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摘要 文章重點(diǎn)對(duì)四川省高速公路治超數(shù)據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)進(jìn)行了分析，通過(guò)對(duì)現(xiàn)有四川省高速公路治超系統(tǒng)運(yùn)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(duì)治超數(shù)據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)進(jìn)行改革和優(yōu)化處理，避免了違法超限運(yùn)輸車輛進(jìn)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(hào) U495文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A文章編號(hào) 2096-8949（2023）10-0004-04

0 引言

隨著高速公路建設(shè)的不斷推進(jìn)和電子不停車收費(fèi)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(yùn)車輛時(shí)有出現(xiàn)，不僅易引發(fā)道路交通事故，而且會(huì)嚴(yán)重破壞公路路面和橋梁設(shè)施，危害人民的生命財(cái)產(chǎn)安全和道路交通運(yùn)輸安全。為確保高速公路安全暢通，嚴(yán)格執(zhí)行全國(guó)統(tǒng)一的超限超載認(rèn)定標(biāo)準(zhǔn)，建立健全高速入口檢測(cè)、出口倒查和責(zé)任追究等治超執(zhí)法聯(lián)動(dòng)工作機(jī)制，實(shí)現(xiàn)全國(guó)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(dòng)治超檢測(cè)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(fèi)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(fèi)站執(zhí)法人員和勸返站執(zhí)法人員希望在貨運(yùn)車輛稱重檢測(cè)的時(shí)候獲取到車輛的驅(qū)動(dòng)軸信息和車輛的長(zhǎng)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(jí)高速管理局中治超監(jiān)管人員，需要對(duì)省內(nèi)的收費(fèi)站、勸返站等各類站點(diǎn)進(jìn)行管理，對(duì)站點(diǎn)的實(shí)時(shí)狀況進(jìn)行檢測(cè)，全面掌握治超工作的運(yùn)行情況。結(jié)合ETC門架信息，實(shí)現(xiàn)貨車（大件運(yùn)輸車）運(yùn)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(cè)、偷逃通行費(fèi)、大件運(yùn)輸車不按規(guī)定時(shí)間、路線行駛等違法行為。

通過(guò)數(shù)據(jù)挖掘分析發(fā)現(xiàn)運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)的新情況和新問(wèn)題，制定合理的調(diào)整方案和管理政策。對(duì)轄區(qū)內(nèi)治超業(yè)務(wù)進(jìn)行運(yùn)行管理，對(duì)治超力量分布及業(yè)務(wù)運(yùn)行、運(yùn)行效率進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)管，對(duì)治超過(guò)程進(jìn)行監(jiān)督，及時(shí)糾正治超過(guò)程中的不合規(guī)和不合法行為。

（3）移動(dòng)治超檢測(cè)需求。實(shí)現(xiàn)大件運(yùn)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(shí)接收稱重?cái)?shù)據(jù)，并達(dá)到對(duì)高速移動(dòng)治超車在高速公路行駛路線的跟蹤和大件運(yùn)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(chǔ)需求和增長(zhǎng)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(zhǎng)量的系統(tǒng)支持?jǐn)?shù)據(jù)，一般數(shù)據(jù)量低增長(zhǎng)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(cè)數(shù)據(jù)和統(tǒng)計(jì)分析數(shù)據(jù)，一般數(shù)據(jù)量高存儲(chǔ)量的超限許可數(shù)據(jù)，以及高數(shù)據(jù)量高增長(zhǎng)量的車輛檢測(cè)數(shù)據(jù)。

（2）系統(tǒng)可靠性需求。省級(jí)高速治超系統(tǒng)是實(shí)時(shí)在線的業(yè)務(wù)系統(tǒng)，必須具備7×24 h不間斷運(yùn)行能力，整個(gè)可用性A≥99.9%，MTBF（平均無(wú)故障工作時(shí)間）/MTBF+MTTR。

（3）系統(tǒng)并發(fā)性需求。支持在線并發(fā)1 000個(gè)實(shí)時(shí)設(shè)備點(diǎn)的數(shù)據(jù)接收能力。

（4）系統(tǒng)可用性需求。支持省級(jí)規(guī)模收費(fèi)站貨車監(jiān)測(cè)完整性統(tǒng)計(jì)、及時(shí)性運(yùn)行監(jiān)測(cè)的業(yè)務(wù)需求。1 000個(gè)實(shí)時(shí)點(diǎn)的情況下，運(yùn)行監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)處理延時(shí)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(shí)間約2～4 s，一般空間數(shù)據(jù)檢索時(shí)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(jì)

治超數(shù)據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)遵循資源層、數(shù)據(jù)層、平臺(tái)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(jì)算資源、云服務(wù)器、云存儲(chǔ)、云計(jì)算內(nèi)存資源，為應(yīng)用提供統(tǒng)一的計(jì)算和存儲(chǔ)能力，同時(shí)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(duì)收費(fèi)站點(diǎn)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(kù)等數(shù)據(jù)，建立統(tǒng)一的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理、統(tǒng)一治理和共享交換。

