车联网在建筑垃圾运输车管理中的应用探索

刘科强 冶少刚 畅明娟

摘 要：建筑垃圾运输车是城市建设过程中必不可少的运输工具，他们在为城市建设作出贡献的同时，也带来车辆超速超限行驶、抛洒滴漏垃圾、不按规定线路行驶等违规事件，这些违规行为引发的环境污染和安全隐患是执法监管部门的管理难题，文章针对建筑垃圾清运管理需求，结合汽车CAN总线、车联网、云计算技术，探索了建筑垃圾运输车联网智能化管理系统开发和应用，使车、道路、驾驶员、工地、消纳场、管理者有效紧密的结合，为管理者提供了行之有效的技术手段和管理工具，实现政府各监管部门信息同步共享，联动管理。从源头治理车辆违规行为，达到清运企业车辆合规高效运营，保障城市环境卫生及交通安全的双重目的。

关键词：建筑垃圾运输车；车联网；智能管理

中图分类号：U461.99 文献标识码：B 文章编号：1671-7988（2018）17-25-04

Abstract： Construction waste transport vehicles are essential means of transportation in the process of urban construction. While they contribute to urban construction， they also bring violations such as over speed， dumping of waste， failure to follow prescribed routes， and so on. The environmental pollution and hidden danger caused by these violations is a difficult management problem for the supervision department. This paper aims at the demand of construction waste clean up and transportation management， combines the CAN bus， the Vehicle network， Cloud computing technology， this paper probes into the development and application of the intelligent management system of building waste transport vehicle network， which makes the vehicle， road， driver， construction site， acceptance yard and manager combine effectively and closely， and provide effective technical means and management tools for the managers. To achieve the government regulatory depart ments to share information synchronization， linkage management. To control vehicle violations from the source to achieve the dual purpose of vehicle compliance and efficient operation of transportation enterprises and the protection of urban environmental hygiene and traffic safety.

Keywords： Construction Waste Truck； Internet of Vehicles； intelligent management

CLC NO.： U461.99 Document Code： B Article ID： 1671-7988（2018）17-25-04

前言

近年来，随着城市建设的快速发展，城市生活、建筑垃圾逐渐增多，运载建筑垃圾的重型汽车“建筑垃圾运输车”肩负了城市建设的使命，他们在为城市建设作出贡献的同时，带来的超速超限行驶、随意倾倒垃圾、沿途扬尘抛洒垃圾、不按规定行驶等问题引发的环境污染和安全隐患让广大市民深恶痛绝。让建筑垃圾运输车由原来的“城市建设者”变成了“城市公害”。据统计全国由于建筑垃圾运输车引起的交通伤亡事故更是多达上千人。尽管政府相关部门一直在采取各种措施对建筑垃圾运输车进行监管治理，但受制于无有效的技术手段，取得的成效却不尽人意。使建筑垃圾运输监管问题一直是城市管理的难点问题。因此，加强技术监控手段，对建筑垃圾运输车进行精准化管理是各级政府部门的攻坚难题。笔者认为，有效监控管理建筑垃圾运输车，降低其引起的交通事故，美化城市环境，利用传统的人工管理已不能满足政府监管部门对建筑垃圾运输车监管的要求，不但要有一套管理标准、制度法规，还需要一套行之有效的管理工具。本文對如何利用先进的车联网技术搭建一套车联网智能管理系统，把车、道路、驾驶员、工地、消纳场、管理者有效紧密的结合起来，实现政府多个部门信息共享，联动管理。从源头治理“疯狂建筑垃圾运输车”违规行驶，超速、扬尘污染、随意倾倒等恶疾，即从运输企业及清运车辆运输全过程进行监控和管理，达到清运企业车辆合规运营，提升城市环境卫生及交通安全的双重目的。

1 车联网技术发展模式与体系结构

车联网是物联网的重要分支，是物联网技术在汽车行业的典型应用。车联网涉及到的关键技术包含无线射频识别技术、无线传感器收集技术、无线通信传输技术 （2/3/4G）、全球定位技术（GPS、GIS）、车联网标准建立、安全技术等，这在物联网中均有体现。但与物联网相比，车联网中的网络结点以车辆为主，汽车节点移动速度更快、拓扑变化更频繁、路径的寿命更短，这就决定了车联网的高动态性，而且受到的干扰因素也会更多，包括路边的建筑物、天气状况、道路交通等，因此车联网对技术的要求更加苛刻，其网络架构与信息建设也更加复杂和多变。

与物联网类似，车联网体系结构也可分为感知层、网络层、处理层和应用层，感知层主要是运用车载传感器对车辆位置、车速、开关量、道路交通状况、天气情况等相关数据进行感知和采集，并将数据通过网络层上传到管理平台存储；网络层的主要功能是实现Internet接人、完成数据的分析处理和远距离大范围传输以及实现对车联网络内节点的远程监控和管理功能；应用层主要是对车联网数据的处理与分析，通过人机交互界面实现各种具体服务，从狭义上来说，应用层主要是指网络终端系统以及用户操作系统等[1]。车联网网络结构图l所示。

