四川经济社会发展研究 理论研究

构建四川智慧高速数据引擎浅析

贾玲

2019年09月02日 08:57

李科春 盛鹏 任林海
《中国交通信息化》2019年增刊

近年来,随着国家发展改革委员会和交通运输部联合发布的《推进“互联网+”便捷交通促进智能交通发展的实施方案》的推行,互联网+,物联网和大数据等新技术在交通运输行业得到迅速发展和推广。2016年以来,四川省以四川高速公路建设开发集团有限公司(以下简称“川高公司”)为代表开展建设和实施四川智慧高速的相关工作。

截至2018年底,川高公司在四川智慧高速的不同领域取得了初步成效:建设完成四川高速大数据平台一期工程(软硬件基础平台),搭建105台服务器的硬件平台,采集20个业务数据源,累计汇集数据33亿多条,日新增数据2000万条,创建主题数据136个;结合四川高速的业务需求,梳理核心流程,建设和完成14个业务系统,实现交通信息化和规范化管理;与国内高校和汽车企业深度合作,开展无人驾驶汽车和路侧单元等方面的研究工作。

在此基础上,川高公司提出由传统的高速公路营运建设管理企业向高速公路生活方式服务企业转型的重要战略部署,继续深入开展四川智慧高速的建设工作,加快构建现代综合交通运输体系,推动四川由交通大省向交通强省跨越,满足人民对美好生活的向往和追求。

四川智慧高速建设的现状,本文以“大数据+”的各类新技术为手段,对道路养护、收费稽查和公众服务等方面进行重点研究,以构建业务数据引擎为核心,探讨推动四川高速智慧管理和服务的新思路和方法,让数据资源变为真正有价值的“数据资产”,为四川省高速路网管理和运营提供数据支撑和决策服务。

一、四川智慧高速数据引擎

针对四川省高速公路信息化建设的现状,以四川高速大数据平台的业务数据为基础,围绕数据为核心驱动力,从以下几个方面对构建四川智慧高速的数据引擎加以分析讨论。

(1)围绕养护业务,利用“大数据+”技术对相关业务数据进行深度多源融合分析,构建道路状态智能评估模型,为道路预防性养护提供决策信息,实现科学养护,降本增效。近年来,随着国内高速公路建设和养护技术工艺和水平的提高,为降低成本,预防性养护已成为高速公路养护的主要策略。预防性养护是指在道路技术状况衰减初期(如路面出现轻微裂缝),在最适当的时机,应用最适当的预防性养护措施,以最小寿命周期成本、最大程度延缓路况退化。与传统改正性养护相比,其本质是一种精细化计划养护模式,在满足道路性能服务性和工艺技术性能性的基础上,能有效降低养护成本。

川高公司作为四川省最大的高速公路建设和运营公司,建成和运营的高速公路里程3286公里,占全省通车总里程52%,每年的道路养护工程量和成本较大。为实现已通车营运高速公路养护信息化管理,以养护标准化体系为基础,川高公司于2018年开始使用高速公路养护管理平台,实现各类传统计划养护业务数据和服务流程的标准化、自动化、网络化和信息共享(该业务系统的所有数据已接入四川高速大数据平台)。川高公司养护管理平台如图1所示。

目前,该业务系统的主要数据为静态数据(如公路属性数据和图档数据)和动态数据(如传统巡查、维修动态、大中修、桥涵隧检查及道路技术状况评定数据),缺乏道路使用状态的相关动态数据,其养护计划的制It仍以传统计划模式为主。为此,下面以四川高速大数据平台的业务数据源为基础,围绕高速公路养护管理平台,对高速公路收费系统数据、交通量调查系统数据、路迅系统数据、路测感知系统数据和道路气象数据等相关业务数据进行深度融合分析,构建道路状态智能评估模型,其架构如图2所示。

图1川高公司养护管理平台

图2四川智慧高速养护业务数据引擎架构图

高速公路收费系统:利用收费数据特有的车辆动态信息(如车型、载重量和行驶路径等),按不同时间刻度(小时、日、月和年)统计和提供不同区域范围(站站之间、路段和区域)的道路使用状态指标(如路面流量和负荷量)。交通量调查系统:利用交通量调查数据,按不同时间刻度(最小刻度为5分沖)统计和提供检测点的道路车流量信息(车型可分为大中小三类),分析检测点路面实时使用状态。