平臺(tái)層：主要包括資源管理平臺(tái)、數(shù)據(jù)共享平臺(tái)、計(jì)算分析平臺(tái)、數(shù)據(jù)交換平臺(tái)、一體化數(shù)字底座，實(shí)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(yùn)行監(jiān)控、超限業(yè)務(wù)監(jiān)督、車牌標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)對(duì)比、重點(diǎn)車輛管理、治超專題分析、系統(tǒng)運(yùn)維管理等應(yīng)用功能。

3 系統(tǒng)外部運(yùn)用設(shè)計(jì)

省級(jí)高速治超系統(tǒng)部署于省級(jí)網(wǎng)聯(lián)中心，對(duì)上需要與部級(jí)治超系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，對(duì)下需要與區(qū)域/路段端節(jié)點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換（見(jiàn)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(cè)數(shù)據(jù)和稱重圖像數(shù)據(jù)。稱重檢測(cè)數(shù)據(jù)包括出、入口稱重檢測(cè)系統(tǒng)采集的出、入口稱重檢測(cè)數(shù)據(jù)，通過(guò)專網(wǎng)由收費(fèi)站上傳至省聯(lián)網(wǎng)中心再上傳至部聯(lián)網(wǎng)中心，同時(shí)還應(yīng)通過(guò)部級(jí)專線由收費(fèi)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(cè)系統(tǒng)采集的出、入口稱重圖像數(shù)據(jù)，通過(guò)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(cè)數(shù)據(jù)通過(guò)部級(jí)專線及時(shí)推送至治超系統(tǒng)部級(jí)平臺(tái)[1]。

系統(tǒng)下行數(shù)據(jù)主要為大件運(yùn)輸許可名單、嚴(yán)重違法失信超限超載運(yùn)輸當(dāng)事人名單和大件運(yùn)輸許可名單。治超系統(tǒng)部級(jí)平臺(tái)將大件運(yùn)輸許可名單、嚴(yán)重違法失信超限超載運(yùn)輸當(dāng)事人名單等通過(guò)部級(jí)專線由部聯(lián)網(wǎng)中心通過(guò)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(fèi)站。

4 系統(tǒng)內(nèi)部設(shè)計(jì)

4.1 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)

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(fèi)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(jí)保護(hù)中在安全通信網(wǎng)絡(luò)、安全區(qū)域邊界及安全計(jì)算環(huán)境等方面的三級(jí)安全保護(hù)要求[2]，同時(shí)充分考慮外場(chǎng)設(shè)備的物聯(lián)網(wǎng)屬性，開展安全保護(hù)[3]。

4.2 系統(tǒng)數(shù)據(jù)架構(gòu)設(shè)計(jì)

系統(tǒng)數(shù)據(jù)架構(gòu)基于Hadoop架構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，按照數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)計(jì)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(tái)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的統(tǒng)一治理、統(tǒng)一運(yùn)用和安全共享。

數(shù)據(jù)采集部分采用Flume框架實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集與解析；通過(guò)FTP文件方式實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)文件的采集，再通過(guò)Sqoop方式實(shí)現(xiàn)將數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)裝載到HDFS文件系統(tǒng)。

計(jì)算存儲(chǔ)服務(wù)采用HDFS文件系統(tǒng)提供統(tǒng)一的大數(shù)據(jù)存儲(chǔ)；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(jí)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(duì)列（MQ）完成異步處理，實(shí)現(xiàn)類SOA面向服務(wù)的架構(gòu)體系。支持OAuth提供一個(gè)安全的、開放而又簡(jiǎn)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(duì)高并發(fā)的訪問(wèn)請(qǐng)求，并實(shí)現(xiàn)集群的負(fù)載均衡。

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

5 系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)包括重點(diǎn)貨車運(yùn)輸運(yùn)行監(jiān)管、移動(dòng)治超管理、高速貨車大數(shù)據(jù)分析。

