[摘要]根據(jù)高速公路監(jiān)控指揮系統(tǒng)的快速、準確處罰需求，開發(fā)了基于產生式規(guī)則的違法處罰專家系統(tǒng)。該系統(tǒng)對違法處罰條例進行抽取與組織，將其形式化并初步形成產生式規(guī)則，通過專家支持進行規(guī)則的約簡，存入知識庫；利用合理的人機交互的界面使得用戶能快速查找并定位違法事件，并遵守交通法中“一事不再罰”原則及相關處罰規(guī)定，將數(shù)據(jù)庫中的信息與知識庫中的產生式相匹配，輸出嚴格的《交通違法行政處罰通知書》通過界面告知用戶。另外該系統(tǒng)的管理模塊實現(xiàn)了對規(guī)則對應關系的更新和修改，具有很強的靈活性。

[關鍵詞]交通違法行政處罰 產生式規(guī)則 專家系統(tǒng) 規(guī)則庫管理

中圖分類號：TP2文獻標識碼：A文章編號：1671－7597（2009）0520063－02

隨著機動車和駕駛員數(shù)量的激增，交警數(shù)量的相對不足，交警的交通行政違法現(xiàn)場處罰逐漸顯得力不從心。在此背景下，通過科技手段，利用電子自動測速儀、電子自動攝像儀、攝像機等交通技術監(jiān)控設備記錄資料作為處罰依據(jù)，來認定交通違法并予以處罰的非現(xiàn)場處罰手段，成為了公安機關交通管理部門的重要管理手段[1]。由于非現(xiàn)場處罰不是對違法行為立即予以執(zhí)行，致使大多數(shù)地方仍然采取過去的“年檢告知”的處理方法。這樣在兩次年檢之間，違法行為人可能并不知道自己有違法行為，從而導致更多的違法行為的發(fā)生，為社會和違法人員帶來不必要的經濟和精神上的損失。另一方面，新的《道路交通安全法》及其實施條例頒布施行后，賦予了交警更大的自由裁量權。交警在執(zhí)法中常會遇到處罰種類、方式、幅度、程序等方面的合理性選擇。近年來，由于部分交警的自由裁量運用不恰當，引發(fā)執(zhí)法矛盾較多?！傲P多”、“罰少”，按“上限”處罰、以“好惡”處罰、憑“人情”處罰隨意施罰，不僅引起交通參與者對處罰的反感和不服，對交警執(zhí)法的不信任，還損害了交警的執(zhí)法形象，損害了警民關系。

為了解決以上問題，本文結合《廣西高速公路監(jiān)控指揮系統(tǒng)》課題，針對交通處罰條例規(guī)則性強，條款繁多易混、處罰決定易變的特點，如何實現(xiàn)快速執(zhí)法、高效處罰的問題，設計和實現(xiàn)實際可用的公安交通違法行為處罰專家系統(tǒng)成為研究重點。

一、概述

（一）提出問題

通過交通違法行為處罰專家系統(tǒng)，實現(xiàn)了交警執(zhí)法人員在處罰時能快速準確的輸出《交通違法行為處罰通知書》，同時積累違法行為類型數(shù)據(jù)，為將來決策打下數(shù)據(jù)挖掘基礎；另一方面，鑒于交通違法行為處罰條例的規(guī)則性很強，雖然違法行為和處罰決定基本不會發(fā)生變化，但法規(guī)實施細則隨各地情況會在一段時間內產生變動，如果將其寫入指揮中心應用系統(tǒng)程序中，一旦發(fā)生變動用戶必須重新修改其相關的應用程序，并重新進行代碼編寫、調試、測試、編譯等工作[2]。因此在對處罰業(yè)務的共性進行了分析之后，利用以往開發(fā)系統(tǒng)的經驗和程序采用程序與數(shù)據(jù)相分離的技術，抽取出處罰規(guī)則庫的功能模塊，該功能模塊不需要修改就可以被不同的應用系統(tǒng)復用，利于各地交通管理系統(tǒng)的推廣，這就是軟件重用技術在開發(fā)中的應用。