2 车联网在建筑垃圾运输管理中的应用探析

车联网是继互联网、物联网之后，未来智慧城市的又一个标志，是汽车未来科技的发展方向，是智慧城市和智能交通发展不可或缺的技术，车联网的技术应用能保证车辆更加安全行驶，规划出行路线，避免交通拥堵，节能减排。因此，通过对建筑垃圾运输管理需求的调研分析，以及车联网技术发展，可将车联网技术和重卡电控技术融合，结合电子控制技术、数据通讯传输技术、云计算技术应用，开发针对建筑垃圾运输车的实时调度监控、智能控制、违规报警等功能于一体化智慧监管系统，可提高清运企业精细化管理水平，降低交通事故，改善城市环境卫生，从技术上解决建筑垃圾运输车辆的违规行为，解决政府监管难题。

2.1 建筑垃圾运输过程监管流程和需求分析

随着城市化快速发展，拆迁、建设、改造工程项目遍地开花，给建筑垃圾管理增添了难度，特别是一些施工任务重、时间要求紧的重点工程，工地进出口未及时硬化，建筑垃圾运输车辆不加网加盖密闭运输，车辆带泥、撒漏、扬尘，污染路面，乱倒建筑渣土、超速行驶等情况时有发生，带来了城市交通事故频发，建筑垃圾扬尘污染环境等管理难题。部分地市监管部门要求全市建设、施工单位在进行建筑渣土处置前，施工工地“出多少土、运往哪里、行驶限速、运输线路怎么走，什么时间运输”要先报监管部门审批，未经审批不得擅自运输、处置建筑垃圾。而对于建筑垃圾运输车的管理，则要求所有车辆需安装统一标志、统一管理，保持整洁完好，车挡板要清洗干净，杜绝带泥上路；参运车辆必须装载适量，大厢严密，不撒漏、飞扬，参运车辆必须按规定线路行驶，并安装北斗兼容GPS管理系统。如出现突发性的垃圾撒漏情况，要及时清理，并限制车辆行驶。为将监管要求更好落实下去，提高执法效率，减少建筑垃圾运输与处置过程中的违规行为，非常有必要采用“建筑垃圾运输车智能监管系统”的多种科技手段结合的方式，实现对建筑垃圾运输相关单位、车辆及责任人的管理。即抓好两点一线即工地、倾倒场地和运输线路的监管。

2.2 车联网在建筑垃圾运输过程中的应用研究

通过对建筑垃圾清运行业运输形态的实地调研，及监管主体部门管理需求进行综合分析，进行用户定义和画像，利用PSPS模型挖掘分析用户场景需求，理解管理痛点。分别对用户角色、场景、痛点、解决方案进行分析，共分析出20个场景，再使用kano模型分析[2]，筛选出5类用户的必备核心需求及用户场景，做为建筑垃圾智能化监管系统开发和技术路线选择的参考依据。详情见表1：

3 建筑垃圾运输车联网系统构建

根据建筑垃圾运输过程中相关用户的需求分析，规划搭建建筑垃圾运输车聯网系统。需要先进行系统技术架构选择，再进行管理系统的业务划分和功能设置，最后再对整个管理体系进行标准化、规范化，统一管理。

3.1 建筑垃圾运输车联网系统技术架构

建筑垃圾智能管理系统总体结构分为四大部分：感知层（采集车辆位置和传感数据）、数据传输层（无线传输）、数据处理层和数据应用层。具体架构如下图所示：

3.1.1 感知层

建筑垃圾监管的主体为两点一线，即工地、消纳场和运输线路，在车辆、工地和消纳场所安装感知检测设备，实现互通互联。主要安装的设备有2类：①车载智能终端设备：在清运车辆上安装车载智能终端、载重传感器、举升传感器、密闭传感器，车载DVR、多路摄像头，通过CAN总线和RS232等协议实现车内局域网络互通，分别采集车辆位置、车速、空载重载、举升、密闭、视频等数据。②视频和黑车识别设备：安装在工地和消纳场出口的黑车识别设备，当车辆经过时触发感应器，自动拍照，自动识别车牌号码，自动判断是否黑车和套牌。[3]

3.1.2 数据传输层

车载终端将各种传感信息进行汇集打包，通过设备自带的3G/4G通讯模块，将数据以无线通讯的方式传输到附近基站，然后通过基站传输到运营商机房，再通过主干线传输到车联网数据中心服务器中。[4]

