摘要：我國(guó)高速公路具有分布地域廣、通車?yán)锍涕L(zhǎng)、機(jī)電設(shè)備多、管理系統(tǒng)雜、智慧化程度低的特點(diǎn)。近年來(lái)，隨著信息技術(shù)的發(fā)展，各高速公路管理公司都進(jìn)行了大量信息化建設(shè)，這些信息化系統(tǒng)已成為各單位不可或缺的工作手段。然而快速的信息化擴(kuò)張也導(dǎo)致信息化系統(tǒng)存在數(shù)量眾多、建設(shè)分散、條塊分割、對(duì)接不暢等各類問(wèn)題。文章提出一種智慧高速數(shù)據(jù)中臺(tái)建設(shè)方案，利用中臺(tái)實(shí)現(xiàn)高速公路各類管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)的統(tǒng)一匯聚、統(tǒng)一治理、統(tǒng)一加工、統(tǒng)一共享。實(shí)踐證明，該系統(tǒng)具備較強(qiáng)的實(shí)用性，可實(shí)現(xiàn)高速公路各類數(shù)據(jù)的有效管控。

關(guān)鍵詞：智慧高速；數(shù)據(jù)中臺(tái)；數(shù)據(jù)治理；數(shù)據(jù)集成

中圖分類號(hào)：TP23 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

0 引言

近年來(lái)，隨著信息化建設(shè)的深入，高速公路管理者在信息化建設(shè)過(guò)程中沉淀了大量的不同層次、不同維度、不同來(lái)源、不同歷史時(shí)期、不同規(guī)模的信息資源。數(shù)據(jù)類型廣、數(shù)據(jù)體量大，海量的數(shù)據(jù)分布在跨部門、跨領(lǐng)域、跨平臺(tái)的不同時(shí)期建設(shè)的業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)中。這些信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一、共享程度不高，形成數(shù)據(jù)孤島，無(wú)法產(chǎn)生聚集效應(yīng)，大量問(wèn)題開(kāi)始逐步顯現(xiàn)。

（1）信息化與業(yè)務(wù)融合深度不足。

已有信息化系統(tǒng)“各自為政、條塊分割、煙囪林立、自成體系”的問(wèn)題突出，信息化系統(tǒng)建設(shè)理念相對(duì)落后，共性支撐能力不足，不能順應(yīng)“大中臺(tái)、小前臺(tái)”的發(fā)展趨勢(shì)［1］。

（2）相關(guān)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)資源整合能力不足。

已有的信息化應(yīng)用“多、小、散”問(wèn)題突出，一路一系統(tǒng)、一橋一系統(tǒng)、一隧一系統(tǒng)的現(xiàn)象比比皆是，系統(tǒng)數(shù)據(jù)分散、缺乏有效整合，數(shù)據(jù)一致性差、冗余度高。數(shù)據(jù)質(zhì)量低，數(shù)據(jù)匯聚融通和挖掘分析能力不足，無(wú)法支撐高速公路智慧化發(fā)展。

（3）數(shù)據(jù)資源全生命周期的管理未形成。

沒(méi)有實(shí)現(xiàn)高速公路各類數(shù)據(jù)全生命周期管理流程的無(wú)縫銜接，數(shù)據(jù)的完整性、真實(shí)性、及時(shí)性得不到充分保障，從而導(dǎo)致缺少輔助管理決策、應(yīng)急指揮調(diào)度和公共服務(wù)等數(shù)據(jù)支撐能力。

（4）數(shù)據(jù)資源管理體系有待完善。

數(shù)據(jù)資源管理體系尚未建成，配套的管理制度、管理流程、考核標(biāo)準(zhǔn)、運(yùn)維保障體系不健全，導(dǎo)致數(shù)據(jù)資源建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一、信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)互通難度大、數(shù)據(jù)比對(duì)分析效率低。

面對(duì)這些問(wèn)題，高速公路管理者急需一種新的技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)高速公路系統(tǒng)中的各類數(shù)據(jù)資源從采集、治理到建模、交換的全生命周期管理。