另外，在指揮中心系統(tǒng)應用程序中添加規(guī)則庫管理模塊，實現(xiàn)對規(guī)則庫的管理，可以快速的定位處罰規(guī)則并修改條件與屬性的對應關系，增加規(guī)則庫的靈活性和可復用性。

（二）基于產生式規(guī)則的處罰專家系統(tǒng)

違法處罰專家系統(tǒng)的核心是處罰知識庫和推理機，主要通過執(zhí)法交警的參與，抽取<<道路交通安全法>>中法律及實施條例，形成原子列，并按照執(zhí)法交警最佳使用習慣劃分種類的過程。主要結構如圖1.1所示。

產生式規(guī)則[3]表示是目前專家系統(tǒng)中使用最廣泛的一種知識表示方法。使用這種表示法的專家系統(tǒng)通常稱為基于規(guī)則的專家系統(tǒng)。產生式規(guī)則表示法一般在產生式系統(tǒng)中使用。一個產生式系統(tǒng)由三個基本部分組成：規(guī)則庫、全局數(shù)據(jù)庫和控制策略。既為知識庫（包括規(guī)則表、變量描述表和事實庫）和推理機[4]。

1．規(guī)則表：用來存放產生式規(guī)則，產生式規(guī)則是一個以“如果滿足這個條件，就應當采取某些操作”形式表示的語句，其基本形式為“IF前提THEN結論”。IF被稱為條件，它說明應用這條規(guī)則必須滿足的條件；THEN部分被稱為操作或結論，表示表達式與變量之間的對應關系。

2．變量描述表：表述變量的含義，在本課題中分為違法事實描述表、處罰行為描述表、種類描述表。例如變量“A1”表示“拼裝車上路行駛”、變量“B1”表示“罰款”等。

3．事實庫：用來存放變量取值，主要包括用戶需要回答的取值和推理出來的變量值，是動態(tài)庫。

4．推理機：控制推理的機制，使整個專家系統(tǒng)能夠以邏輯的方式協(xié)調工作；例如通過“0，1，2”、“a，b，c，d，e，f”變量和“！”、“＆”、“|”等邏輯符號選擇推理路徑。

5．用戶界面： 是系統(tǒng)與用戶進行交流時的界面。通過該界面，用戶輸入基本信息、選擇相關操作，并輸出推理結果及《交通違法行為處罰通知書》。

二、交通違法行為處罰專家系統(tǒng)

該專家系統(tǒng)在設計過程中包含基于規(guī)則的問題反饋交互模塊和推理規(guī)則數(shù)據(jù)庫維護模塊（規(guī)則更新和增刪）兩部分。通過以上兩個模塊既可以實現(xiàn)交警快速選擇違法行為并輸出嚴格的處罰決定，又具有靈活的管理界面，根據(jù)變化的處罰實施條例調整處罰行為與違法事件的對應關系。

（一）交通違法行為處罰知識庫的建立

交通違法行為處罰條例包含了大量的違法事實，且違法事實由于對象和程度的不同又進行了細分（例如醉酒駕車行為可分為運營車和非運營車；超速分為超速20%以下，超速20%—50%等），因此需要對違法事實進行抽取，劃分原子列，并且按照用戶的使用習慣劃分種類。而每個違法事實又對應了多條處罰行為，處罰行為細化到準確的罰金和扣車、拘留的天數(shù)，可以看出處罰行為是少數(shù)且固定的，變化的僅是數(shù)值而已；另外，各類的處罰行為在執(zhí)行過程中存在幾類邏輯關系，例如當多種違法事實出現(xiàn)后，某些處罰行為需要加總、某些只需要取最高的處罰、有些取其一既可，但是無論哪類處罰都需要尊重“一事不再罰”的法律原則。

