执法执勤车辆智能化管理系统的设计与实现——以南京公安“车智汇”为例

吴翔 张经宇 陆娟 杨乐 江苏省南京市公安局

引言

随着公安机关维护国家政治安全和社会稳定的工作任务日趋繁重，执法执勤车辆管理任务的加重与警力不足之间的矛盾较为突出，南京市公安局为促进执法执勤车辆集约化调配、规范化使用和科学化管理，以机器换人力、以智能增效能，专门研发了“车智汇”管理系统，从车辆申请到审批集中规范管理，实现用车实时追踪、动态预警、信息联动，达到移动化应用、智能化分析、可视化指挥的目标，进一步提高车辆管理效率。

一、系统架构

（一）业务架构

“车智汇”管理系统业务架构如图1所示，包括车辆台账管理、牌证登记管理、证件管理、车辆维修保养、日常用车管理、车辆保险、车辆处置管理等业务，与资产管理、采购管理和财务管理之间均有协同关系。

（二）逻辑架构

“车智汇”管理系统逻辑架构如图2所示，用户主要包括车辆管理领导小组、单位领导、单位管理员以及系统维护员。其中车辆管理领导小组具有最高权限，可以对系统任何功能进行操作；单位领导则负责本单位内部用车情况管理；单位管理员是对单位车辆管理涉及到的信息进行维护；系统管理员负责基础信息管理和车辆终端状态分析。

应用支撑层作为系统正常运行的基础平台，能够提供终端通讯、轨迹查询、信息管理、统计报表以及缴费管理等功能，负责在终端与中心服务器之间建立联系，可以对车辆行驶轨迹进行查询，帮助进行追溯；可以对车辆、司机等基础信息进行维护；可以对租用或者非购置的执法执勤车辆缴费进行管理；可以对各个数据进行分析统计。

（三）应用架构

“车智汇”管理系统为车辆使用人员和管理人员提供标准规范的业务办理流程及全面直观的车辆信息展现。系统应用架构如图3所示，可实现车辆多维度、全生命周期的闭环监管，达到车辆管理与采购管理、资产管理和财务管理业务紧密融合，数据实时共享。

（四）技术架构

“车智汇”管理系统采用微服务架构进行设计，结合各类技术支撑组件（消息中间件、数据同步组件、数据存储组件、数据计算组件、缓存组件等）建设实现，技术架构如图4所示。

二、关键技术

“车智汇”管理系统根据微服务架构设计理念，设计基于微服务架构的工作流平台，以克服传统单体应用架构的缺陷，实现工作流平台各业务模块的充分解耦，增强系统的可扩展性和高可用性。

（一）微服务架构

微服务架构是将复杂臃肿的单体应用进行细粒度的服务拆分，每个微服务可以交给小的团队进行开发和维护，拆分出来的服务各自独立打包部署，每个服务可以各自进行负载均衡扩展和数据库扩展，并且每个服务可以根据自己的需要部署到合适的硬件服务器上，提高容错性，一个服务的内存泄露并不会让整个系统瘫痪。单体服务架构与微服务架构对比如图5（1）、图5（2），每个微服务都提供独立服务，互不干扰，可以实现便捷开发。

尽管微服务架构优点很多，但是微服务设计系统运行中也会遇到一些问题，主要包括服务边界、性能监控难度大、运维复杂、增加重复工作量以及影响性能。

（二）Flowable工作流引擎

Flowable流程引擎可以用于部署业内标准规范的BPMN2.0流程定义（用于定义流程的行业XML标准），通过创建上述提到的流程定义的流程实例，可以进行查询、访问运行中或历史的流程实例与相关数据。Flowable工作流引擎可以十分灵活嵌入应用、服务以及框架，也可以将JAR形式发布的Flowable库加入应用或者服务，从而来嵌入引擎。使用JAR形式发布使得Flowable工作流引擎可以轻易加入任意Java环境，比如Java SE、Tomcat、Jetty或Spring之类的servlet容器等。

流程模型管理是工作流平台核心模块，只有通过生成流程模型，普通用户才能通过任务管理选择流程模型进行创建任务。流程模型管理的操作主要通过ModelController 控制器调用ModelService接口和ModelHistoryService接口进行相关操作，而ModelService和ModelHistoryService再分别调用ModelDao和ModelHistoryDao进行数据持久化操作。

（三）“车智汇”管理系统微服务架构实现

“车智汇”管理系统各个业务微服务使用MVC架构模式进行系统实现如图6所示，将代码从上至下依次分为Controller层（控制层）、Service层（业务层）、Dao层（持久层）、Model层（实体层）。Controller层：控制层是位于应用架构最上端的层级，向外面提供Restful API接口。该层作用是控制具体业务模块流程，当接收到来自接口调用请求，需要对数据进行封装，通过调用业务层的接口对业务流程的控制，针对具体的业务流程使用不同的控制器。Service层：该层位于控制层和持久层之间，主要负责业务模块的逻辑设计。在系统开发时，首先需要设计接口，再设计对应实现类，最后在配置文件中进行配置其实现的关联。该做法的好处在于封装Service层业务逻辑有利于通用的业务逻辑的独立性和复用性。Dao层：该层为数据持久层，对数据库做持久化操作。它的作用为访问数据库，向数据库发送SQL语句，完成数据库的增删改查操作。Model层：该层为数据库实体层，是应用框架的最底层，存放的是实体类。当数据持久层从数据库得到数据的请求，会在该层进行数据封装，之后传入上层。反之，可将实例化的对象信息转化为数据并将其存入数据库。