近些年來(lái)，智慧高速建設(shè)中存在的問(wèn)題已經(jīng)引起了國(guó)家的高度重視［2］。2021年交通運(yùn)輸部發(fā)布《數(shù)字交通“十四五”發(fā)展規(guī)劃》，要求統(tǒng)籌集約建設(shè)平臺(tái)基礎(chǔ)架構(gòu)、數(shù)據(jù)資源和網(wǎng)絡(luò)安全體系，推動(dòng)各業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)共建共用、智能協(xié)同和迭代完善；推進(jìn)綜合交通數(shù)據(jù)中心體系建設(shè)，加強(qiáng)數(shù)據(jù)資源的整合共享、綜合開(kāi)發(fā)和智能應(yīng)用，打造綜合交通運(yùn)輸“數(shù)據(jù)大腦”。

1 中臺(tái)架構(gòu)

高速公路建設(shè)里程長(zhǎng)、分布范圍廣、機(jī)電設(shè)備繁雜、管理系統(tǒng)眾多。就機(jī)電設(shè)備而言，高速公路廣泛布設(shè)有車檢器、超限檢測(cè)器、攝像頭、情報(bào)板、擴(kuò)音器、測(cè)速儀、雷達(dá)等各類設(shè)備，這些設(shè)備參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)不一、反饋數(shù)據(jù)眾多。而與這些設(shè)備相對(duì)應(yīng)的是近些年來(lái)高速公路各路段公司、建管單位、運(yùn)維單位、隧管站、片區(qū)管理中心、省中心等各管理部門建設(shè)的各類管理系統(tǒng)。這些系統(tǒng)存在數(shù)據(jù)量大、數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)不一致、數(shù)據(jù)不互通等問(wèn)題導(dǎo)致高速公路智慧化建設(shè)困難重重。

本文提出的智慧高速數(shù)據(jù)中臺(tái)是充分利用大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、人工智能等技術(shù)手段，通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)的治理、集成、開(kāi)發(fā)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的“打通、整合、服務(wù)”，對(duì)內(nèi)服務(wù)高速公路管理單位，提高企業(yè)運(yùn)營(yíng)效率，輔助經(jīng)營(yíng)決策；對(duì)外基于大數(shù)據(jù)創(chuàng)新商業(yè)模式，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)價(jià)值變現(xiàn)。通過(guò)搭建數(shù)據(jù)中臺(tái)，整合高速公路現(xiàn)有的安全應(yīng)急、隧道監(jiān)控、聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)、路產(chǎn)維護(hù)管理、服務(wù)區(qū)運(yùn)行、路產(chǎn)保護(hù)、道路資產(chǎn)、路網(wǎng)運(yùn)行監(jiān)測(cè)、公眾出行服務(wù)、能源監(jiān)測(cè)、路域經(jīng)濟(jì)、機(jī)電運(yùn)維管理等方面數(shù)據(jù)源，分步驟開(kāi)展數(shù)據(jù)治理，完成數(shù)據(jù)的集成與開(kāi)發(fā)，挖掘數(shù)據(jù)價(jià)值，整合高速公路建、管、養(yǎng)、運(yùn)、服的全生命周期數(shù)據(jù)，形成智慧高速大數(shù)據(jù)中心［3］，打通業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)鏈條，提高高速整體運(yùn)營(yíng)效率，形成行業(yè)大數(shù)據(jù)，開(kāi)展數(shù)據(jù)運(yùn)營(yíng)，輔助經(jīng)營(yíng)管理分析決策，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)價(jià)值變現(xiàn)，提高高速管理單位的核心競(jìng)爭(zhēng)力。

