1、数据库系统设计Database System Design电子技术与软件工程Electronic Technology&Software Engineering259交通是国民经济战略性、先导性、基础性产业，是要素空间流动的“血脉”，也是数字经济、新基建发展的重要先行领域。在移动互联背景下，以云计算、大数据等技术创新为基础的智慧交通已成为交通运输发展的新趋势，同时随着人们从“走得了”到“走得好”的需求转变对高速公路整体运行效能和潜力的发展提出了更高的要求，对路网应急协调管理能力提出更高要求，急需构建网络化智能化的运行管理与服务体系，保证高速公路的安全畅通1-4。为此有必要搭建一个信息化、智能化
2、的路网管控平台，提高公司信息传递和综合管理能力，及时掌握高速路况、事件、设备运行等安全态势，提升出行服务信息发布手段和效率，增强智慧监测、安全态势感知、运营管理、信息传递和发布的综合联动水平。1 系统总体架构为构建以“车、路、网、云”为一体的路网管控平台，系统建立了“一中心”，主要包括数据资源汇聚中心，整合高速公路运营数据，把实时数据与传统业务数据进行整合，将各类结构化、非结构化、半结构化的数据，包括收费站数据、设备管理数据、视频管理数据等信息，进行数据集成、数据转换处理，然后各自建模分基于多源异构数据融合的路网管控平台设计韩超帆（山西交通控股集团有限公司 山西省太原市 030000）摘要：本
3、文提出了一种基于多源异构数据融合的路网管控平台，将高速公路运营数据包括结构化、非结构化、半结构化数据进行融合，建立全时域全路网“可视、可测、可控、可服务”的路网管控平台，实现跨地域、跨系统、跨部门、跨业务的协同管理和精准运营。关键词：数据融合；多源异构数据；路网管控图 1：系统总体架构数据库系统设计Database System Design电子技术与软件工程Electronic Technology&Software Engineering260析，形成专题数据，把专题数据应用到相应的应用平台中，提供支撑5-8。系统总体技术架构分为数据感知层、网络接入层、数据支撑层、业务能力层、平台服务层。
4、总体架构如图 1 所示。1.1 数据感知层数据感知层将平台所需的数据进行收集，其中收费站设备设施负责收集并存储收费站数据、视频数据、牌识数据9，门架系统负责收集并存储交易流水、牌识数据，隧道设备设施使用多种设备采集数据，包括风机、车道指示器、交通指示灯、照明、情报板、摄像机、卷帘门、COVI、风速风向、微波车检、洞外路灯和限速标志，路段设备设施采集摄像机和情报板以及巡查车辆数据，此外，数据采集也采纳诸如百度地图、高德地图等第三方推送的路段信息数据。1.2 网络接入层网络接入层主要包括收费站设备设施、门架、隧道设施设备等相关数据通过交通专网、汇聚至网络汇集点并通过核心交换机接入数据支撑层；视频监
5、控数据通过交通视频监控网络并转接入就近汇聚点、然后通过核心交换机接入数据支撑层；高德、百度、腾讯地图等第三方数据则直接通过互联网、通过 VPN 通道经由网络安全设备接入数据支撑层。1.3 数据支撑层数据支撑层主要存储基础信息、路网综合信息、应急指挥调度、路网路况运行、智慧出行信息、设备设施、巡查车辆的数据等。按照数据业务属性将数据分为基础数据和业务数据，其中基础数据包括了道路、桥梁、隧道、服务区及用户等基础信息，采用主流 Oracle 数据库进行存储，Oracle 数据库是一款关系数据库管理系统，拥有可移植性好、使用方便、功能强等优点，在各类大、中、小、微机环境中都适用。业务数据按照数据类型分
