技术＜ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ＤＯＩ：１Ｏ １ ３４３９／ｊ ｃｎｋｉ．ｉｔｓｃ ２０１ ７ ０６ ００４ 河北省高速公路运行管理综合数据平台探讨 石淑珍 （河北省高速公路管理局指挥调度中心，ｊｑＪＬ石家庄０５００３１） 摘要：对河北肖高速公路运行管理综合数据平台的功能定位、体系架构、数据接入等问题进行了初步探讨，提出了通过对已有海量数据进行 整合、挖掘，实现路间运行关联分析、通行交易关联分析、养护关联分析、专题决策分析、综合可视化展现、￣ｋ ｄ－ｓＤ，ｘｔ．享支撑服务以及偷逃费治理 －等多项功能的构想，河北省高速公路将由传统的经验决篡模式转变为数据决策模式 关键词：运行管理：数据平台；接入；数据挖掘；；臭策分析 随荷河北省矗逑公路的快速发展．各类信息系统的建没已逐 ４、通过组织制订统一的业务交互标准和数据接Ｌ】标准．从技 术一 解决业务 门技术标准不统一、信息系统平台备异等 题、 步覆盖和深入到高速公路的备业务领域，大批成熟的业务信息系 统经过多年的运 ，；ｒＥＶ．￣了海量的视频、图片、图表、文字等交 通掴关数据．数据 圾已从＿ｒＢ级别跃升到ＰＢ级别。这些数据具有 甚大、高维、多源、 构、云力态、时效等特点．主要涵盖了收费 ５、通过建设数据交换与集战平台、数据服务平台．为业务 门提供数据交换和共享的基础设施．业务部门通过共享业务数 据实现业务协同，有效提高交通 门管砰水平砷眼务能力 ６、通过建立基础数据库、业为数 库，逐步构建面 串越 炎、交通Ｉ 控类、捅挥凋度类、养护运维类等．但这些数据大多 俘 垂自：业 和１ ・应用中，过于分散， 未被充分整合加 此，利用云计算技术挖掘现有数据 价值．找 的数据库．在全省范 内共享交通 息资源，确保共享数 资源 的一致性和完整性。 ７、通过建立面向主题的数据库．使备级决策层全面掌握、 分析交通运行状况，为管理者决策提供支持：建立公众出什交通 以利用和挖掘 刮数据间的关联关系．提高基础数据的利用率，并预测未来趋势 及行为．为路网涮度、道路养护、发现遏制偷逃赞等违法行为提 供有效的决策支撑． 当下河北省高速公路面临的迫切问题。基 信息服务数据库．满足社会公众的 行服务需求、 Ｔ此．河北省高逑公 运行管理综合数据平台应运而生。ｌ 二、数据平台体系架构 、数据平台功能定位 ｝ｉ７．，１Ｌ省高速公路运行管理综台数钢平台总 卜从底向 ， 为３ ： 础环境层、数据处 分析应川层 备层 仃对庖 此省高速 踏运行管理综合数据平台足祥决交通部门面临 的跨平台业务协㈦、怿构数据库互联、跨部门数据共享等主耍 的简单而有效ｒｔ０，Ｊｊ，ｆｇ；－．ｒ Ｉ 现存以下几点 的支撑 体系，这些技术ｌ１ ｝Ｌ 阵为各 提供泪应的 ｔｉｌｔ｝ 理服务干口引警服务 （一）基础环境层 为骼个平台提供运行的堪打｝¨环境．包括基础硬件资 １ １、实现了对个省埘速公路各路段的交通运行状态硬道路环 境情况的 时临 ， 衔对伞区域内的路网进行宏观Ｉ 税、事件 应急处理、协 、交ｊ！】ｊ透导 功能。 础软件、 台．．基础环境是基于 ｆｆ』化的平台。提供主机、俘储、 网络 资源的虚拟化、分布式筲删卡¨ 孛，同时提供关系Ｊ 教 库管理以及基础中间件，满足 支：持交通犬数据存储和管ＪｌｆＦｉ０ 求。