智慧高速數(shù)據(jù)中臺(tái)的搭建主要通過(guò)統(tǒng)一的數(shù)據(jù)架構(gòu)來(lái)建立數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，為后續(xù)新建系統(tǒng)提供建設(shè)依據(jù)，保證后續(xù)系統(tǒng)無(wú)縫接入；通過(guò)統(tǒng)一歸集加工數(shù)據(jù)資產(chǎn)，形成統(tǒng)一的數(shù)據(jù)資產(chǎn)目錄，消除數(shù)據(jù)孤島、實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的上傳下達(dá)及互聯(lián)互通；通過(guò)有效構(gòu)建數(shù)據(jù)治理環(huán)境，包括規(guī)范政策流程和數(shù)據(jù)責(zé)任組織和人員的操作，保障數(shù)據(jù)質(zhì)量持續(xù)提升；通過(guò)面向場(chǎng)景的數(shù)據(jù)服務(wù)，支撐管理和運(yùn)營(yíng)業(yè)務(wù)效率提升，支撐智能輔助決策分析，對(duì)內(nèi)對(duì)外提供數(shù)據(jù)價(jià)值；通過(guò)建立數(shù)據(jù)服務(wù)模型和分析決策模型，為上層應(yīng)用提供安全、一致的數(shù)據(jù)訪問(wèn)和數(shù)據(jù)分析服務(wù)，支撐輔助決策分析；通過(guò)API接口管理實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，方便內(nèi)外部系統(tǒng)數(shù)據(jù)交互，為后續(xù)內(nèi)外部應(yīng)用搭建數(shù)據(jù)交互橋梁。

1.1 功能架構(gòu)

本文設(shè)計(jì)的智慧高速數(shù)據(jù)中臺(tái)，功能包含數(shù)據(jù)匯聚、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)共享、數(shù)據(jù)應(yīng)用、數(shù)據(jù)門戶、數(shù)據(jù)開(kāi)發(fā)以及數(shù)據(jù)治理等內(nèi)容［4］，具體功能架構(gòu)如圖1所示。

1.1.1 數(shù)據(jù)匯聚

實(shí)現(xiàn)高速公路各機(jī)電設(shè)備及軟件系統(tǒng)數(shù)據(jù)的批量采集、滿足快速處理的流式采集，支持?jǐn)?shù)據(jù)的分發(fā)及匯聚任務(wù)監(jiān)控等多項(xiàng)功能。同時(shí)對(duì)未來(lái)接入更多系統(tǒng)及數(shù)據(jù)源進(jìn)行接口預(yù)留，便于后期功能擴(kuò)展。

1.1.2 數(shù)據(jù)資源中心

存放數(shù)據(jù)中臺(tái)的核心數(shù)據(jù)資產(chǎn)，匯聚高速公路全生命周期數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化處理后，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)資產(chǎn)的集中管理、共享使用。

構(gòu)建適用于高速公路運(yùn)營(yíng)管理單位經(jīng)營(yíng)決策支撐的指標(biāo)/標(biāo)簽/模型體系，實(shí)現(xiàn)基于指標(biāo)/標(biāo)簽/模型的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、分析、挖掘能力，服務(wù)高速管理部門數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的智慧決策和運(yùn)營(yíng)。

1.1.3 數(shù)據(jù)共享

提供數(shù)據(jù)統(tǒng)一訪問(wèn)、按需開(kāi)放能力，實(shí)現(xiàn)各業(yè)務(wù)系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)共享，消除數(shù)據(jù)孤島。

1.1.4 數(shù)據(jù)應(yīng)用

搭建各類高速公路場(chǎng)景模型，對(duì)智慧高速數(shù)據(jù)中臺(tái)數(shù)據(jù)進(jìn)行深度分析，為領(lǐng)導(dǎo)決策和企業(yè)協(xié)同提供數(shù)據(jù)支撐，為日常運(yùn)營(yíng)管理提供數(shù)據(jù)依據(jù)。應(yīng)用場(chǎng)景包括數(shù)據(jù)運(yùn)營(yíng)、決策分析等。

1.1.5 數(shù)據(jù)門戶

構(gòu)建數(shù)據(jù)中臺(tái)數(shù)據(jù)資產(chǎn)市場(chǎng)，用于監(jiān)控整體數(shù)據(jù)情況，包括數(shù)據(jù)存儲(chǔ)情況、數(shù)據(jù)分布情況、數(shù)據(jù)流向等。

1.1.6 數(shù)據(jù)治理

提供數(shù)據(jù)治理工具以及運(yùn)營(yíng)服務(wù)，確保數(shù)據(jù)一致性以及數(shù)據(jù)質(zhì)量滿足要求。

1.1.7 數(shù)據(jù)開(kāi)發(fā)