6、为结构化数据、半结构化数据、非结构化数据及影像数据等。非关系型数据采用阿里的 FastDFS，FastDFS 是一个开源的轻量级分布式文件系统，容易搭建一套高性能的文件服务器集群提供文件上传、下载等服务。1.4 业务能力层业务能力层展示了路网管控平台的核心功能，主要包括基础信息管理、设备设施运行状况监测、视频大数据分析、路网综合管理、应急指挥调度、智慧出行信息发布、大数据分析。1.5 平台服务层平台服务层展示了路网管控平台服务对象，包括路段运营公司、行业主管部门及社会公众。其中路段运营公司通过路网管控平台实现路网全要素感知，为保障路网运营安全提供支撑；行业主管部门通过路网管理平台和路段运营公司
7、联动，实现应急事件处置的跨部门联动，社会公众可通过路网管控平台掌握路段前方情报板信息，为行驶安全提供保障。2 功能设计如图 2 所示为路网管控平台功能设计，具体功能包括基础信息管理、设备设施运行状况监测、视频大数据图 2：功能设计图 3：基础信息管理设计图 4：设备设施运行状况监测设计数据库系统设计Database System Design电子技术与软件工程Electronic Technology&Software Engineering261分析、路网综合管理、应急指挥调度、智慧出行信息发布以及大数据分析，具体功能建设内容如下：2.1 基础信息管理如图 3 所示，基础信息管理实现对所有路
8、产设施、机电设施及巡检车辆的统一管理，动态维护路产设施、机电设施及巡检车辆信息，形成分路段、分公司、分级分类的台账。路产设施管理包括路段信息、桥梁信息、隧道信息、收费站信息、服务区信息、路产维护站信息等基础数据的汇聚、管理，实现对这些信息的添加、删除、修改、查询等；机电设施管理对高速公路收费站、门架、路段、隧道等机电设备设施，按路段权限、部门权限进行权属管理，对所有的机电设施进行分类管理、编码管理、区域管理，如通信设施、消防设施、监控设施、收费设施等，实现对所有路段、分公司、隧道管理站、收费站、服务区等机电设备的添加、删除、修改以及后期的动态维护；巡检车辆管理对所有巡检车辆进行管理，实现基本信
9、息管理，包括车辆类型、车辆购买时间、车辆发动机号、大架号、车辆用途、归属部门等信息维护。2.2 设备设施运行状况监测如图 4 所示，设备设施运行状态监测实现设备设施状态监测、故障报警管理及维护管理。设备状态监测可实现对视频监控设备、车辆监测、气象监测设备等外场设备的启/停状况、正常、故障等运行状态监测，从而为设备维修提供数据支撑；故障报警管理功能一方面可为运行状况监测人员提供故障自动报警功能，提醒监测人员启动应急流程，另一方面可收集故障报警信息，为后期维修甚至统计分析提供数据支撑；维护管理功能可提供维护记录与设备故障及维修信息查询，更好的支撑故障维修与设备维护工作。2.3 视频大数据分析如图
10、5 所示，视频大数据分析实现了视频播放和视频事件分析。视频播放方式支持列表定时轮播和单个视频播放，视频事件分析利用 CNN 等图像识别算法对各种交通事件、事故、高危车辆进行实时监控，实时检测行人、车辆停驶、交通拥堵、车辆逆行、车辆抛洒物碎片、车辆排队超限、低能见度、车辆行驶速度、车辆车型识别等事件。2.4 路网综合管理如图 6 所示，路网综合管理实现基础信息及路网数据的地图展示，基础信息展示包括路产基础信息、机电基础信息及其他信息展示，路产基础信息包括路段、收费站、服务区、桥梁、隧道等地图分布展示；机电基础信息包括情报板、信号灯、监控设备的定位及内容展示；其他信息主要是展示路段沿线救援信息，包
11、括救援单位及联系方式等，便于及时联系相关救援单位，进行应急联动。路网数据展示主要包括路况、重点车辆、巡检车辆、流量、事件等数据的地图展示，其中路况通过门架数据、视频识别、巡查车辆、巡检人员等进行路况监测，另外通过参照高德、百度、腾讯的实时路况数据综合判断路况信息；重点车辆数据主要是包括路段、关键节点、特殊环境以及两客一危一货、大件运输车辆等进行监控；巡检车辆数据主要在地图上实时定位、跟踪；流量数据展示门架车流量、收费站车流量、省界车流量、主线流量、拥堵指数等；事件数据在地图上展示事件发生位置、发生时间、发生地点等，便于值班人员快速定位处理。2.5 应急指挥调度如图 7 所示，应急指挥调度实现车
