高速公路大數據運營體系研究

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摘要：本文基于高速公路運營體系六大子系統及高速公路的大數據來源，分析了大數據在高速公路運營管理體系中的應用，該研究能夠更好的為高速公路運營發展提供安全保障，對當前高速公里養護及管理提供有力的技術支持。

關鍵詞：高速公路；大數據；運營管理

1前言

在高速公路的運營過程中，主要包括經營、養護成本、賠付以及運營安全及企業績效這六大子系統。在高速公路的運行過程中，這六大子系統有規律的進行著，這種規律可以產生一定的數據，日積月累構成了一個龐大的數據庫，被稱為高速公路運營的大數據[1]。

2高速公路中大數據的來源

高速公路中的大數據主要有以下幾個來源：①高速公路收費系統（ETC）：高速公路上都對應著自己的收費站，使用收費站的收費系統可以查詢到所有經過車輛的過路費用及車輛信息，日積月累構成了一個龐大的數據庫，這個數據可以精確地定位到車輛在高速公路的位置及費用信息；②應用系統數據：監控及結算中心的清賬管理系統、12306人工服務系統、收費站的資金查詢軟件、過橋過路費用管理計算軟件等大量數據可以很好的構成高速公路數據庫；③傳感器數據[2]：高速公路上的路感線圈、標識站以及收費站出入口的RFID傳感器，能夠感知過往車輛，為數據庫提供有效的數據；④視頻監控系統的數據：道路中分帶及兩側、收費站出入口的視頻監控以及隧道路口可以很好的為數據庫提供視頻支持。以上的數據根據結構性能不同可以分為兩大類，結構化數據及非結構化數據[3]，結構化數據主要是高速公路收費系統及其相關應用系統產生的數據，這些數據主要是在關系數據庫中生成及保存，如SQLServer和Or－acle。而像監控視頻、圖片等非結構化的數據并沒有存放在關系數據可中。目前，非結構化的數據在高速路網中占比高達80%，傳統的數據處理應用軟件很難完成相應的任務。

3高速公路中大數據的特點

（1）規模大、樣式多[4]：高速公路的管理系統所產生的數據種類較多，有以收費系統產生的數據為主的結構化系統，也有監控設備抓拍的靜態車牌圖片以及傳感器等產生的非結構化系統。除此之外養護巡查、交警管制以及高速公路相關聯的其他系統信息，如服務區是否正常使用，收費車輛是否按照規定行駛以及周邊便道及交叉口是否通暢等問題，以及天氣環境、地質或者人為等災害獲得的原始數據。（2）數據密度價值：數據量非常的龐大，但是沒有一個很好的規劃，這些數據都是沒有用的[5]。例如，高速公路監控中心能夠在每天，每個小時產生大量的數據及監控視頻，一旦發生交通事故及以外災害，數據只能夠顯示幾秒鐘甚至更少的問題，不能夠很好的表達當時發生的問題。因此，數據的異常檢測應該是路網檢測的重點。（3）高效性及高速性：高速公路數據處理必須要做到及時高效，因為事故往往也是發生的時間短，速度快。例如，如果某路段發生交通擁堵，收費站的收費數據要快速到達監控結算中心進行信息處理，系統要及時獲得車輛數量等信息，如果時間較長可能會出現人員傷亡等情況[6]。報表生成這種簡單的操作并不能夠成為大數據分析的主體，傳統的數據庫技術和各種BI工具可以不重要的數據丟棄，并建立數據集市能對數據進行分析[7]，OLAP在目前的軟件系統中已經不能夠滿足數據庫的需求，再者數據庫具有“面向主題”[8]的特性，這種特性決定了數據庫必須是隨著時間不斷變化的，而這種不穩定的變化難以處理目前多變的環境問題，更不可能在談及高效和高速等效率特征。

