李光華，王 智，何潤(rùn)敏

(1.國(guó)電大渡河流域水電開(kāi)發(fā)有限公司，四川成都 610000；2.成都嘉捷信誠(chéng)信息技術(shù)有限公司，四川成都 610000)

車聯(lián)網(wǎng)TSP(車載信息服務(wù)商)與大數(shù)據(jù)、移動(dòng)計(jì)算、人工智能技術(shù)應(yīng)用結(jié)合，成為了進(jìn)一步完善對(duì)電力系統(tǒng)車輛的智能管控和調(diào)度能力，改變以往被動(dòng)式、指令式管理方式，快速匹配不斷變化的用車需求，提高自身可持續(xù)發(fā)展能力的重要手段.企業(yè)智慧車輛管理是使用先進(jìn)技術(shù)來(lái)進(jìn)行車輛調(diào)度、人員管理，有效控制車隊(duì)、降低成本、規(guī)范用車等的車輛管理手段的統(tǒng)稱，現(xiàn)如今，已經(jīng)進(jìn)入了結(jié)合大數(shù)據(jù)技術(shù)，提高車輛全生命周期管理、車輛智慧調(diào)度等方面智能防控能力的全面發(fā)展階段[1].

1 背景

1.1 技術(shù)發(fā)展及車輛管理現(xiàn)狀

大數(shù)據(jù)、移動(dòng)計(jì)算和物聯(lián)網(wǎng)作為當(dāng)前技術(shù)發(fā)展的新興力量，在各個(gè)行業(yè)均蓬勃發(fā)展. 基于新一代通信和信息技術(shù)的車聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)了“人-車-互聯(lián)網(wǎng)”的全方面協(xié)同與交互，為進(jìn)一步提高汽車智能化，減少安全事故，實(shí)現(xiàn)智能交通打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ).

車聯(lián)網(wǎng)發(fā)展大致可分為三大階段：一為由汽車企業(yè)主導(dǎo)的功能性車載信息服務(wù)階段；二為智能網(wǎng)聯(lián)服務(wù)階段；三為智慧出行服務(wù)階段. 當(dāng)下正處于智能網(wǎng)聯(lián)服務(wù)階段，“平臺(tái)”、“數(shù)據(jù)”在該階段的合理有效應(yīng)用成為了重點(diǎn).而車輛智慧管理是智慧交通的重要組成部分，國(guó)內(nèi)外依托車聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，不同程度的研發(fā)、應(yīng)用了以人工智能為核心的新一代車輛管理系統(tǒng).例如：奔馳的專為公交巴士定制的車輛管理系統(tǒng)——Bus Fleet，中興的“ZTEI - City 智慧城市解決方案”[2].

對(duì)于大型企業(yè)，尤其是國(guó)有電力企業(yè)，需要保障數(shù)據(jù)安全，遵循企業(yè)管理層級(jí)和流程，因此上述以租用服務(wù)為主的智慧車輛管理模式不適用于電力系統(tǒng).結(jié)合智能網(wǎng)聯(lián)服務(wù)階段的特征，進(jìn)行電力系統(tǒng)車輛風(fēng)險(xiǎn)防控智能化管理建設(shè)勢(shì)在必行[3-4].

1.2 電力系統(tǒng)智慧車輛管理目標(biāo)

電力系統(tǒng)進(jìn)行車輛風(fēng)險(xiǎn)的智能防控建設(shè)，需要結(jié)合大數(shù)據(jù)、移動(dòng)計(jì)算、人工智能技術(shù)的應(yīng)用，以數(shù)據(jù)作為支撐，達(dá)到用戶“好用車”，司機(jī)“明任務(wù)”，調(diào)度員“優(yōu)調(diào)度”的目標(biāo)，形成一套移動(dòng)智慧車輛綜合管理體系，實(shí)現(xiàn)對(duì)“人+車+行”的便捷管理，從而提升公務(wù)用車效率，實(shí)現(xiàn)車輛調(diào)度智慧建設(shè). 在智慧車輛管理上，需要因時(shí)、因事、因地制宜，以需求定建設(shè)方向，以技術(shù)推動(dòng)建設(shè)實(shí)現(xiàn).以下為本文所建立的電力系統(tǒng)智慧車輛管理方法論的設(shè)計(jì)實(shí)踐.