5.1 重點(diǎn)貨車運(yùn)輸運(yùn)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(shí)時(shí)定位數(shù)據(jù)以及門架數(shù)據(jù)等，實(shí)現(xiàn)重點(diǎn)貨車車輛有效監(jiān)控對(duì)超限運(yùn)輸情況進(jìn)行監(jiān)督管理，及時(shí)發(fā)現(xiàn)超限違規(guī)運(yùn)輸行為；對(duì)于大件運(yùn)輸車輛等存在安全風(fēng)險(xiǎn)車輛在省內(nèi)高速的運(yùn)輸行為監(jiān)管，杜絕安全隱患。系統(tǒng)主要功能包括運(yùn)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(yùn)行監(jiān)控。通過(guò)以GIS地圖上以圖標(biāo)顯示接入站點(diǎn)位置，標(biāo)記已超限站點(diǎn)和未超限站點(diǎn)，并實(shí)時(shí)更新站點(diǎn)超限狀況，站點(diǎn)超限量統(tǒng)計(jì)、站點(diǎn)搜索，站點(diǎn)詳情包括站點(diǎn)信息、站點(diǎn)今日檢測(cè)量、今日超限量、檢測(cè)時(shí)間、站點(diǎn)實(shí)時(shí)視頻、站點(diǎn)視頻回放、站點(diǎn)檢測(cè)數(shù)據(jù)及歷史記錄完成實(shí)時(shí)監(jiān)控。電子圍欄監(jiān)控用來(lái)對(duì)禁入電子圍欄進(jìn)行監(jiān)控以及設(shè)置，違規(guī)車輛進(jìn)入電子圍欄時(shí)進(jìn)行預(yù)警提示，支持用戶自定義禁入的區(qū)域、車輛、時(shí)間范圍等。

（2）業(yè)務(wù)監(jiān)督。通過(guò)平臺(tái)可監(jiān)控每個(gè)檢測(cè)站的過(guò)車檢測(cè)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(shí)，平臺(tái)從行政區(qū)域、時(shí)間、檢測(cè)量、超限范圍等多維度對(duì)檢測(cè)站的檢測(cè)情況、超限情況等業(yè)務(wù)情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

（3）重點(diǎn)車輛管理。構(gòu)建重點(diǎn)車輛管理功能，包括黑名單車輛、大件運(yùn)輸車輛等構(gòu)建車輛信息庫(kù)，車輛信息關(guān)聯(lián)收費(fèi)信息、治超信息、GPS信息等，對(duì)于重點(diǎn)車輛進(jìn)行實(shí)時(shí)高效的管理，構(gòu)建重點(diǎn)車輛名單庫(kù)。

5.2 移動(dòng)治超管理

移動(dòng)治超管理主要包括完成與移動(dòng)治超車前端系統(tǒng)對(duì)接，及時(shí)將稱重移動(dòng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、長(zhǎng)寬高移動(dòng)檢測(cè)數(shù)據(jù)、現(xiàn)場(chǎng)采集圖片等上傳至省治超中心，并完成現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)法人員移動(dòng)業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)查驗(yàn)和實(shí)時(shí)分析跟蹤，并將上傳至省中心的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、查詢、上傳等業(yè)務(wù)管理。超限錄入可以對(duì)線下執(zhí)行的超限業(yè)務(wù)信息進(jìn)行錄入，包括車輛號(hào)碼、車輛顏色、站點(diǎn)和車型等，可以進(jìn)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(duì)積累的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)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(yè)）

（上接第6頁(yè)）

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

（1）統(tǒng)計(jì)分析。使用通過(guò)稱重設(shè)備檢測(cè)的記錄作為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，對(duì)單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)道路上的某一地點(diǎn)或者某一路段實(shí)際參與交通的車輛數(shù)量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。監(jiān)管人員通過(guò)一張圖可了解交通量整體情況，并可了解過(guò)去一段時(shí)間超限超載嚴(yán)重的區(qū)域和路段，方便作為重點(diǎn)超限超載監(jiān)管對(duì)象。提供每個(gè)站點(diǎn)的詳細(xì)過(guò)車檢測(cè)數(shù)據(jù)，可通過(guò)條件篩選查詢，包括時(shí)間、車牌號(hào)、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(cè)的記錄作為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，對(duì)各個(gè)區(qū)域或者路段的超限情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，方便管理人員對(duì)特定的專題情形進(jìn)行重點(diǎn)監(jiān)管。

（3）數(shù)據(jù)報(bào)表。定義關(guān)鍵指標(biāo)，對(duì)于高速公路治超的關(guān)鍵業(yè)務(wù)處理過(guò)程和環(huán)節(jié)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。入口勸返工作報(bào)表以高速公路入口稱重檢測(cè)數(shù)據(jù)和高速公路貨車通行數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，用各個(gè)高速公路入口的稱重檢測(cè)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(jì)算），得到各高速公路入口通過(guò)稱重檢測(cè)設(shè)備的貨車比例，對(duì)比例過(guò)低的站點(diǎn)進(jìn)行提示，形成入口勸返車數(shù)據(jù)報(bào)表。超限站點(diǎn)報(bào)表以高速公路貨車通行數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，計(jì)算其中違法超限運(yùn)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(jì)上述貨車的通行記錄，對(duì)各站點(diǎn)放入的違法超限運(yùn)輸貨車數(shù)量/占比進(jìn)行排名，對(duì)排名靠前的站點(diǎn)進(jìn)行提示。

6 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)高速治超數(shù)據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)，可完善治超數(shù)據(jù)采集，提高貨車運(yùn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)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(jìn)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(xiàn)

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