系統(tǒng)是實時在線的業(yè)務(wù)系統(tǒng)，必須具備7×24 h不間斷運行能力，整個可用性A≥99.9%，MTBF（平均無故障工作時間）/MTBF+MTTR。

（3）系統(tǒng)并發(fā)性需求。支持在線并發(fā)1 000個實時設(shè)備點的數(shù)據(jù)接收能力。

（4）系統(tǒng)可用性需求。支持省級規(guī)模收費站貨車監(jiān)測完整性統(tǒng)計、及時性運行監(jiān)測的業(yè)務(wù)需求。1 000個實時點的情況下，運行監(jiān)測數(shù)據(jù)處理延時應(yīng)少于10 min。

（5）系統(tǒng)響應(yīng)性需求。系統(tǒng)一般業(yè)務(wù)操作響應(yīng)時間約2～4 s，一般空間數(shù)據(jù)檢索時間約3～6 s，大數(shù)據(jù)量綜合分析小于30 s。

2 系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計

治超數(shù)據(jù)系統(tǒng)設(shè)計遵循資源層、數(shù)據(jù)層、平臺層和應(yīng)用層四層架構(gòu)（如圖1所示）。

資源層：主要包括CPU/GPU計算資源、云服務(wù)器、云存儲、云計算內(nèi)存資源，為應(yīng)用提供統(tǒng)一的計算和存儲能力，同時建設(shè)安全系統(tǒng)，保證系統(tǒng)不受網(wǎng)絡(luò)攻擊與病毒侵害。

數(shù)據(jù)層：主要針對收費站點信息、設(shè)備狀態(tài)信息、車輛軌跡信息、車輛超限信息、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)則庫等數(shù)據(jù)，建立統(tǒng)一的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理、統(tǒng)一治理和共享交換。

平臺層：主要包括資源管理平臺、數(shù)據(jù)共享平臺、計算分析平臺、數(shù)據(jù)交換平臺、一體化數(shù)字底座，實現(xiàn)資源通管、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)可視的底座支持。

應(yīng)用層：是治超數(shù)據(jù)中心的業(yè)務(wù)應(yīng)用，主要包括車輛運行監(jiān)控、超限業(yè)務(wù)監(jiān)督、車牌標(biāo)準(zhǔn)庫對比、重點車輛管理、治超專題分析、系統(tǒng)運維管理等應(yīng)用功能。

3 系統(tǒng)外部運用設(shè)計

省級高速治超系統(tǒng)部署于省級網(wǎng)聯(lián)中心，對上需要與部級治超系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)交換，對下需要與區(qū)域/路段端節(jié)點進行數(shù)據(jù)交換（見圖2）。具體流程如下所述：

系統(tǒng)里的上行數(shù)據(jù)主要為稱重檢測數(shù)據(jù)和稱重圖像數(shù)據(jù)。稱重檢測數(shù)據(jù)包括出、入口稱重檢測系統(tǒng)采集的出、入口稱重檢測數(shù)據(jù)，通過專網(wǎng)由收費站上傳至省聯(lián)網(wǎng)中心再上傳至部聯(lián)網(wǎng)中心，同時還應(yīng)通過部級專線由收費站直接上傳至部聯(lián)網(wǎng)中心。稱重圖像數(shù)據(jù)包括出、入口稱重檢測系統(tǒng)采集的出、入口稱重圖像數(shù)據(jù)，通過專網(wǎng)上傳至省聯(lián)網(wǎng)中心。部聯(lián)網(wǎng)中心將出、入口車輛稱重檢測數(shù)據(jù)通過部級專線及時推送至治超系統(tǒng)部級平臺[1]。

系統(tǒng)下行數(shù)據(jù)主要為大件運輸許可名單、嚴(yán)重違法失信超限超載運輸當(dāng)事人名單和大件運輸許可名單。治超系統(tǒng)部級平臺將大件運輸許可名單、嚴(yán)重違法失信超限超載運輸當(dāng)事人名單等通過部級專線由部聯(lián)網(wǎng)中心通過專網(wǎng)下發(fā)到省聯(lián)網(wǎng)中心，由省聯(lián)網(wǎng)中心下發(fā)到收費站。