结构化及 ｛ 结构化数据混搭的俘储环境全 满足了交 业艿 杂性对基础软件的支撑要求 ２、通过整 命肖『 述公路数据资源，建 高速公路火数据 、 台 ３、通过组织捌ｉｒ数据管理机制，使各路段提供数据和使用 教们有鼋可循 （二）数据处理层 数据处理层分为数据接口和数据处理上下两层。数据接口主 此平台眙建于２０１ｏ年，期间有过升级改造，ＦＪ前已基本成熟、稳 定，实现了对高管局昕辖各高速公路的交通运行状态的实时监 控，具备对区域内路网进行宏观监视、事件应急处理、协调、交 要实现对各个交通业务系统或前 机的数据接入开发，包括接口 协议的实现、接口监控等功能。主要开发接口有：路网监控接 口、ＥＴＣ接口、ＭＴＣ（１片区）接口、ＭＴＣ（ｓＹｒ区）接口、气象 通透导等功能。河北省高速公路运行管理综合数据平台除了集成 河北高速公路交通综合管理平台外，还将游离在外建设的 ＭＴＣ数据、服务区数据、 “两危一客”数据、收费稽查数据、６ＩＳ 数据、路政数据、机电养护数据、道路养护数据、交通量调查数 监测接口、道路养护接口等。接口数量和内容可以根据需求进行 扩展。数据处理实现对接口采集数据的一系列处理、加工和管 理，确保数据的及时、准确、易用，保证数据的规范性和可管理 性。主要包括数据采集接口、数据清洗和标准化、数据汇聚整合 等多个必要处理功能，以及数据共享、数据交换等数据集成和管 理功能。 （三）分析应用层 据等进行采集、清洗、标准化、汇聚整合以及共享交换。河北省 高速公路运行管理综合数据平台数据接入示意如图２昕示。 包括下层的分析服务乖口上层的分析应用。分析服务为分析应 用提供必要的数据调用、数据检索、中间数据生成、算法服务、 流程服务等分析支撑功能，分析服务通常需要为分析应用定制化 开发。交通大数据平台的分析服务包括查询、统计、预警等常用 服务．预测、关联、聚类等挖掘算法服务，仿真、优化等过程分 析服务等，满足和支撑针对交通大数据的各种层次的业务分析需 求。分析应用是基于业务需求定制开发的，并且应用广度和深度 可以随数据积累和业务发展相应扩展。目前分析应用包括路网运 行分析、路网调度分析、道路养护分析、机电养护分析、专题决 策分析等主题。河北省高速公路运行管理综合数据平台的整体架 构如图ｌ所示。 圈２河北省高速公烙运行管理综合数据平台数据授入示意 １、路况报送数据、微波车检数据、交通事件监测数据等数 据，路网基础信息，微波车检设备、气象设备状态数据部由河北 高速公路交通管理综合平台统一提供，可平台直接从河北高速公 路交通管理综合平台的前置机中采集上述数据。 ２、高速公路ＭＴＣ数据由ＭＴＣ系统提供，平台从ＭＴＣ系统提供 的接口中采集ＭＴＣ流水等相关数据。 ３、高速气象服务相关数据统一由气象局推送，平台从气象 局提供的统一准送接口中采集相关气象数据。 ４、高速公路服务区数据由服管中心的高速公路服务区管理 图１河北暂高速公路运行管理综合数据平台整体架构 系统统一提供，平台从服管中心高速公路服务区管理系统提供的 接口中统一采集服务区相关数据。 三、平台数据接入模式 目前，河北省高速公路运行管理综合数据平台主要承载河北 高速公路交通综合管理平台和大数据分析平台。