通過(guò)可視化開(kāi)發(fā)與分析工具，降低開(kāi)發(fā)、運(yùn)維、管理難度，從源頭進(jìn)行數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)管控，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)治理前置。

1.2 技術(shù)架構(gòu)

本文所述智慧高速數(shù)據(jù)中臺(tái)方案整合了大數(shù)據(jù)平臺(tái)、MPP數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)、數(shù)據(jù)集成平臺(tái)、數(shù)據(jù)治理平臺(tái)等能力，能為高速公路運(yùn)營(yíng)管理部門構(gòu)建智慧高速全域數(shù)據(jù)中樞，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)使能、應(yīng)用使能，打造數(shù)據(jù)的“采、存、算、管、用”全流程，助力公司數(shù)字化轉(zhuǎn)型。

大數(shù)據(jù)平臺(tái)和MPP數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)提供高性能、分布式的離線計(jì)算、實(shí)時(shí)計(jì)算、全文檢索等能力，對(duì)外提供統(tǒng)一數(shù)據(jù)開(kāi)發(fā)引擎，高效完成數(shù)據(jù)計(jì)算工作。

數(shù)據(jù)集成平臺(tái)提供高效率、高可靠、全場(chǎng)景的數(shù)據(jù)采集、轉(zhuǎn)換、處理能力，提供數(shù)據(jù)共享交換、數(shù)據(jù)探索、智能分析等功能，在消除“數(shù)據(jù)壁壘”的同時(shí)“釋放”數(shù)據(jù)價(jià)值。

數(shù)據(jù)治理平臺(tái)提供數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)、數(shù)據(jù)質(zhì)量、數(shù)據(jù)安全、數(shù)據(jù)資產(chǎn)等一系列數(shù)據(jù)管理能力，盤清數(shù)據(jù)資產(chǎn)，保證數(shù)據(jù)質(zhì)量和數(shù)據(jù)安全［5］。

2 平臺(tái)建設(shè)

2.1 數(shù)據(jù)集成平臺(tái)

數(shù)據(jù)集成平臺(tái)采用數(shù)據(jù)集成、服務(wù)集成及消息集成3種方式［6］。數(shù)據(jù)集成方式適用于數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)采集場(chǎng)景，服務(wù)集成方式適用于API接口數(shù)據(jù)接入與發(fā)布場(chǎng)景，消息集成用于實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集場(chǎng)景。

數(shù)據(jù)集成模塊是一個(gè)以設(shè)計(jì)、部署、調(diào)度、監(jiān)控和管理ETL過(guò)程為核心功能的應(yīng)用系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以通過(guò)流程圖式的圖形化工具快速、靈活地設(shè)計(jì)ETL過(guò)程，實(shí)現(xiàn)ETL任務(wù)部署Z0zLtPql4+jWyItQR08+sh9ctoBhq9ifLOyP3c8mFXo=、調(diào)度及監(jiān)控等管理活動(dòng)，提供一體化數(shù)據(jù)集成開(kāi)發(fā)環(huán)境。

數(shù)據(jù)集成工作流程如圖2所示，集成模塊由執(zhí)行器、調(diào)度器、設(shè)計(jì)器、管理頁(yè)面組成。執(zhí)行器是執(zhí)行任務(wù)的實(shí)際容器，用于執(zhí)行服務(wù)端發(fā)送的作業(yè)中的任務(wù)。調(diào)度器用于接收服務(wù)端下發(fā)的作業(yè)，并將作業(yè)中的環(huán)節(jié)調(diào)度到具體的執(zhí)行器中運(yùn)行。

服務(wù)集成主要功能是進(jìn)行API接口數(shù)據(jù)采集、將數(shù)據(jù)以API接口形式發(fā)布場(chǎng)景。服務(wù)集成主要進(jìn)行API的注冊(cè)、測(cè)試、部署、授權(quán)、編輯、刪除等全生命周期管理。目前支持注冊(cè)API的類型包括數(shù)據(jù)API、通用API、函數(shù)API 3種。數(shù)據(jù)API可以將數(shù)據(jù)庫(kù)表字段共享出去，以restful接口的形式對(duì)外提供；通用API主要用于接入第三方系統(tǒng)業(yè)務(wù)API，實(shí)現(xiàn)接口的代理轉(zhuǎn)發(fā)；函數(shù)API可以通過(guò)編寫js腳本的方式，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜場(chǎng)景下的API編排。

