高速公路运营管理中信息资源整合应用研究

徐寒亭，赵翔，杜赛赛，谢黎明

（安徽省交通规划设计研究总院股份有限公司，安徽 合肥 230088）

1 背景及现状

1.1 背景

当前高速公路信息化体系庞大，包含多种业务系统，如稽查系统、高速公路养护系统、收费系统等等。这些系统随着运行时间增长，积累了大量交通业务数据，如文字、视频、图片、流量、车辆信息等，这些数据具有大数据4V特征，同时又有多源、异构、连续、无限等数据特点。由于管理体制、工作机制、技术条件等原因，数据没有统一存储且数据格式、内容等缺乏标准化管理，不利于数据整合应用、数据挖掘和共享交换，因此造成了高速公路运营管理信息的碎片化和孤岛化。

如何打破数据孤岛，整合信息资源为高速公路路网运行监控、高速公路基础设施维修养护、高速公路路面养护提供数据支撑，是当下高速公路管理面临的迫切问题。

1.2 现状

当前高速公路收费业务与养护业务关联紧密，如①整合高速公路检测数据与高速公路计重收费数据，然后结合上述整合数据，对高速公路路面技术状况综合评估，最终形成路面养护计划；②基于高速公路某一路段的收费数据，同时整合该路段养护施工期间的监测流量，从而为该路段养护时的养护信息发布及交通管制提供参考依据。

路政、交警和运营等部门的协调联动同样也需要数据的共享。如运营部门收费在稽查追缴、流量统计过程中，交警部门在交通安全执法过程中及路政部门在超限超载车辆执法过程中，都需要共享视频抓拍数据及车辆特征识别数据等。

在现实环境中，由于①当前高速公路的ETC数据、客服数据、路况数据、气象数据、高速流量数据、事件监测数据等各种数据分散在不同的业务系统中；②高速公路当前各个业务系统建设时期不同、建设标准不同；③各业务系统架构、数据质量及实时性要求等不相同；④各系统间缺乏统一的数据规范和接口标准。所以各业务系统之间出现数据不一致、数据缺失、数据冲突、数据不准确等现象，最终制约了信息资源整合及业务数据共享的实现。

2 资源整合总体思路

首先对现有业务系统进行全面调查，收集并整理高速公路各业务系统数据，如收费数据、高速稽查数据、路况数据、运行监测数据、路网数据、客服数据、流量数据、气象数据、路政数据、路面养护数据、两客一危数据、车辆信息等基础数据；其次分析高速公路各业务及数据的关联关系及及各业务系统的需求，找出各业务系统之间的数据信息差异；最后提出高速公路信息资源整合的可行方法，该方法主要有：高速公路运营管理数据标准化研究、高速公路运营管理数据集成与存储研究、高速公路运营管理数据共享与交换研究，为高速公路建、管、养、运全生命周期管理提供决策支撑。

3 整合方案关键技术

3.1 高速公路运营管理数据标准化研究

数据标准的制定过程，其本质就是对多源异构数据实施标准规范管理的过程。标准规范管理是实现不同业务系统之间的业务协同与数据共享的前提。因此，如果需要为跨部门、跨行业、跨地域的数据共享等提供统一的数据服务，必须对各业务系统产生的数据制定统一标准。只有对高速公路信息化管理体系下所有业务系统实行数据与业务标准化管理，才能真正打破因部门、地域造成的信息壁垒，充分实现信息资源的共享协同。

高速公路运营管理数据整合架构

3.1.1 数据标准化管理研究方法

数据标准化管理的过程本质就是首先利用数据接口技术从各个系统抽取业务数据，其次对各业务系统数据分析，最后对这些数据依照相关规范进行标准化处理，标准化处理的主要内容有数据的清洗、过滤、转换、打标签等，通过标准化处理后，这些来自不同业务系统的多源异构数据质量有所保证，方便后期的数据挖掘及应用分析。

3.1.2 业务数据标准化研究

业务数据标准化处理时，首先要了解国家或交通部颁布的相关标准规范。然后根据这些标准规范，将不规范的数据删除或完善。

业务数据标准化过程主要包含数据采集、数据清洗及数据转换。在标准化制定过程中，需要结合管理的规范性和技术的可靠性，确保数据采集的准确、及时、安全，尽量避免对业务系统的干扰，尽量减少接口的开发工作量。

3.2 高速公路运营管理数据集成与存储研究

由于高速公路运营管理数据来源于不同业务应用系统，且数据结构不统一，对高速公路交通数据集成与存储研究主要是利用接口技术与各业务系统进行数据对接，然后进行对数据进行集成化统一存储核管理。由于接口量大、类型多，需要在对接过程中制定接口技术标准。

3.2.1 接口技术标准研究

当前数据接口有多种技术实现方式，如数据库接口、ETL抽取接口、webservice服务调用接口等，在设计时，①要支持多种技术实现方式，且能灵活配置管理，保证接口的灵活性、可维护性和可扩展性；②支持前置机和直连模式；③支持多种数据传递方式如异步、定时等。④提供增量数据同步及全量数据同步比对等功能，保证各业务系统间的数据一致性。⑤在接口协议层、数据层和应用层，根据高速公路大数据业务和技术需求，分别规范和明确相关标准。

3.2.2 数据存储模式研究

各个业务系统高速数据标准化处理及采集后，加载到高速公路信息资源中心进行集成化统一存储和管理。根据数据的不同结构及应用需求，分别利用关系数据库、NoSQL数据库及分布式文件等方式进行关系型数据存储与非关系型数据存储混合存储和管理。

采用关系型数据存储与非关系型数据存储混合存储和管理存储和管理的主要优点：便于数据分类，有效支撑数据分析及挖掘等服务；提高信息检索与数据分析效率；节约海量数据的存储成本。

3.3 高速公路运营管理数据共享与交换研究

数据交换共享主要解决高速公路信息化体系下各业务系统的数据交换和共享需求，发挥数据交换共享中枢的作用，提升高速公路运营管理数据的共享价值，保障高速公路运营管理数据的一致性，减少系统间接口对接难度。

数据交换主要支撑系统之间耦合性较低的数据交换需求，对于系统之间的业务耦合性高的数据对接主要通过实时接口实现，以保障数据实时性和业务关联性。

数据交换的技术实现：①数据交换中心节点技术实现：数据交换中心节点用于完成获取节点上传数据并进行路由、存储。②前置交换节点技术实现：前置数据交换用于采集交换数据，并通过数据通信组件发送数据到目标地。

4 结语

针对高速公路交通路网运营相关的流量、收费、路况、养护等多维异构数据，本方案面向高速公路运营管理行业现状，提供一套高速公路运营管理信息资源整合办法。该方法主要由三部分组成，分别是高速公路运营管理数据标准化研究、高速公路数据集成与存储研究、高速公路数据共享与交换研究等。

基于高速公路信息资源整合，还可结合高速公路路网调度及公众服务等需求，开发适用于高速现在及未来路网运营管理需求的大数据分析平台，基于已整合的海量多源异构数据，通过建立多种交通数据分析模型，进行多属性多维度的大数据挖掘分析和可视化服务，为高速公路路网运行监控、高速公路基础设施维修养护、高速公路路面养护提供数据支撑，为路网调度及公众服务提供决策支撑。