河北省高速公路 交通综合管理平台核心业务为高速公路联网智能监控系统，主要 包括交通事件动态检测、监控视频联网和监控数据联网等内容。 ５、 “两客一危”相关数据由“两客一危”管理系统提供． 平台从“两窖一危”管理系统提供的接口中采集“两窨一危”相 关数据。 ６、路政数据由高速路政管理相关系统提供，平台从路政管 理相关系统提供的接口中统一采集路政管理榴关数据。 ７、路面养护数据由高速公路道路养护管理系统提供，平台 从高速公路道路养护管理系统提供的接口中采集路面养护相关 数据。 机电设备的寿命周期、故障周期分布特征。探索各类关键机电设 备的合理维修周期曲线或关键损耗指标，分析和计算各路段备类 关键机电设备的合理维修养护周期或关键损耗指标阈值范围。 ８、机电设备养护数据由高速公路机电设备养护管理系统提 供，平台从高速公路机电设备养护管理系统提供的接口中采集机 电设备养护数据。 ４、机电设备养护预警预测 基于备类关键机电设备养护维修的大数据分析结果，利用预 ９、收费稽查相关数据由收费稽查系统提供，平台从收费稽 查系统提供的接口中采集收费稽查相关数据。 １０、高速ＧＩＳ以及相关路网设施位置、连通等数据由三维 ＴＧＩＳ（ｔｅｍｐｏｒａｌ ｇｅｏｇｒａｐｈｉｃ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ，时态地理信息 系统）平台提供，平台从三维ＴＧＩＳ平台提供的接口中采集相关 ＧＩＳ数据。 测算法（如回归、时序预测等方法），对各路段指定类型的关键 机电设备的养护周期进行预测和相应预警监控。 （四）专题决策分析 ｌ、车辆专题 基于路网车辆通行数据构建车辆专题分析模型，对路网中运 行的绿通车辆、货运车辆、客运车辆等进行专题分析，针对这些 １１、各路段交通量调查数据由交通量调查系统统一提供。 平台从交通量调查系统提供的接口中统一采集交通量调查相关 数据。 车辆的时空分布规律、运行轨迹、行驶特征、流向特征、费用里 程以及疲劳驾驶等行为进行精细化分析和挖掘；对路网中存在违 规行为的异常车辆进行关联挖掘和标记，实现异常车辆的预警， 为路网管理者掌握道路资源的使用情况以及异常行为车辆的科学 四、平台数据应用分析与数据挖掘构想 （一）路网运行关联分析 发现和治理提供用于决策的数据支撑。 ２、调度专题 对重点区域周边的交通流特征进行深入分析、预测和挖掘， 对区域路网内重点路段、重点位置、特殊时段及短时交通量、交 通运行态势、出行效率等进行预测及趋势分析。基于预测的数据 对河北省６４条路段的历史路况数据进行深入分析和挖掘。 对影响路网畅通的车流量大、拥堵、养护施工、交通管控等重点 因素间的相关性进行关联分析，重点挖掘路况与流量、路况与费 用、拥堵与养护数据间的关联关系。 （二）交易关联分析 构建路网交通诱导分析模型，在发生影响较大的交通事件时，对 区域路网的交通影响及行车路径进行在线分析和效果评估．评估 最佳的行车诱导方案．为辅助管理者制定应急调度方案以及为公 众出行提供合理的交通诱导方案提供决策支持。 ３、预案专题 针对京津冀协同、冬奥会、旅游等特定区域内的交通协同及 应急调度预案进行专题分析。基于交通流量预测、影响分析及交 对河北省６４条路段、３４＂片区、３６００多条车道的历史通行交 易数据进行关联分析。