數(shù)據(jù)存儲(chǔ)平臺(tái)包含了全域數(shù)據(jù)平臺(tái)主要數(shù)據(jù)架構(gòu)層次、各層數(shù)據(jù)采集、加載、治理等處理流程中的數(shù)據(jù)計(jì)算和存儲(chǔ)，支撐智慧高速全域數(shù)據(jù)的批量計(jì)算與實(shí)時(shí)計(jì)算業(yè)務(wù)。通過(guò)數(shù)據(jù)采集，可將數(shù)據(jù)加載到MPP分布式數(shù)據(jù)庫(kù)和大數(shù)據(jù)平臺(tái)，并進(jìn)行數(shù)倉(cāng)建模［7］。通過(guò)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)計(jì)算，在大數(shù)據(jù)平臺(tái)上生成原始庫(kù)和基礎(chǔ)庫(kù)，在MPP分布式數(shù)據(jù)庫(kù)上生成主題庫(kù)和專題庫(kù)。大數(shù)據(jù)平臺(tái)主要提供HDFS、Hbase、Hive等組件，負(fù)責(zé)大批量離線數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)，并能提供分布式文件存儲(chǔ)、海量數(shù)據(jù)處理、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)分析、交互式查詢、數(shù)據(jù)檢索、安全認(rèn)證與權(quán)限管理等功能。針對(duì)上層業(yè)務(wù)海量數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)查詢需求，MPP分布式數(shù)據(jù)庫(kù)負(fù)責(zé)專題庫(kù)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。

考慮到高速公路設(shè)備種類多、信息化系統(tǒng)繁雜的特點(diǎn)，智慧高速數(shù)據(jù)中臺(tái)應(yīng)具備對(duì)多樣性數(shù)據(jù)采集的能力，包括結(jié)構(gòu)化、半結(jié)構(gòu)化以及非結(jié)構(gòu)化等數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)來(lái)源上應(yīng)包括但不限于各種數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)、物聯(lián)數(shù)據(jù)、日志數(shù)據(jù)以及csv/json/xml等半結(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)化文件數(shù)據(jù)等。實(shí)現(xiàn)海量多源異構(gòu)數(shù)據(jù)的采集和導(dǎo)入，包括支持傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)、本地、FTP等多種數(shù)據(jù)源。實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)化、半結(jié)構(gòu)化、非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的采集和導(dǎo)入以及實(shí)現(xiàn)定時(shí)、實(shí)時(shí)等多種數(shù)據(jù)采集導(dǎo)入［7］。

2.1.1 業(yè)務(wù)系統(tǒng)集成

基于業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)滿足將異構(gòu)數(shù)據(jù)源的數(shù)據(jù)接入數(shù)據(jù)湖，數(shù)據(jù)中臺(tái)應(yīng)具備離線數(shù)據(jù)和在線數(shù)據(jù)采集能力［8］。

針對(duì)離線數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)主流數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)批量采集，并具備Web Service、Rest類型接口，TXT、CSV、Excel、JSON、XML等非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)以及Kafka、MQTT、IBM MQ、Active MQ等消息數(shù)據(jù)采集能力。

2.1.2 物聯(lián)系統(tǒng)集成

針對(duì)實(shí)時(shí)以及持久化的物聯(lián)數(shù)據(jù)，通過(guò)接口、物聯(lián)協(xié)議、庫(kù)表等多種方式采集，滿足實(shí)時(shí)分析和離線計(jì)算的業(yè)務(wù)需求。具備MQTT等協(xié)議采集方式，同時(shí)具備InfluxDB、ClickHouse等時(shí)序數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)接入能力。

2.1.3 日志&文件系統(tǒng)集成

平臺(tái)能將Excel、CSV、XML、JSON等日志類文件解析為結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，并通過(guò)FTP、SFTP、HTTP等協(xié)議采集文件，實(shí)現(xiàn)日志數(shù)據(jù)采集入湖。