3.1.3 数据处理层

数据传输到数据中心云服务器后，按相应协议自动解析数据，应用云计算技术，将业务逻辑自动计算出相应的指标和数据，包括识别车牌是否是黑车，是否是套牌车，是否卸货，知否装货，是否偏离线路，是否货箱密闭、超速等，然后将这些数据存储到数据库，供应用层调用。

3.1.4 数据应用层

云端服务器通过数据处理程序实时接收上述行为数据，解析并入库，业务处理程序根据解析后的数据实时进行各种计算，包括违规行为的实时计算和识别，并接收用户端反馈内容，用户通过电脑端和手机端进行访问和交互。根据使用对象特征不同，建筑垃圾车辆智能管理系统的应用层用户分别为驾驶员、指挥中心、主管科室、运输企业和执法人员。

3.2 建立建筑垃圾运输车智能管理系统

建筑垃圾和工程渣土运输过程主要是，车辆在工地装货并冲洗后，通过城市道路，最后进入消纳场卸货，俗称“两点一线”。整个过程受政府各主管部门监管，结合监管过程中相关用户的管理需求，主要有7个子系统来满足各用户对象的监管需求：

（1）基础数据管理子系统：记录车辆档案、驾驶员档案、运输公司档案，智能设备档案、使清运过程信息化，便于政府各级监管部门信息共享和追溯管理。

（2）调度监控子系统：对车辆实时定位信息、运行轨迹、运输过程进行实时展示，便于运输公司高效调度监控。

（3）城市管理子系统：对运输过程中的“两点一线”进行智能化管理，具有规划和审批、记录工地、消纳场、运输线路功能，审批通过后的工地、线路、消纳场与车辆进行绑定，作为未审批作业的工地和消纳场、车辆违规作业识别依据。

（4）智能控制子系统：主要功能是对违规车辆进行限速、限举、限制启动的远程命令下发规则设定，当车辆违规时，系统自动触发控制指令，通过运营商3G/4G网络下发给车载智能终端，车载终端通过CAN总线将命令传输给发动机，对车速、举升进行限制，保证车辆合规运营。

（5）违规报警子系统：主要功能是实时预警危险驾驶行为和违规事件，当驾驶员驾驶车辆存在危险驾驶行为，ADAS系统触发预警，提醒驾驶员。当车辆违规后，系统自动记录违规事件，存储到系统平台数据库，供执法部门实时调取数据，作为执法有力证据。

（6）建筑垃圾清运大数据可视化子系统：主要是运用云计算，大数据分析技术，将城市建筑垃圾運输过程数据进行实时计算分析，可以为交通安全管理部门展示建筑垃圾清运路线密集度、违规路段热力图，便于合理规划和审批线路，部署执法巡查警力；实现工地出土量和消纳场收容量数据分析，建筑垃圾运输流向数据分析，便于监管部门合理调剂资源，适量消纳。车辆运营数据分析，使车队管理者了解车辆运力及运营成本，便于降本增效。

（7）移动执法APP：主要用于一线执法巡查人员，执法人员可通过APP进行移动巡查执法，对违规车辆、工地、消纳场进行实时锁定，证据盘查，违规上报。

由于该智能化管理系统需要实时处理车辆运行过程中的动态数据，进行超大数据量计算分析，因此建议运用云计算建立超大容量数据库，采用数据挖掘、人工智能等技术，有助于提取有效信息，过滤无效信息方面有很大的优势，能够提高数据处理效率，实现实时防控。

3.3 建立建筑垃圾运输车辆智能化技术标准

因各地市建筑垃圾车的品牌、技术规格不同，因此，车辆接入智能管理系统时需要统一的接入标准和通讯协议。所以在智能化管理系统建设时，还需要将车辆接入系统平台的方式进行标准化，对车辆智能化设备技术要求进行标准化，因此，在监管体系搭建时需要从整车公告技术要求、车载智能系统技术要求、通讯协议等进行标准化，便于建筑垃圾运输监管运营的标准化统一规范管理。

4 小结

车联网技术的探索和应用，推动了智慧城市建设和智能交通领域的不断创新，解决了现代城市建设、交通安全、节能环保等管理方面的部分难题，本文论述的车联网技术在建筑垃圾运输监管过程中的应用，已在多个城市应用推广，有效的解决了建筑垃圾车辆超速、乱倾倒抛洒垃圾、不按规定线路行驶等痼疾，降低了交通安全和扬尘污染事故发生率。同时，笔者也认识到车联网涉及的技术众多，车联网的普及和应用任重而道远。

参考文献

[1] 王建强，吴辰文，李小军.车联网架构与关键技术研究[J].微计算机信息，2011（04）.

[2] 魏丽坤.Kano模型和服务质量差距模型的比较研究[J].质量管理，2006，（9）：10-12.

[3] 张洪超；车联网技术发展探究[J]；计算机光盘软件与应用；2013年03期.

[4] 孙小红.车联网的关键技术及应用研究[J].通信技术，2013（4）.