路巡系统:利用路巡系统定时和实时采集的巡逻区域的信息,提供该区域的路面实时使用状态。特别是针对因突发道路事道路静态历史棋型川高公司养护管理平台故引起的路面损坏等状态,上报紧急性养护信息。

路侧感知系统(待建):利用路测感知设备实时采集和监控检测点的信息(如温度和湿度),分析和预估其路面实时状态(如路面保温层指标)。

气象数据系统:利用气象数据,结合其历史路面数据,分析路网特殊路段(如降雪区域)的路面实时状态。

如图2所示,我们通过利用“大数据+”技术(如多维动态聚类和回归分析算法),对上述相关业务系统提供的各类数据进行不同维度的融合分析,针对不同路段区域(检测点,两站之间和路段),计算不同时间刻度(小时,日,月和年)的路面使用状态评估指标,建立道路状态智能评估模型,再结合高速公路养护管理平台的传统养护计划模型,构建四川智慧高速的养护业务数据引擎,为预防性养护提供重要决策信息。

(2)围绕收费稽查业务,利用“大数据+”技术对相关业务数据进行非定向行为分析,结合业务骨干建立的定向行为分析模型,构建行为智能综合分析模型,为收费稽查业务提供决策依据,实现科学打逃,堵漏增收。

近年来,随着全国高速公路联网规模的扩大,车辆单次缴费金额逐渐增大,各类偷逃行为层出不穷(如倒卡、闯关、假卡和假牌等),并呈现出集团化、智慧化、隐蔽化的现象。为有效打击高速公路的偷逃费行为,规范高速公路运营秩序,川高公司于2014年成立了川高稽查监控中心,负责联系四川省公安厅、交通厅、交警总队和高管局等单位开展收费稽查、联合打逃和路网监控管理工作。通过四年的发展,该中心建立和培养了一支专业的稽查业务团队,并多次成功破获四川省重大偷逃专案,累计追缴通行费收入约2亿元。异常收费数据稽查流程如图3所示。

但是,随着四川省高速公路日均车辆量的增加(2018年曰均出口车流量191万,同比增幅约8%),稽查业务面对的数据量曰益庞大。同时,随着路网结构的多节点路径演化,车辆行驶行为分析也曰趋复杂,稽查业务的难度也逐渐加大。

对此,下面以四川高速大数据平台的业务数据源为基础,围绕收费稽查业务,利用“大数据+”技术以数据特征为核心建立非定向行为分析模型(未知特征分析),结合稽查骨干人员的业务知识建立的传统定向行为分析模型(已知特征分析),构建行为智能综合分析模型,其架构如图4所示。

非定向行为分析模型:利用机器学习和AI算法(如无监督的聚类和离散点检测算法),以数据待征为驱动,分别对海量车辆通行数据(车辆出入口流水数据)和收费业务数据(收费员操作曰志和票卡数据)进行时空特征分析,建立个体车辆,收费员和收费业务的非定向行为特征模型,为收费稽查提供决策信息。

定向行为分析模型(已建):以稽查业务人员的行业知识和办案经验为基础,对历史车辆通行数据和收费业务数据进行统计分析,建立定向行为特征模型,为收费稽查提供决策信息。截至2018年底,川高稽查中心通过多年的数据分析和工作总结,已建立起包含约20种车辆逃费行为判定的特征库,如大车小标、有入无出、高频超时、疑似套牌、短途重载、直上直下绿通变化、单一标识站和客货混合换卡等,有效地打击了四川省高速公路的偷逃行为。

如图4所示,我们在充分发挥稽核人员业务才干的基础上,利用“大数据+”技术,建立定向行为与非定向行为特征相结合的行为智能综合分析模型,构建四川智慧高速的收费稽查业务数据引擎,为四川省高速公路收费稽查业务提供决策信息,规范高速公路运营秩序,堵漏增收。

(3)围绕公众服务,以“易行四川”APP为一键式门户,利用“大数据+”和“互联网+”技术,通过与不同业务系统和第三方平台的数据接入和信息共享,构建多元化服务模型,为公众提供优质的一站式交旅服务。“易行四川”APP功能界面截图如图5所示。

2018年初,作为四川高速大数据平台一期工程的建设内容,川高公司在系统内部推出易行四川APP,可提供路网简图、高速快览、实时路况、车友报料、沿途风景.服务区、天气等出行服务信息。

