北斗智慧交通道路运输车辆动态监管服务平台打通智慧交通脉络

梁楠 吴传强/文

近年来，随着城市化进程的持续推进，城市道路交通，以及城乡之间客运和货运问题日益突出，安全监管与动态服务势在必行。为从系统治理、精准治理、主动治理方向上寻求破解道路运输车辆管理难题的新思路，航天宏图信息技术有限公司（以下简称航天宏图）研发了道路运输车辆动态监管服务平台。平台以智能化、可视化的方式建设交通信息资源的神经中枢，展现交通运输企业服务生产过程中的特性，剖析服务质量、安全质量、突发异常的特性，为交通主管部门提供决策依据。

本文以某市北斗智慧交通道路运输车辆动态监管服务平台（以下简称平台）为例，探讨基于交通大数据综合分析模型，为交通管理者提供一套集供应保障、服务质量和安全监管于一体的智能化监管技术手段，提升管理效率，降低运营成本，推动道路交通管理信息化、智能化。

北斗卫星导航系统（简称北斗系统）按照“三步走”战略建设发展。北斗三号系统于2009年启动建设，在北斗二号系统的基础上，进一步提升性能、扩展功能，完成30颗卫星组网发射；2020年全面建成北斗三号系统，为全球用户提供导航定位和通信数传于一体的高品质服务。移动终端Android操作系统从7.0版本开始，开放了GNSS原始观测量的访问接口，使智能移动终端实现CORS、RTK或PPP高精度定位，从而扩展北斗高精度的实时应用。

系统设计

系统架构设计

平台充分利用北斗定位、移动通信、GIS、大数据及互联网先进技术，面向道路运输管理机构，整合各部门信息资源，打通主管部门与运输企业之间的信息壁垒，实现城市境内公交客车、班线客车、旅游客车、出租客车、危险货物运输车辆、站场监管全覆盖，道路运输车辆的动态监管水平，系统架构，如图1所示。

图1 系统架构

软硬件支撑层主要建设系统数据采集存储和正常运行所需的软件、硬件、网络环境等。

数据层主要建设基础地理数据库、交通运输库、位置数据库、视频监控库以及运维数据库等，并为上层应用提供统一的数据库处理引擎。

应用层主要建设综合数据服务、安全监管信息发布、重点运输车辆实时监管、车辆事故预警与警情处理四部分。

用户层提供移动端、PC端、大屏端等多端统一用户访问，为交通运输主管部门、运输企业、车主及系统运维管理人员提供应用支撑。

系统组成设计

平台主要由数据综合服务、安全监管信息发布、重点运输车辆实时监管和车辆事故预警与警情处理四部分组成，如图2所示。其中，数据综合服务负责构建“数字交通”体系，将平台建成城市级交通信息资源的枢纽站以及与其他政府部门信息平台对接的重要数据窗口，实现全行业生产数据、静态动态交通信息的共享和交流；安全监管信息发布实现对维修、驾培、停车行业的规范化、信息化管理；重点运输车辆实时基于北斗定位、移动通信等技术实现对公交车、出租车、长途客运、危运车辆运输的全程、透明化监控监管；基于音视频通信技术实现对公交站场、客运站、重点路段等关键位置的实时监控，保障客货运输安全，规范道路运输市场；车辆事故预警与警情处理是为了强化交通局行业监管职能，对违章情况进行依法处理，逐步实现远程监控和移动执法的无缝衔接。实现运营管理由粗放型管理向集约化管理、由经验管理向科学管理、由定性管理向定量管理、由静态管理向动态管理的转变，提高道路运输行业对道路运输车辆的动态监管水平。

图2 系统组成

系统工作流程

平台与城市公交车监管平台、长途客车监管平台、出租车监管平台、危险货物运输车辆监管平台、长途车站站场监管平台对接，接收各个平台的基本信息、实时北斗位置数据和视频监控数据，基于地理信息平台实现车辆及相关信息的全流程监控和统计分析，并由运维管理系统提供整个监管平台的用户、角色、权限、日志的管理和业务流程监控。具体信息流程，如图3所示（见下页）。

图3 系统流程

关键技术

系统建设重点是运输车辆北斗高精度定位、突破多源异构时空数据存储与检索以及多维约束下的最优化资源调度等关键技术。

重点运输车辆北斗高精度定位

公交车、长途客车、出租车、危险货物运输车集成北斗定位模块或智能移动移动终端，基于北斗/GNSS观测数据和导航电文，结合RTK、CORS、PPP等播发的增强改正信息，实现移动终端的北斗高精度的定位，实时获得环卫运输设备的实时位置。

多源异构时空数据存储与检索技术

系统采集位置、视频、文本、数字等多种类型数据，数据格式多样、结构复杂，数据量大、价值密度较低，系统基于航天宏图自主研制的分布式文件存储服务云平台PIE-CFS，面向多源异构数据进行针对性设计，定制数据预处理策略，清洗冗余数据，保留特征数据，优化数据存储，系统支持PB级数据的存储与管理。构建时空数据索引，实现各类数据资源的快速检索，对百万数据点的读取，响应时间小于5秒。

基于微服务架构实现信息服务的统一管理

系统设计采用基于容器的微服务架构，拆分各个分系统应用模块成为一组小的、松耦合、功能独立的服务镜像库，便于构建多机任务处理集群，采用负载均衡和高可用策略保障服务的安全、稳定运行。可采用公司自主知识产权的PIE-SCM服务集群管理与调度技术提供的基于容器技术的微服务管理架构，采用负载均衡和高可用策略保障服务的安全、稳定运行，更好地系统处理与调度。

平台典型应用场景

平台包含PC端监管平台和移动端监管平台两部分，主要由公共交通企业管理、从业人员管理、车辆信息查询、基础设施查询、车辆线路查询、车辆实时位置和历史位置查询、车辆轨迹回放、车辆运行状态等功能模块组成，系统界面，如图4所示。

图4 平台界面

协同监管

通过车辆动态信息的实时采集、自动处理，对超速驾驶、疲劳驾驶等重点违法驾驶行为进行及时提醒和统计，并通过数据交换通道，实现了同一地区不同政府管理部门之间的信息共享，为多部门协同监管等应用提供了数据支持。处理流程，如图5所示。

图5 车辆事实报警处理流程

跨区监管

通过对运营车辆实际途径地与网上申报途径地进行自动比对，管理部门根据比对结果，加强监管、纠正不规范经营行为，促进企业经营的规范化。

预期效果

系统建成后将形成一个集城市公交客车、班线客车、旅游客车、出租客车、危险货物运输车辆、出租车、站场监管等综合监管大平台。达到以下应用效果：

准确统一的数据来源通过道路运输重点营运车辆监管服务平台，面向企业开放数据共享接口，企业能够及时获取到准确的数据，为企业的经营、监测、分析、决策提供重要的数据支撑。

客观、公正的监测和数据分析根据动态、静态信息、数据采集，对企业的运营状况、能源消耗、班次计划、人员状态等进行统计监测和分析；实现日常车辆运营过程的记录、跟踪及管理。

科学、有效的应急响应预案建设运行监测与应急响应系统，实时监控车辆运行状态，对异常情况进行实时跟踪和统计分析，并与其他关联部门进行应急联动和资源共享，协同处理重大事件，实现对营运车辆的宏观指挥调控。