12、辆定位管理、车载视频监控管理、监控对讲及视频语音通话功能及事件上报管理。车辆定位管理可实时查询路政、养护车辆执行巡检任务时的位置，也支持巡检车辆轨迹跟踪和回放，并对异常轨迹信息进行识别和监测；车载视频监控管理可将巡检车辆车载摄像机视频图像实时回传到监控平台，并实现巡检车辆车载摄像机视频图像的本地存储、图 5：视频大数据分析设计图 6：路网综合管理设计数据库系统设计Database System Design电子技术与软件工程Electronic Technology&Software Engineering262回放、分析；监控对讲及视频语音通话可实现与手持监控对讲功能，便于进行现场监控及进度
13、跟踪，同时可实时调取无人机视频图像，查看现场状况；事件上报管理提供各类突发事件信息报送，并支持手机 APP 端报送事件信息10。2.6 智慧出行信息发布智慧出行信息发布实现了情报板联动信息发布，可根据实时交通状态、气象状况信息等，同时结合高速公路管控情况以及历史交通运行状态进行深入分析，针对易拥堵路段、交通事故多发路段、恶劣气象易发路段、长大桥梁或隧道入口前等特殊路段，结合主线控制、匝道控制、雾天行车诱导、智能消冰除雪等情况通过情报板发布联动信息。2.7 大数据分析如图 8 所示，大数据分析针对路网全要素进行全面分析，实现通行费分析、车流量流向分析、事件分析及设备状态分析。通行费分析围绕时间、
14、空间、行政、车辆等相关维度，对高速公路通行费的现金与非现金支付金额进行各项数据统计分析统计项；车流量流向分析路段、收费站的流量流向；事件分析提供各交通事故发生地点、时间、天气状况、事故原因、事故影响、损失情况等的查询服务和分类、多维度统计，为高速路网安全管理提供决策支持；设备状态分析对基础设施资源（服务器、网络、存储）的运行状态，CPU、内存、磁盘等关键性指标以及路网的视频监控、外场设备的状况、正常率、故障率等进行统计分析。3 结束语本系统通过对高速公路的多源异构数据资源进行全面有效整合，实现跨地域、跨系统、跨部门、跨业务的协同管理和精准运营，针对重点路段、关键节点、特殊环境等重点场景，充分发
15、挥“人、路、网、云”相互关联的融合感知技术、自动监测技术、防控技术等，实现数据资源汇聚融合、路网运行监测、重点车辆监控、应急指挥调度、智能信息发布、决策分析等关键功能，为路网运行安全和运营管理提供智力支撑。参考文献1 周琦,林茂森.江西省普通干线路网运行监测与应急处置平台探析J.中国交通信息化,2022(12):3.2 桑丽,李伟,刘立坤,等.公路路网运行监测智慧化管理平台建设研究 J.公路,2020,65(9):4.3 张海亮,彭刚.山西省高速公路路网运行监测与应急管理探析 J.中国交通信息化,2016(2):5.4 汪罗琪.路网运行监测与服务系统的研究与分析D.云南大学,2015.5 马军
16、.基于多源异构数据的路网运行监测与应急指挥调度系统 J.中国交通信息化,2023(2):4.6 肇毓.基于多源异构大数据融合技术的路网运行监测预警平台 J.中国交通信息化.7 胡紫琪,何金畅.大数据在路网运行监测与出行服务中的应用 J.信息系统工程,2018(1):2.8 高姗,崔志伟,闫红雨,等.在线高速路网监测信息系统的设计与实现 J.测绘通报,2015(2):5.9 李杰,张博.信令和收费数据在路网监测中的应用分析 J.中国交通信息化,2016(S1):4.10 彭波，袁逸涛.宁夏高速公路智慧路网监测与应急处置实践 J.中国交通信息化,2022(S01):153-156.作者简介韩超帆（1989-），男，山西省高平市人。硕士研究生，工程师。研究方向为交通信息化。图 7：应急指挥调度设计图 8：大数据分析设计