2.1.4 流式數(shù)據(jù)系統(tǒng)集成

實(shí)現(xiàn)傳感數(shù)據(jù)、告警數(shù)據(jù)、網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)采集。通過(guò)Kafka抽取組件可以根據(jù)配置從Kafka消息系統(tǒng)中抽取數(shù)據(jù)，通過(guò)Kafka流抽取組件從Kafka抽取數(shù)據(jù)流，并運(yùn)行子轉(zhuǎn)換，該轉(zhuǎn)換根據(jù)消息批量大小或持續(xù)時(shí)間執(zhí)行，可近乎實(shí)時(shí)地處理連續(xù)的數(shù)據(jù)流以及通過(guò)REST抽取組件從REST服務(wù)中抽取數(shù)據(jù)。

2.1.5 應(yīng)用系統(tǒng)集成

在大數(shù)據(jù)湖倉(cāng)的所有數(shù)據(jù)將以標(biāo)準(zhǔn)restful接口的形式對(duì)外提供［8］，為支撐整個(gè)高速公路信息化、智慧化建設(shè)提供標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)服務(wù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)價(jià)值的最大化。

2.2 數(shù)據(jù)治理平臺(tái)

建設(shè)集數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)、數(shù)據(jù)質(zhì)量和元數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)模型管理、數(shù)據(jù)血緣管理等功能為一體的一站式數(shù)據(jù)治理平臺(tái)，對(duì)數(shù)據(jù)中臺(tái)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)清洗治理，統(tǒng)一數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)［9］，提高數(shù)據(jù)質(zhì)量，沉淀數(shù)據(jù)資產(chǎn)，賦能智慧高速智能化應(yīng)用，如安全應(yīng)急指揮、道路養(yǎng)護(hù)決策、高速公路運(yùn)營(yíng)分析等。數(shù)據(jù)治理平臺(tái)功能架構(gòu)如圖3所示。

智慧高速數(shù)據(jù)中臺(tái)位于承上啟下的中樞位置，向下匯聚各數(shù)據(jù)源，向上賦能高速公路管控智慧類應(yīng)用，中間進(jìn)行分層數(shù)據(jù)治理，共分為貼源層、主題庫(kù)、專題庫(kù)3層。其中貼源層負(fù)責(zé)對(duì)數(shù)據(jù)源進(jìn)行全量抽取和全域匯聚；主題庫(kù)負(fù)責(zé)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行清洗、數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一、數(shù)據(jù)質(zhì)量校驗(yàn)，并按照業(yè)務(wù)主題進(jìn)行數(shù)據(jù)匯總；專題庫(kù)負(fù)責(zé)各類業(yè)務(wù)指標(biāo)的計(jì)算，生成應(yīng)用層所需的各類業(yè)務(wù)指標(biāo)。

數(shù)據(jù)中臺(tái)在完成數(shù)據(jù)歸集后，對(duì)于原始數(shù)據(jù)、治理數(shù)據(jù)、應(yīng)用層數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)可視化建表并對(duì)表進(jìn)行管理，同時(shí)對(duì)對(duì)接入的外部數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)治理；后續(xù)上層業(yè)務(wù)須要對(duì)數(shù)據(jù)建模，可以平滑升級(jí)。數(shù)據(jù)治理平臺(tái)集成了先進(jìn)的大數(shù)據(jù)技術(shù)，配合數(shù)據(jù)集成平臺(tái)覆蓋數(shù)據(jù)集成、數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)、數(shù)據(jù)開(kāi)發(fā)、數(shù)據(jù)質(zhì)量、數(shù)據(jù)資產(chǎn)、數(shù)據(jù)脫敏、數(shù)據(jù)管理等數(shù)據(jù)使用場(chǎng)景。其中數(shù)據(jù)開(kāi)發(fā)具備實(shí)時(shí)計(jì)算、多維分析、全文檢索、數(shù)據(jù)管道等分析能力，支持結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)、非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)等的分析和加工［9］。