4 系統(tǒng)內(nèi)部設(shè)計

4.1 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計

系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)按照GB 17859—1999、GA/T 1389—2017 的要求，遵循《聯(lián)網(wǎng)收費系統(tǒng)省域系統(tǒng)并網(wǎng)接入網(wǎng)絡(luò)安全基本技術(shù)要求》的相關(guān)規(guī)定，參照網(wǎng)絡(luò)安全等級保護中在安全通信網(wǎng)絡(luò)、安全區(qū)域邊界及安全計算環(huán)境等方面的三級安全保護要求[2]，同時充分考慮外場設(shè)備的物聯(lián)網(wǎng)屬性，開展安全保護[3]。

4.2 系統(tǒng)數(shù)據(jù)架構(gòu)設(shè)計

系統(tǒng)數(shù)據(jù)架構(gòu)基于Hadoop架構(gòu)進行設(shè)計，按照數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)存儲計算、數(shù)據(jù)共享構(gòu)建三層數(shù)據(jù)架構(gòu)，構(gòu)建統(tǒng)一數(shù)據(jù)管控平臺，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的統(tǒng)一治理、統(tǒng)一運用和安全共享。

數(shù)據(jù)采集部分采用Flume框架實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集與解析；通過FTP文件方式實現(xiàn)對數(shù)據(jù)文件的采集，再通過Sqoop方式實現(xiàn)將數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)裝載到HDFS文件系統(tǒng)。

計算存儲服務(wù)采用HDFS文件系統(tǒng)提供統(tǒng)一的大數(shù)據(jù)存儲；滿足全量數(shù)據(jù)留存、資源的統(tǒng)一調(diào)度與管理和海量數(shù)據(jù)的批處理，支持流數(shù)據(jù)處理、復(fù)雜事件處理和高并發(fā)的指標(biāo)級數(shù)據(jù)共享。

數(shù)據(jù)共享采用基于HTTP協(xié)議REST風(fēng)格的OpenAPI完成同步處理與基于消息隊列（MQ）完成異步處理，實現(xiàn)類SOA面向服務(wù)的架構(gòu)體系。支持OAuth提供一個安全的、開放而又簡易的授權(quán)協(xié)議。數(shù)據(jù)共享服務(wù)部署在集群環(huán)境中以應(yīng)對高并發(fā)的訪問請求，并實現(xiàn)集群的負載均衡。

統(tǒng)一平臺管控采用MVC模式架構(gòu)進行搭建，實現(xiàn)業(yè)務(wù)邏輯、數(shù)據(jù)、界面顯示分離構(gòu)造，并可實現(xiàn)統(tǒng)一數(shù)據(jù)管控基礎(chǔ)下的用戶交互需求個性化定制需求。

5 系統(tǒng)功能設(shè)計

系統(tǒng)功能設(shè)計包括重點貨車運輸運行監(jiān)管、移動治超管理、高速貨車大數(shù)據(jù)分析。

5.1 重點貨車運輸運行監(jiān)管

利用高速公路治超入口出口數(shù)據(jù)，結(jié)合貨車實時定位數(shù)據(jù)以及門架數(shù)據(jù)等，實現(xiàn)重點貨車車輛有效監(jiān)控對超限運輸情況進行監(jiān)督管理，及時發(fā)現(xiàn)超限違規(guī)運輸行為；對于大件運輸車輛等存在安全風(fēng)險車輛在省內(nèi)高速的運輸行為監(jiān)管，杜絕安全隱患。系統(tǒng)主要功能包括運行監(jiān)控、數(shù)據(jù)查詢和基礎(chǔ)信息管理等功能模塊。

（1）運行監(jiān)控。通過以GIS地圖上以圖標(biāo)顯示接入站點位置，標(biāo)記已超限站點和未超限站點，并實時更新站點超限狀況，站點超限量統(tǒng)計、站點搜索，站點詳情包括站點信息、站點今日檢測量、今日超限量、檢測時間、站點實時視頻、站點視頻回放、站點檢測數(shù)據(jù)及歷史記錄完成實時監(jiān)控。電子圍欄監(jiān)控用來對禁入電子圍欄進行監(jiān)控以及設(shè)置，違規(guī)車輛進入電子圍欄時進行預(yù)警提示，支持用戶自定義禁入的區(qū)域、車輛、時間范圍等。