基于时间、空间等度对交易数据间的 变化规律进行关联统计分析，同时挖掘交易数据与路况、流量、 事故等相关数据间的关联关系。 （三）养护关联分析 ｌ、道路养护关联挖掘 利用道路养护的大量历史数据，结合相应路段车流量历史 数据，挖掘和分析道路养护类型（大修、中修和小修）、养护地 点、养护周期与车流量特别是大货车的通行量的关联关系。探索 大货车累计通行量对道路行驶质量关键指标（如平整度等）的影 通诱导分析模型，对有关路网调度的预案进行效果验证，并以直 观形式呈现验证结果。对预案中可能涉及的路况或突发事件进行 区域交通影响分析，并对各专题涉及的事件前后交通疏导预案的 合理性及交通诱导设施的配置提供分析和评估的手段，辅助管理 者在重大赛事发生前制定和优化应急调度预案。 ４、气象专题 响程度。分析和计算各路段大货车累计通行量对道路行驶质量影 响的阈值范围。 基于气象、路况、路网运行及路政等数据构建气象专题分析 模型，对影响路网畅通的恶劣天气因素进行专题分析。分析不同 天气因素与路况、流量、管控措施、车辆出行以及费用之间的关 联关系及相关系数，分析和挖掘不同天气类型对交通运行的影响 范围、影响程度和分布规律。预测恶劣天气对路网交通流量和费 用可能造成的影响，并以直观方式呈现分析结果，辅助管理者提 ２、道路养护预警预测 基于道路养护的大数据分析结果，结合大货车累计通行量情 况，利用预测算法（如回归算法、时间序列方法等）对各路段的 道路养护周期、养护区域进行预测和相应预警监控。 ３、机电养护关联挖掘 利用机电设备养护维修的大量历史数据，结合相应路段备类 前做好恶劣天气下的应急保障预案．提供数据支撑。 ５、养护专题 关键机电设备规格参数、使用强度等信息，挖掘和分析各类关键 基于相关路段路面性能评估指标预测和预警数据，对道路 养护决策进行专题分忻 给出帼关路段预防性维修保养的优先级 别，分 基础没施养护玎案对路网交通运行的影响和方案评估， 针对不㈦的养护路段，从养护方式、养护时段、养护周期、养护 资金投入 度进行综／．、验证，为箭邢 制定们优化养护方案提 供可行的辅助决策徊敬 支撑 ｊ 关路段没 『牛能ｉ平估指铄朋测ｆ¨预警数据，对机电设 备维修苒护决策进行々 分忻 对关键机电设备运行状况给出预 防性维修 养的优先缴Ｉ］ｌＪ、 计投入的养护赞用以 品备件储 数 建 荨，并且对不同没衔类型维修养护方案对流量及通行 费用的 日ｆ司进行分忻们ｌ方案评估，为符理旨制定乖口优化养护方案 提供可 的辅助决策和数据支撑。 （五）综合可视化展现 ｌ、 网运行ＫＰＩ展现子系统 没汁 开发一 高速公路路 运行状况的ＫＰＩ（ｋｅ Ｙ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｉｎｄｉｃａｔｏｒ．天键绩效指标）体系，并以 观易懂的 图表形式综合展现出来，为各级领导、管理者和运营旨及时掌握 们把控高速公路路网的关键运行状态们综 ｌ青况提供有力支撑 ＫＰＩ展现体系可包括路网的路况指标、车流量指标、年型比例指 标、收龊指际、流向指际、预警指标等。展现方式行仪表盘、雷 达图、阱圈、拄图、折线冈、列表等多种卣观适宜的方式、 ２、人群分忻展现子系统 谩ｉ 们Ｊｌｆ发一套适用于咆视大 的分析展示系统，将路况、 通行量、收赞等主芟业务的监控分折棚综合评价通过电视展现， 系统能适配主流液晶电 辟 和机顶禽系统。