“车智汇”管理系统的流程设计器通过使用Vue和JsPlumb技术实现，Vue是构建用户界面的渐进式框架，JsPlumb是一个强大的绘图软件。该流程设计器不仅具有轻量级优势，而且扩展性强、二次开发难度低、画布渲染速度快。通过flowConfig.js配置文件可以扩展流程流转方式、扩展流程节点、操作方式以及扩展监听事件等。flowConfig.js 配置文件中节点菜单包括开始节点、起草节点、审批节点、条件分支、启动子流程、回收子流程、并发分支、抄送节点、机器人节点以及结束节点等，不同节点属性存在差异，其中审批节点包括节点名称、节点类型、节点图标、下一节点排除模式状态、下一节点类型、下一节点连线最大限制、上一节点最大连线设置等属性。

借助工作流平台，其他业务应用通过调用工作流平台开放接口即可轻松实现项目中流程流转等相关的功能操作，真正意义上实现流程快速开发。

三、具体应用

（一）车辆管理模块

车辆管理模块可提供车辆基础数据录入、车辆台账管理、车管业务、用车申请、加油登记管理、加油管理、车辆维修保养、车辆保险年检、车辆异常预警等功能。通过车辆管理模块实现多方位的业务整合，抓紧、抓实、抓细用车和修车的各个环节，确保用车、修车等业务源头可溯、流程可查、档案留痕，实现业务流和数据流的深度融合，从而提高全局用车效率，提升执法执勤车辆精细化管理水平。

（二）“车智汇”APP

“车智汇”APP提供用车申请、用车归还、车辆调度、油卡管理、车辆维修功能移动端应用。目前，南京市局及所属单位已使用“车智汇”APP如图7所示，结合智能钥匙柜提供全天候的用车审批和车辆领用归还操作，方便各单位车辆管理员管理车辆。“车智汇”APP的推广使得民警用车还车所耗时间大大减少，显著提高了执法执勤车辆的使用效率，也在一定程度上减少了腐败现象的发生。

（三）智能钥匙柜

智能钥匙柜主要基于人脸识别、RFID等技术实现车辆钥匙无人值守，同时通过系统对车辆使用者的权限进行管理并自动记录车辆使用情况。智能钥匙柜的推广使用能从客观上准确控制车辆使用情况，避免人为因素造成的管理隐患，从而实现车辆智能化管理，智能钥匙柜外型如图8所示。

通过“车智汇”APP与智能钥匙柜组合使用，可以让民警随时随地通过手机发起用车申请，领导可通过手机随时审批，用车申请数据与智能钥匙柜集成，实现自助取还车。

（四）可视化监控

“车智汇”管理系统安装车辆智能监测设备，对全局车辆概况、用车情况、维修情况、加油情况、异常预警、日常待办提醒等进行全局预览。可视化监控构建车辆多维分析模型，动态生成多维度车辆画像，实现车辆的立体、全景展示和分析，为车辆管理提供灵活的统计分析服务，为管理者实现图上指挥。

四、成果运用

智能用车和智慧监管，是南京市公安局打造的“车智汇”用车管理两大核心价值。针对之前执法执勤车辆管理中的用车流程繁琐、信息调度不畅、运营管理粗糙、车辆监管困难等问题，“车智汇”管理系统建设了手机端、电脑端、大屏端三大应用平台。民警在手机端申请用车、还车、修车等事项，无需再填写纸质单据，并通过实时短信提醒，实现全程线上智能化管理，大幅精简流程、简化手续。电脑端主要用于监控管理，通过业务功能分类整合，实现业务域数据整合利用；通过数据报表、异常预警提醒等辅助功能进一步加强车辆规范管理。大屏端依托数据分析模型和可视化大屏技术，监控车辆管理关键环节数据，实现车辆管理图上指挥，大幅提升车辆管理效率。

对外数据对接上，“车智汇”管理系统打通了中石化、中石油、修理厂、ETC卡、加油卡、违章记录等外部系统，实现数据信息流的互联互通，获取真实可靠的第一手数据，为业务预警、预测提供强大的数据支撑。同时，通过连接智能钥匙柜，实现警车钥匙无人值守、无感记录、无忧使用，大幅提高了民警用车还车的便捷性。

“车智汇”管理系统覆盖车辆管理全流程、全要素、全周期，系统自2020年7月正式上线以来，累计管理车辆5500余辆次，形成8.4万张用车申请单，获取2.7万条维修数据及33万条加油数据。同时，生成发送年检逾期、保险逾期、加油卡异常、用车超时、取车超时等预警短信1.65万条，大幅提高了车辆精细化管理水平。目前，江苏省各地市正计划全面推广应用“车智汇”管理系统，其中徐州市、扬州市、盐城市、宿迁市等市公安局已直接引入南京模式上线试运行。

五、结语

南京市公安局将继续探索践行执法执勤车辆数字化管理新模式，持续围绕警务用车场景，对“车智汇”管理系统持续升级改进，不断丰富车辆数字化应用场景，打破固有管理理念，提升数据分析能力，为管理、决策提供支撑，真正提高执法执勤车辆利用率和工作实效，从而实现单位公务车辆配置的最大效率。