（2）業(yè)務(wù)監(jiān)督。通過平臺可監(jiān)控每個檢測站的過車檢測數(shù)據(jù)，包括車牌、車輛圖片、短視頻、總重、超限率、是否超限等基本信息。同時，平臺從行政區(qū)域、時間、檢測量、超限范圍等多維度對檢測站的檢測情況、超限情況等業(yè)務(wù)情況進行統(tǒng)計分析。

（3）重點車輛管理。構(gòu)建重點車輛管理功能，包括黑名單車輛、大件運輸車輛等構(gòu)建車輛信息庫，車輛信息關(guān)聯(lián)收費信息、治超信息、GPS信息等，對于重點車輛進行實時高效的管理，構(gòu)建重點車輛名單庫。

5.2 移動治超管理

移動治超管理主要包括完成與移動治超車前端系統(tǒng)對接，及時將稱重移動監(jiān)測數(shù)據(jù)、長寬高移動檢測數(shù)據(jù)、現(xiàn)場采集圖片等上傳至省治超中心，并完成現(xiàn)場執(zhí)法人員移動業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)查驗和實時分析跟蹤，并將上傳至省中心的數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計、查詢、上傳等業(yè)務(wù)管理。超限錄入可以對線下執(zhí)行的超限業(yè)務(wù)信息進行錄入，包括車輛號碼、車輛顏色、站點和車型等，可以進行上傳照片信息操作和視頻上傳等操作。上傳視頻文件使用離線緩存方式上傳。App支持拍攝視頻超限數(shù)據(jù)錄入。App還可以離線緩存可以后續(xù)上傳。

5.3 高速貨車大數(shù)據(jù)分析

大數(shù)據(jù)分析模塊主要對積累的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，目的是幫助管理人員發(fā)現(xiàn)積累的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的規(guī)律，

（下轉(zhuǎn)第50頁）

（上接第6頁）

挖掘業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)潛在的價值，進而輔助管理人員科學(xué)決策，合理安排人財物力、規(guī)范管理模式和提升工作效率。比如對超限比較嚴(yán)重的區(qū)域、線路和車輛重點關(guān)注。

（1）統(tǒng)計分析。使用通過稱重設(shè)備檢測的記錄作為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，對單位時間內(nèi)通過道路上的某一地點或者某一路段實際參與交通的車輛數(shù)量進行統(tǒng)計分析。監(jiān)管人員通過一張圖可了解交通量整體情況，并可了解過去一段時間超限超載嚴(yán)重的區(qū)域和路段，方便作為重點超限超載監(jiān)管對象。提供每個站點的詳細過車檢測數(shù)據(jù)，可通過條件篩選查詢，包括時間、車牌號、是否超限、超限率等查詢功能。

（2）專題分析。利用大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，設(shè)備檢測的記錄作為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，對各個區(qū)域或者路段的超限情況進行統(tǒng)計分析，方便管理人員對特定的專題情形進行重點監(jiān)管。

（3）數(shù)據(jù)報表。定義關(guān)鍵指標(biāo)，對于高速公路治超的關(guān)鍵業(yè)務(wù)處理過程和環(huán)節(jié)進行統(tǒng)計分析。入口勸返工作報表以高速公路入口稱重檢測數(shù)據(jù)和高速公路貨車通行數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，用各個高速公路入口的稱重檢測貨車數(shù)量除以高速公路入口貨車數(shù)量（利用高速公路貨車通行數(shù)據(jù)計算），得到各高速公路入口通過稱重檢測設(shè)備的貨車比例，對比例過低的站點進行提示，形成入口勸返車數(shù)據(jù)報表。超限站點報表以高速公路貨車通行數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，計算其中違法超限運輸?shù)呢涇嚁?shù)量（可以設(shè)置閾值去掉稱重誤差情況），提取并統(tǒng)計上述貨車的通行記錄，對各站點放入的違法超限運輸貨車數(shù)量/占比進行排名，對排名靠前的站點進行提示。

6 結(jié)語

通過高速治超數(shù)據(jù)系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)，可完善治超數(shù)據(jù)采集，提高貨車運行動態(tài)監(jiān)測能力，完善線性業(yè)務(wù)應(yīng)用，并提供數(shù)據(jù)綜合處理分析能力，形成治超數(shù)據(jù)資產(chǎn)。該系統(tǒng)的建設(shè)，可有效地與其他系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)共享，探索新型數(shù)據(jù)導(dǎo)向治超模式。

參考文獻

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—2017[S]. 北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社， 2017.