二、系统的改造和升级

通过一年的试运行,川高公司发现“易行四川”APP在系统功能和数据服务等方面存在诸多不足,需要对系统进行改造和升级,以实现对公众提供高效和便捷的出行信息?务。为此,下面以四川高速大数据平台的业务数据源为基础,围绕公众服务,以易行四川APP为一键式门户,利用“大数据+”和“互联网+”技术,通过与不同业务系统和第三方平台的数据接入和信息共享,构建多元化服务模型,其架构如图6所示。

服务区管理系统:截至2018年底,川高公司已建成系统内部服务区管理系统,主要提供静态服务信息发布,如停车位、无线WIFK食品餐饮、加油站和卫生间等。为更好地为公众提供出行服务,我们可参照美团或俄了么的经营模式,与第三方交易平台合作,为车主提供服务区实时订餐,当地特产订购和充电桩预约等服务,既充分利用服务区的各类交旅资源提高经营收入,又为车主提供了实用的便民服务。

智能视频一体化平台:从2019年开始,川高公司计划建设和完成四川高速智能视频一体化平台系统。该系统基于四川高速大数据平台,利用高清视频设备,模拟“人眼功能”,结合人工智能的态势分析与感知技术,实现全省高速路网的智能视频分析与应用。该系统按全省1800路视频流实时动态覆盖进行架构与容量规划,同时提供扩展到10000路视频流实时智能分析的架构,能实现30多种高速公路智能视频应用算法,可提供典型视觉智能应用与大数据可视化等服务。

路巡系统:发布路巡系统采集的路段事故实时信息,包括照片和视频数据。

12122救援系统:发布12122救援系统采集的路网路况(如突发车祸)和交管信息(如道路封道),且提供12122电话一键转拨功能,便于车主紧急救援。

气象数据系统:发布道路区域的气象数据,便于车主选择合适的出行日期和路线等。

第三方系统:例如高德地图系统和百度地图系统,发布相关实时路况等信息。

第三方交易平台:利用“互联网+”技术,与第三方交易平台合作,提供服务区各个业务系统的在线交易服务。

第三方用户平台:立足川高的行业数据资源优势,利用“互联网+”技术,与第三方用户平台合作,实现用户导流和数据共享,面向公众大规模推广易行四川APP。下面以银行ETC用户系统(以微信公众号为主)为例进行说明。一方面,由于办理ETC业务,车主必须实名注册ETC用户系统,故该类系统的注册用户数较多(截至到2018年底,四川省ETC用户数约380万);另一方面,由于各大银行(截至2018年底,四川省办理ETC业务的银行数为7家)开发的系统仅提供车辆通行记录等基础信息查询,且无法提供其他交通出行信息(如交通路况),所以大多数用户在注册开通后很少使用,故该类系统的活跃用户数很少。因此,易行四川APP将和银行ETC用户系统进行合作,建立符合双方业务管控需求的数据接入和共享模式,就能实现双方系统用户和数据服务内容的互补,真正做到“着迷于产品、着迷于客户”,实现双赢。

三、结束语

针对四川省智慧高速公路建设的现状,本文以“大数据+”的各类新技术为手段,将数据作为核心驱动力,从道路养护、收费稽查和公众出行服务方面进行重点讨论分析,得到以下结论。

(1)围绕养护业务,利用“大数据+”技术对相关业务数据进行深度多源融合分析,构建道路状态智能评估模型,为道路预防性养护提供决策信息,实现科学养护,降本增效。

(2)围绕收费稽查业务,利用“大数据+”技术对相关业务数据进行非定向行为分析,结合业务骨干建立的定向行为分析模型,构建行为智能综合分析模型,为收费稽查业务提供决策依据,实现科学打逃,堵漏增收。

(3)围绕公众出行服务,以“易行四川”APP为一键式门户,利用“大数据+”和“互联网+”技术,通过与不同业务系统和第三方平台的数据接入和信息共享,构建多元化服务模型,为公众提供优质的一站式交旅服务。

在2019年,川高公司将继续发挥建设四川智慧高速的带头作用,深入开展四川高速大数据平台二期工程、乐西高速的BIM项目和成都绕城高速智能缓堵项目等多项工作,协调四川省高速公路多业主共同参与,与公安厅、交通厅和气象等单位紧密合作,多元数据信息共建共享,实现信息资源价值最大化,加快构建四川省现代综合交通运输体系,满足人民对美好生活的向往和追求。


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四川白酒出口战略研究