1．違法事件及種類描述

根據(jù)《道路交通安全實施條例》的分類和對用戶使用習慣的調查研究后，劃分快速查找的大類，再抽取違法事實形成原子列，并將各個原子列歸類。對于違法事實可以如下表2.1歸類劃分：

其中0：表示運營車輛；1：表示非運營車；2：表示不限制；a：表示機動車車身類（例如非法安裝標志燈具等）；b：表示駕駛證類（例如行車未攜帶駕駛證等）；c：表示機動車行為類（違規(guī)停車、占道行駛等）；d：表示駕駛員行為類（例如醉酒等）；e：表示超速類；f：表示超載/重類；

由于篇幅有限，以下僅截取違法事件表的一部分如下表2.2：

2．處罰行為描述

目前的處罰行為分為：罰款、扣分、吊銷駕照、扣車、扣證、拘留、收繳車輛、收繳非法設備、拖車、強制拆除十類。其中罰款的金額、扣分的分值、拘留的天數(shù)、扣車扣證的日期都有不同的數(shù)值，因此產生了多種處罰行為；為了減少重復出現(xiàn)的冗余，將處罰行為描述表只分為十類名稱，具體的數(shù)值存入事實庫中，根據(jù)用戶輸入具體的違法事件，動態(tài)讀取數(shù)值。同時，在此表中為每類行為賦予操作屬性，如0：表示加總；1：表示取其一；2：表示取最高；

3．規(guī)則表描述

基于以上的描述表，通過規(guī)則建立將違法事件與處罰行為建立對應關系，利用If…then的語句進行描述，形成程序中可識別的規(guī)則，由于篇幅有限，部分規(guī)則表顯示如下表2.3：

（二）交通違法行為處罰專家系統(tǒng)工作機制

以下對闡述系統(tǒng)組成與工作機制：

1．用戶界面：以選擇的形式讓用戶確定違法車輛類型、違法事件種類，在上百條違法事件中迅速定位。

2．當前數(shù)據(jù)庫：將違法處罰條例規(guī)范化、規(guī)則化。用戶選擇對應的違法事件后能查找數(shù)據(jù)庫中變量信息。

3．知識庫：存放違法事件與處罰決定的對應規(guī)則。在本課題中運用的知識是產生式規(guī)則。以IF…THEN的形式出現(xiàn)，條件與結論均可以通過邏輯運算AND ，OR ，NOT進行復合。換言之，這里的知識庫就是一個規(guī)則集。

4．推理機：將當前數(shù)據(jù)庫的信息與知識庫中的規(guī)則作匹配。具體步驟如下：

（1）規(guī)則匹配：根據(jù)當前數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)標識能夠匹配的規(guī)則。