數(shù)據(jù)治理平臺(tái)提供通用的平臺(tái)接口，上層應(yīng)用核心邏輯只須聚焦到業(yè)務(wù)邏輯實(shí)現(xiàn)和數(shù)據(jù)展示，數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換、提取、檢索、分析等統(tǒng)一由數(shù)據(jù)治理平臺(tái)屏蔽，把一些通用大數(shù)據(jù)平臺(tái)能力沉淀到數(shù)據(jù)治理平臺(tái)當(dāng)中，極大地提高了數(shù)據(jù)治理平臺(tái)對(duì)可視化分析以及各種分析類應(yīng)用的支撐能力，同時(shí)降低了應(yīng)用開(kāi)發(fā)者的使用門檻。

數(shù)據(jù)治理平臺(tái)功能包含以下4個(gè)方面。

2.2.1 標(biāo)準(zhǔn)管理

數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)管理是對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一化、規(guī)范化的重要基礎(chǔ)，解決的是數(shù)據(jù)格式不統(tǒng)一，數(shù)據(jù)內(nèi)容不規(guī)范的問(wèn)題［10］，幫助用戶對(duì)現(xiàn)有數(shù)據(jù)進(jìn)行梳理，對(duì)新數(shù)據(jù)進(jìn)行規(guī)范約束。本文從系統(tǒng)層面建立標(biāo)準(zhǔn)體系，用流程化的方式構(gòu)建新的標(biāo)準(zhǔn)。缺失標(biāo)準(zhǔn)管理這一環(huán)節(jié)，容易遇到因格式不一致、值域范圍不統(tǒng)一導(dǎo)致的數(shù)據(jù)之間無(wú)法有效關(guān)聯(lián)的問(wèn)題，增加了數(shù)據(jù)價(jià)值挖掘的難度，降低了數(shù)據(jù)的可用性。因此，在全局范圍內(nèi)建立標(biāo)準(zhǔn)體系，可以有效保障新數(shù)據(jù)的質(zhì)量和使用價(jià)值。

2.2.2 主數(shù)據(jù)管理

在高速公路信息化系統(tǒng)建設(shè)過(guò)程中，基礎(chǔ)信息數(shù)據(jù)往往分散于各業(yè)務(wù)系統(tǒng)中。分散的數(shù)據(jù)容易形成數(shù)據(jù)孤島，不便于數(shù)據(jù)的共享與復(fù)用，因此需要主數(shù)據(jù)來(lái)解決這些問(wèn)題。

為使主數(shù)據(jù)能夠方便地跨業(yè)務(wù)重復(fù)使用，須要對(duì)主數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一管理。主數(shù)據(jù)管理功能支持將數(shù)據(jù)源配置為主數(shù)據(jù)源，并將數(shù)據(jù)表納入主數(shù)據(jù)源，以數(shù)據(jù)表為粒度，對(duì)主數(shù)據(jù)進(jìn)行管理與維護(hù)，并支持查看主數(shù)據(jù)被各業(yè)務(wù)系統(tǒng)訂閱的日志信息。此外，主數(shù)據(jù)管理還提供了數(shù)據(jù)流向規(guī)劃功能，通過(guò)建立主數(shù)據(jù)表與業(yè)務(wù)系統(tǒng)間的UC矩陣，幫助用戶理順數(shù)據(jù)的產(chǎn)生（來(lái)源）和使用（去向），規(guī)劃主數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)流向。

2.2.3 數(shù)據(jù)質(zhì)量

數(shù)據(jù)質(zhì)量在數(shù)據(jù)治理過(guò)程中扮演的是發(fā)現(xiàn)和分析問(wèn)題的角色［10］。數(shù)據(jù)質(zhì)量問(wèn)題可能發(fā)生在數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)各個(gè)環(huán)節(jié)：源頭的數(shù)據(jù)為、經(jīng)過(guò)集成的數(shù)據(jù)、經(jīng)過(guò)計(jì)算的數(shù)據(jù)都有可能出現(xiàn)臟數(shù)據(jù)。對(duì)于數(shù)據(jù)管理者而言，保障數(shù)據(jù)的質(zhì)量才能讓數(shù)據(jù)發(fā)揮出應(yīng)有的價(jià)值。