2 電力系統(tǒng)車輛管理需求分析

本次以瀑布溝電廠為基于大數(shù)據(jù)的車輛安全智慧管理建設(shè)對(duì)象，以瀑布溝電廠車輛管理需求為前提，前期信息化系統(tǒng)建設(shè)為奠基，根據(jù)溝通、交流、分析，將瀑布溝電廠業(yè)務(wù)角色擬為四類：普通用戶、司機(jī)、調(diào)度員、管理員，并與業(yè)務(wù)人員進(jìn)行點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、面對(duì)面的溝通，對(duì)每類角色的痛點(diǎn)、需求進(jìn)行分解成能夠通過(guò)移動(dòng)計(jì)算、大數(shù)據(jù)技術(shù)等實(shí)現(xiàn)的部分，具體內(nèi)容見(jiàn)表1.

表1 系統(tǒng)角色設(shè)計(jì)表Table 1 Role design table of system

3 基于大數(shù)據(jù)的車輛安全智慧管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1 系統(tǒng)方案

系統(tǒng)業(yè)務(wù)模型為在業(yè)務(wù)交流、調(diào)研分析的基礎(chǔ)上，結(jié)合當(dāng)前車聯(lián)網(wǎng)TSP、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)端(微信小程序、Android 等)APP 及大數(shù)據(jù)模型應(yīng)用而搭建的整體方案模型框架(圖1).

圖1 車輛智能風(fēng)險(xiǎn)防控系統(tǒng)架構(gòu)圖Fig.1 System architecture diagram of vehicle safety and intelligent management

與此同時(shí)，在應(yīng)用性、擴(kuò)展性、資源共享性等綜合考量下，通過(guò)滿足瀑布溝電廠用戶、司機(jī)、調(diào)度員、管理員的具體需求，實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)車輛資源管理的自上而下全面統(tǒng)籌為目標(biāo).系統(tǒng)通過(guò)設(shè)置基礎(chǔ)的需求功能實(shí)現(xiàn)方案，再通過(guò)將用戶端、司機(jī)端、調(diào)度端、業(yè)務(wù)應(yīng)用層數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)庫(kù)中原始基礎(chǔ)數(shù)據(jù)結(jié)合起來(lái)，以結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)與非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)、靜態(tài)與動(dòng)態(tài)結(jié)合的方式，并運(yùn)用大數(shù)據(jù)技術(shù)，完成從數(shù)據(jù)接口、數(shù)據(jù)治理再到數(shù)據(jù)模型智能化建設(shè)，從而在瀑布溝電廠車輛開(kāi)始使用、保養(yǎng)維修、直至報(bào)廢的整個(gè)過(guò)程中，能夠全過(guò)程、信息化、規(guī)范化的獲得車輛全生命周期的信息和支持，達(dá)到全生命周期的用戶端、司機(jī)端、調(diào)度端的信息查詢、管理，以及基于機(jī)器學(xué)習(xí)建模的決策層、管理端決策支持.

在數(shù)據(jù)服務(wù)及基礎(chǔ)服務(wù)系統(tǒng)端，以技術(shù)可實(shí)現(xiàn)性為前提，將瀑布溝電廠車輛安全智慧管理系統(tǒng)，劃分為五個(gè)子系統(tǒng)：

(1)智能用車子系統(tǒng)：基于微信小程序提供智慧用車應(yīng)用服務(wù)，方便公司員工便捷的申請(qǐng)和使用車輛.功能包括用車申請(qǐng)、行程管理、消息通知、行程評(píng)價(jià)等功能.