（2）沖突消解：根據(jù)某種規(guī)則選擇使用某規(guī)則。

（3）規(guī)則緩存：使當前數(shù)據(jù)庫緩存原來選擇的。

（4）多次選擇：根據(jù)不同的違法種類選擇違法行為，重復1-4步驟。

（5）解釋機制：根據(jù)匹配的規(guī)則產生輸出和形成規(guī)范的處罰通知書。

以下用一個具體實例來說明系統(tǒng)運行過程，由于規(guī)則較多，此處選取有代表性的加以說明。假設某運營車超載、同時超速20%，車頂安裝了非法載貨架，被攔截之后發(fā)現(xiàn)司機酒后駕車，且沒有攜帶駕駛證。此時交警需要先記錄車牌號碼，接著選擇“運營車輛”類型，此時會在違法事件種類中查找編號首字母為“0”的記錄；再選擇超載類，由于“超速類”的處罰不區(qū)分“運營車”與“非運營車”，因此在規(guī)則庫中采用“&”的邏輯直接定位到2e種類編號，并且快速搜索出所有屬于2e的違法事件列表，復選框內的違法行為“超速30%以下”，點擊“確定”，進行違法事件與處罰行為的規(guī)則匹配，如果沒有立即點擊“輸出處罰通知書”，該操作將結果緩存入數(shù)據(jù)庫中。接著重復選擇“超速”類，重復以上操作；當將所有違法事件都選擇好后，系統(tǒng)會根據(jù)對應的處罰描述表中的處罰屬性選擇判定是“0”|“1”|“2”，對讀入緩存事實庫中的多條處罰行為判定它們的數(shù)值應該是“加和”|“取其一”|“取最高”，計算出最終處罰結果，由于“一事不再罰原則”，對于相同違法行為如果原來有需要“加總”的屬性列存在，將會判定“取其一”的做法，而不會加總。列點擊“輸出行政違法處罰通知書”，既可以得到具有規(guī)范格式的“行政違法處罰通知書”。該通知書上標明了處罰時間、地點、違法車牌號、車主姓名、違法行為列表、最終處罰決定、執(zhí)法交警和被處罰人簽名信息。

（三）處罰專家系統(tǒng)的管理

完整的專家系統(tǒng)框架需要包括對規(guī)則和知識的更新機制，由于交通非法處罰條例中的違法事實基本是不會發(fā)生變化的，變化的是根據(jù)針對每項違法事件的處罰決定，例如處罰種類的變更或者數(shù)值的增減。因此針對此特點，在對違法處罰規(guī)則進行更新和管理的時候，只需要修改其對應關系即可，減少了管理的難度。設置規(guī)則更新和管理界面，用戶可以根據(jù)自己的使用習慣或者根據(jù)法律實施條例的變更對規(guī)則進行更新操作。

通過設置專家系統(tǒng)規(guī)則管理界面選擇需要更改的違法行為，查看原先的處罰決定，并且做相關的修改，既可以更新規(guī)則對應關系。

三、小結

通過處罰專家系統(tǒng)的實現(xiàn)，解決了目前交警自由裁量權把握不準，僅憑經驗處罰而出現(xiàn)“罰多”、“罰少”的模

糊裁量問題，減少警民糾紛；同時該系統(tǒng)具有很大靈活性，一旦法律相關實施條例變化可以直接通過管理界面更新修改，不需要改動指揮中心應用系統(tǒng)程序，具有較強的推廣作用。另外，系統(tǒng)會記錄違法行為數(shù)據(jù)，作為以后分析違法行為種類的數(shù)據(jù)挖掘基礎。目前，系統(tǒng)仍存在不足之處，對于知識的獲取僅通過過人工知識獲取這種方式，并沒有實現(xiàn)機器學習，建立內部知識結構不斷地不斷更新。在將來隨著高速公路監(jiān)控指揮系統(tǒng)的不斷擴展，處罰機制將不斷完善。

（指導老師：姚淑珍，北京航空航天大學計算機學院，教授。）

項目簡介：本課題為《廣西高速公路智能化監(jiān)控指揮系統(tǒng)》項目的一個子課題

參考文獻：

[1]《道路交通安全違法行為處理程序規(guī)定》[S].2004年5月1日頒布.

[2]沈錫峰，軟件重用的MIS應用系統(tǒng)設計與實現(xiàn)[J].無錫輕工大學學報，第二十卷，第六期.

[3]蔡自興、徐光佑，人工智能及其應用[M].北京：清華大學出版社，2003年.

[4]田晶、黃仁濤、匡露露，專題地圖制圖決策系統(tǒng)規(guī)則庫的設計[J].地理空間信息2007年2月，第五卷（第2期）

[5]于會、李偉華、陳棟，專家系統(tǒng)中的知識表示及其實時處理方法研究[J].微電子學與計算機，2005,22（5）：20～22.

[6]Giarratano J，Riley G.Expert Systems Principles and Program2，ming[M].3rd ed.北京：機械工業(yè)出版社，2002年.

作者簡介：

夏春燕，北京航空航天大學軟件學院，碩士研究生。