4高速公路運營體系中大數據的應用

4.1在經營系統中的應用。在高速公路經營過程中，主要有收費管理數據、監控中心的視頻、照片以及其他與公路相關的運營等數據。這些數據的收集及整理能夠分析預測高速公路的經管能力，通過對通行費用、車輛量大小及道路通行狀況的分析預測，能夠提醒在路上的司機注意避讓高峰路段或者選擇其他高速繞行方案。再者，在經管中運用大數據還能實現高速公路路段的精準營銷。4.2在養護子系統中的應用。在養護管理方面，高速公路也離不開大數據的技術支持。建立智能化的養護數據系統是當前高速公路養護的重點工作，實現高速公路健康狀況的實時監測，能夠對養護效果起到重點作用。其主要分為以下兩個方面：①建立數字化養護安全管理平臺。通過GPS、遙感、無人機設備等信息技術的應用，建立原始數據庫，并結合計算機語言生成數據庫系統，系統能夠綜合分析道路橋梁的主體結構、附屬結構、結構物使用情況、相關設計內容說明、施工資料以及養護管理人員的資料等情況。通過數據能夠對結構物目前狀況快速分析，一旦有結構物出現損壞，系統能夠第一時間通知相應的養護管理人員進行維修和保養；②可以對高速公路實現全壽命周期養護計劃。高速公路受環境、車輛等外部因素的影響，使用壽命也有所減弱，通過大數據的應用，能夠對這些外部因素進行相應的分析，從而預測高速公路的損壞情況及使用壽命，有助于養護管理人員及時對相應結構物進行實時監控、制定計劃并實施維修。4.3在維權子系統中的應用。在維權子系統中的應用主要分兩點：①對偷逃通行費用的行為進行識別；②對超載超速車輛的情況進行處理。對偷稅漏稅的個人及其單位可以建立數據庫系統，并運用相應的稽查系統，通過定期的收費數據篩查相應車輛的收費運行記錄，對存在或者疑似存在問題的車輛進行標識并上報核實情況，從而提醒有關單位及部門針對這些車輛的實時監控及記錄。超載超速車輛可以通過與交警系統共享數據，建立一套完整的超載超速行駛的黑名單系統對其進行控制。4.4在安全管理子系統中的應用。首先，高速公路通行率的提高可以有效降低行駛車輛事故的發生。通過大數據中高速公路的道路狀況、車流量、天氣狀況等信息，給予司機師傅相應提示，可以降低安全事故的發生率；還可以通過車流量、車輛類型等信息對道路引流、車輛分離采取措施，降低道路擁堵，提高通行率。其次，提高高速公路運營處理應急事件的能力水平。通過建立應急預案指揮調度平臺，實現對高速公路實時應急處理，在發生事故的第一時間通過平臺告知行駛在路上的駕駛員選擇避讓，并提醒道路救援人員迅速到達事故發生地點，對其進行搶救和現場指揮調度。4.5在運管成本子系統中的應用。高速公路在運營管理中對運營成本進行控制的時候，主要采取以目標成本管理法為主的控制措施：①根據高速公路的經營管理目標，制定相應的成本目標值，對運管成本數據分析的同時采取不同手段對目標進行控制。這種成本控制方法最后還是要根據事后進行核算實際的運營成本；②提高數據采集效率。建立自動化數據分析系統，該系統上可以產生所有的運營業務成本信息、文件流轉、流程審批、數據共享和績效考核，這些復雜的數據信息為成本分析和改進提供了有效證據。

5高速公路大數據應用展望

高速公路大數據的應用對我國高速公路養護及維修都是一大趨勢，目前實時分析及數據處理問題還沒有一個系統的方式方法。因此，提出以下意見建議供參考：①應建立養護大數據庫；②需要打破技術矛盾的制約，不斷提高和完善大數據系統的耦合度，相互制約并相互關聯，從而使得數據的處理效率能有所提升；③加強培養專門的大數據工程師。行業內也應鼓勵優秀的數據系統集成商，和養護及維修結合，開發出效率更高、更全面的大數據養護管理系統。加強培養更專業的大數據處理技術工程師，實現大數據在高速公路運營管理體系中的應用。

參考文獻

[1]王艷僑．淺談基于全壽命周期和大數據理念的高速公路養護管理系統[J]．通訊世界，2015（6）：15－16．

[2]覃雄派，王會舉，杜小勇，王珊.大數據分析———RDBMS與MapReduce的競爭與共生.軟件學報，2011（9）：32-45.

[3]宋亞奇，周國亮，朱永利.智能電網大數據處理技術現狀與挑戰.電網技術，2013（4）：927-935.

[4]GrobelnikM.Big-datacomputing:Creatingrevolutionarybreakthroughsincommercescienceandsociety.

[5]孟小峰，慈祥.大數據管理：概念、技術與挑戰.計算機研究與發展，2013（1）：146-169.

[6]竇萬春，江澄.大數據應用的技術體系及潛在問題.中興通訊技術，2013（4）.

[7]王珊，王會舉，覃雄派，周烜.架構大數據：挑戰、現狀與展望.計算機學報，2011（10）：1741-1752.

[8]InmonWH.BuildingtheDataWarehouse（3rd）.NewYork：JohnWileyandSonsInc，2002.

作者:汪潔文 李國強 單位:齊魯交通發展集團有限公司東營分公司