(2)智能調(diào)度系統(tǒng)：基于WEB 客戶端與手機(jī)APP提供智能調(diào)度派車應(yīng)用服務(wù)，實(shí)現(xiàn)車輛的申請(qǐng)、審批、車輛司機(jī)指派功能，要求借助于智能終端的優(yōu)勢(shì)，將電子信息化模式應(yīng)用到生產(chǎn)管理的每個(gè)環(huán)節(jié)，替代現(xiàn)有的紙質(zhì)化辦公.同時(shí)利用智能管理模型簡(jiǎn)化管理步驟，大幅減少人工操作，提供工作效率、降低成本. 功能包括用車審批、派工單管理、值班任務(wù)管理、拼車管理、信息上報(bào)、消息提醒等功能.

(3)智能管理子系統(tǒng)：提供單位、車輛、司機(jī)管理及配置系統(tǒng)的基本對(duì)象，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)維護(hù)的功能. 包括車輛信息管理、司機(jī)管理、司機(jī)證照管理、單位管理等功能.

(4)車輛主動(dòng)安全防控子系統(tǒng)： 獲取高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng)與司機(jī)狀態(tài)監(jiān)測(cè)等智能車載設(shè)備數(shù)據(jù)，利用主動(dòng)安全防控模型進(jìn)行預(yù)警，同時(shí)自動(dòng)取證.功能包括：主動(dòng)預(yù)警、取證、車輛軌跡回放、危險(xiǎn)區(qū)域管理、預(yù)警閾值設(shè)置等.

(5)駕駛艙子系統(tǒng)：管理層、決策層的監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)時(shí)反映車輛的運(yùn)行狀態(tài)，將車輛運(yùn)行，司機(jī)行為，調(diào)度安排，用車需求的數(shù)據(jù)形象化，直觀化，具體化. 功能包括車輛的狀態(tài)、車輛生命周期、司機(jī)狀態(tài)、費(fèi)用執(zhí)行情況、油耗監(jiān)控、違章行為監(jiān)控等[6].

3.2 基于大數(shù)據(jù)算法應(yīng)用的子系統(tǒng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)

完成整體的系統(tǒng)設(shè)計(jì)后，基于大數(shù)據(jù)，對(duì)不同的功能的細(xì)化功能進(jìn)行技術(shù)實(shí)現(xiàn)分解，以求真正實(shí)現(xiàn)智慧化.當(dāng)前，大數(shù)據(jù)范圍很廣，其技術(shù)包含但不僅限于分布式存儲(chǔ)、并行式計(jì)算、NoSQL 數(shù)據(jù)庫(kù)、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、機(jī)器學(xué)習(xí)等，基于這一系列技術(shù)，特別是大數(shù)據(jù)機(jī)器學(xué)習(xí)算法的應(yīng)用在實(shí)現(xiàn)車輛管理的智慧性上會(huì)有很大推力[7].

瀑布溝電廠車輛安全智慧管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的技術(shù)設(shè)計(jì)，主要是智能化設(shè)計(jì)為基礎(chǔ)，結(jié)合大數(shù)據(jù)技術(shù)，明確以機(jī)器學(xué)習(xí)算法及統(tǒng)計(jì)模型為支撐，運(yùn)用系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，將角色權(quán)限與各子系統(tǒng)設(shè)置相融合，從而達(dá)到數(shù)據(jù)接口與接口間的暢通鏈接，將數(shù)據(jù)采集的同時(shí)，亦通過(guò)算法模塊應(yīng)用起來(lái)，智慧化的實(shí)現(xiàn)各功能.

以下具體介紹大數(shù)據(jù)算法應(yīng)用的集中部分：智慧車輛調(diào)度、車輛全生命周期模型.

3.2.1 智慧車輛調(diào)度模型

智慧車輛調(diào)度是指智能規(guī)劃行車路線，讓車輛在一定約束條件下，如設(shè)定不走高速、不經(jīng)收費(fèi)站、自動(dòng)規(guī)避特殊風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域(如地震、洪澇、疫情高發(fā)區(qū))等，有序、規(guī)范、安全的完成企業(yè)人員用車需求，達(dá)到諸如行車安全、路程最短、費(fèi)用最小、耗時(shí)最少等目標(biāo)的智慧化車輛調(diào)度管理方法[8-9].