數(shù)據(jù)質(zhì)量提供的是主動(dòng)發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)問(wèn)題的能力，支持對(duì)各個(gè)環(huán)節(jié)的結(jié)果數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)控，監(jiān)控的對(duì)象單元是數(shù)據(jù)表中的數(shù)據(jù)列。使用規(guī)則模型與數(shù)據(jù)列進(jìn)行關(guān)聯(lián)，定義質(zhì)量監(jiān)控指標(biāo)，指標(biāo)執(zhí)行之后統(tǒng)計(jì)不符合指標(biāo)規(guī)則的數(shù)據(jù)占比，以達(dá)到提前預(yù)警數(shù)據(jù)問(wèn)題的目的。在指標(biāo)執(zhí)行結(jié)果數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，中臺(tái)提供數(shù)據(jù)表和指標(biāo)結(jié)果趨勢(shì)報(bào)告，幫助數(shù)據(jù)管理者分析數(shù)據(jù)質(zhì)量問(wèn)題和質(zhì)量變化趨勢(shì)。

2.2.4 數(shù)據(jù)資產(chǎn)

在實(shí)際的生產(chǎn)環(huán)境中，根據(jù)數(shù)據(jù)資產(chǎn)的管理情況，不同權(quán)限的數(shù)據(jù)使用人員，根據(jù)不同的業(yè)務(wù)屬性，完成數(shù)據(jù)不同的使命。

數(shù)據(jù)資產(chǎn)模塊提供元數(shù)據(jù)管理，厘清數(shù)據(jù)資產(chǎn)，通過(guò)數(shù)據(jù)血緣，可以全面掌握數(shù)據(jù)的全鏈路處理流程。通過(guò)對(duì)不同資產(chǎn)庫(kù)的元數(shù)據(jù)采集以及按照自定義的業(yè)務(wù)屬性對(duì)元數(shù)據(jù)分層分主題，實(shí)現(xiàn)多維度的資產(chǎn)圖表統(tǒng)計(jì)展示，并提供數(shù)據(jù)智能搜索。數(shù)據(jù)資產(chǎn)功能包括元數(shù)據(jù)管理、血緣關(guān)系管理、數(shù)據(jù)表管理等［10］。

3 結(jié)語(yǔ)

本文研究的智慧高速數(shù)據(jù)中臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了高速公路建、管、養(yǎng)、運(yùn)、服全生命周期數(shù)據(jù)資源在各高速公路管理單位之間的共享，消除數(shù)據(jù)孤島效應(yīng)，增強(qiáng)了信息的時(shí)效性，將數(shù)據(jù)形成有價(jià)值的資產(chǎn)。通過(guò)建設(shè)本系統(tǒng)，利用大數(shù)據(jù)平臺(tái)能力，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)充分整合、高效傳輸。同時(shí)，數(shù)據(jù)共享能力可以大大減少各環(huán)節(jié)的人工成本，降低因數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)緩慢造成的時(shí)效價(jià)值流失。中臺(tái)的建設(shè)，將高速公路各類業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)整合，統(tǒng)一數(shù)據(jù)治理體系，統(tǒng)一相關(guān)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，統(tǒng)一存儲(chǔ)，形成數(shù)據(jù)資產(chǎn)中心，并為數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析打下基礎(chǔ)。通過(guò)數(shù)據(jù)打通產(chǎn)業(yè)鏈數(shù)據(jù)，建設(shè)統(tǒng)計(jì)指標(biāo)監(jiān)控管理，提前預(yù)警提示風(fēng)險(xiǎn)，為戰(zhàn)略決策及分析提供數(shù)據(jù)依據(jù)。系統(tǒng)經(jīng)實(shí)際使用證明具備良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

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Research on the construction plan of smart expressway data platform

Abstract： China’s highways have the characteristics of wide distribution， long mileage， multiple mechanical and electrical equipment， complex management systems， and low level of intelligence. In recent years， with the development of information technology， various highway management companies have carried out a large amount of information construction， and these information systems have become an indispensable means of work for various units. However， the rapid expansion of information technology has also led to various problems such as a large number of information systems， scattered construction， segmented blocks， and poor integration. This article proposes a construction plan for a smart high-speed data platform， which utilizes the platform to achieve unified aggregation， governance， processing， and sharing of various management system data on highways. The system has strong practicality in practical use and can effectively control various types of data on highways.

Key words： smart expressway; data platform; data governance; data integration