能与咆 机顶盒系 统或 ：联刚电视应用进行无缝集成，方便各级领导 接通过电 视遥控 操作、选择 实时 舀高逑公路各项业务的现状态势和 发展趋坍 该系统没计 技了茸观罔表 合必要文字蜕明，提 供路况、通行量、收愦 关键业务的掏ｂ 分析、业务发展走势分 沂、业 连续吲比分析、箭路段各项、 务排籀分析以埂其他领导 关注的业 功能。每项仫心业务除了全路 汇总，还提供多种 、 务圳分选顺，既方便 导总休全嘶把握， 利于 行细节和 业务点、 ３、Ｈ』行 站 手机ＡＰＰ展现子系统 向ｍ公众服务，为高速公路出行网站以及高速出行手机ＡＰＰ 定￥ｌｊｇＩ：Ｋ芨帼关的数 、指际砭必要的 表展示功能， 插路网 路况、流 等情况。数州卞ｎ内容可根 业务发展情况和公众服务 需求发展．进行相应的接Ｌｊ扩展或服务『寸级。 面向内 管理，为 机ＡＰＰ定制和 发相关的数据、指标和 ８３ 图表展示功能，包插备踏刚路况、流量、收 等业务发 坍 （准）实时业务情况，自动适Ｉ￣ＥＡｎｄｒｏｉｄ系统 ｌｏｓ系统下机川 冉）ｃ【ｉｌ的图 艘示｝Ｈ求．方便备级领导和授 用厂］随时随地通过于 机ＡＰＰ获Ｉｊ］［路网运莆 息 ｌ 握业芳发 状 况、 ４、ＧＩＳ数据 现子系统 设汁们 芨与高速三 ｒＧ１Ｓ平台的 ｆＩｌＩ展示功能，支”基 。二ＧＩＳ的分析 现．将本系统的 分适川Ｊ：ＧＩＳ地图展示 分忻结 果和展现 ，通过接口或ＡＰｉ调用集成＿９］ＧＩＳ－Ｉ＂－台进行１、｝ｌ ｊ地 展现，白＝州 示高速路网箭 段的路况、１ｊ流、收费等｝Ｉ｛ 业 指标的分 们发腰情况 （六）数据共享服务支撑 大数 ¨ｆ童务平台基于云汁 技术．允分利｝ｆＪＩａａＳ、 供 的基础设施．实现各类火数据的仔储、汁 与管理一川ｌｌ，ｊ， 于信息资 享 台，埘喊 的备类数 统一封装，埘外键供 数据服务，数据使用者尤需关注数据资源的俘储状态、 、 恪式类型．孵澈其各种菱异性，瞬蔽数 使用凿与底 坡 源 之间的联系．以统 、标准们易用的方式 亭出来，挺供绘外 进行使用 （七）偷逃费治理系统 基于路网 辆通行数据构建车辆专题分村亍横 ．时踏刚中 运行的绿通车辆、货运车 、窨运车辆等进行专 分析，什对这 些车辆的时空分布规律、运行轨迹、行驶特征、流向特 、费用 程以及疲劳 驶等行为进行精细化分析．为路网管理 掌 道 路资源的使用情况提供数据支撑；对路刚ｔ｛Ｊ仔 偷逃赞ｌｕ『疑仃、／Ｊ、 的异常车 进行关联挖掘ｆ『】际、己，实现对偷逃赞 异常１Ｉ 颅 警，为偷逃 赚疑车辆的科 发现和稽 治删捉供用于决策的数 据支撑． 五、结束语 自２０１０￣卜开始建设河此甫高速公路交通综合管删平台， 今 犬河，Ｊ匕省 速公路运行管 综合数据平台１ 式运行．仞 实州ｒ 由悯囱式的佶息化矬没模式们传统集成 协１－７１９管 平二、向 拟 化数据中心的过渡 ．通过建设硬件虚拟化 、软件支撑、卜台、 数据存储系统、分布式交换系统、大数据分＿ｆ斤平台软件、应急插 挥调度系统、偷逃费治理系统、 频流媒 控制系统、敬摒采集 共享系统、各部门协、同综合管理系统、公众出行服务系统等．实 现了全省“‘站式”的对内综合管理、对外信息服务。 责任编辑崔雪薇