關(guān)聯(lián)規(guī)則是指以支持度、置信度大于設(shè)定閾值作為產(chǎn)生有效規(guī)則依據(jù)的一系列推薦算法，在互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)的優(yōu)化調(diào)度中應(yīng)用廣泛. 基于FP -Growth 的只需讀取原始數(shù)據(jù)兩次，即可將大數(shù)據(jù)庫(kù)有效壓縮為比存儲(chǔ)空間小很多的高密度數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，及其采用遞歸增長(zhǎng)和無(wú)候選項(xiàng)集算法，有效提高頻繁項(xiàng)集挖掘效率的此兩大優(yōu)勢(shì)，在車輛調(diào)度算法選擇中，使用該算法作為實(shí)現(xiàn)路徑，既能高效能的進(jìn)行車輛調(diào)度，又可有效打通基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和系統(tǒng)應(yīng)用結(jié)果數(shù)據(jù)，如用戶評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)、OBD 數(shù) 據(jù) 等， 對(duì) 數(shù) 據(jù)、 進(jìn) 行 數(shù) 據(jù) 整 理、 數(shù) 據(jù) 轉(zhuǎn)換[10，13-16].運(yùn)用關(guān)聯(lián)規(guī)則，根據(jù)“輕重緩急”和車輛與司機(jī)評(píng)分統(tǒng)籌加權(quán)重，根據(jù)用車的緊急性、急迫性、重要性的程度，設(shè)置最小支持度、最小值信度，輸出頻繁項(xiàng)集，根據(jù)頻繁項(xiàng)集完成規(guī)則，建立車輛推薦、駕駛員推薦模型等，以完成車輛調(diào)度智慧化需求.

3.2.2 全生命周期管理模型

全生命周期，即LCA(Life Cycle Assessment)，一直是車輛信息化管理的核心. 在系統(tǒng)初始的基本數(shù)據(jù)，如車輛編碼、零件類型、駕駛員年齡等，與系統(tǒng)應(yīng)用過(guò)程中存儲(chǔ)的保養(yǎng)、維修、報(bào)廢數(shù)據(jù)，如檢修頻率、報(bào)廢原因等，完成從車輛使用、檢修到報(bào)廢的全階段的環(huán)保及成本監(jiān)、預(yù)測(cè)是其在汽車領(lǐng)域的常見(jiàn)應(yīng)用[11-12].

瀑布溝電廠該部分的需求在傳統(tǒng)的環(huán)保和成本監(jiān)控、預(yù)測(cè)之外，還基于機(jī)器學(xué)習(xí)、深度學(xué)習(xí)、自然語(yǔ)言處理等技術(shù)，設(shè)計(jì)了全生命周期的備件量回歸預(yù)測(cè)算法、車輛健康評(píng)分卡機(jī)制、基于NLP 的報(bào)廢原因下探模型、基于OBD 及行車記錄儀非結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)的司機(jī)行為安全預(yù)警模型等.

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上，本文基于大數(shù)據(jù)而提出了電力系統(tǒng)車輛風(fēng)險(xiǎn)智能防控管理模式方法論：以需求定建設(shè)，以技術(shù)推實(shí)現(xiàn).并以瀑布溝電廠車輛智能防控系統(tǒng)的構(gòu)建實(shí)踐過(guò)程為藍(lán)本，具體地，通過(guò)統(tǒng)籌分析瀑布溝電廠車輛管理多方需求，基于車聯(lián)網(wǎng)信息化建設(shè)，集合了智慧化管理理念，為大型電力企業(yè)的車輛管理指明了方向，以更好的發(fā)揮出車輛管理系統(tǒng)化的作用和價(jià)值為目標(biāo)，將企業(yè)車輛管理的智慧化考慮進(jìn)來(lái)，解決大型企業(yè)車輛智慧管理問(wèn)題實(shí)踐添磚加瓦.