数据可视化技术在南京隧桥管理中的实践应用

索春婷

摘 要：本文首先分析南京隧桥大数据综合调度可视化系统工程的概况及背景，阐述可视化技术的重要性;其次，阐述大数据可视化在设计应用中的技术及流程;再次，通过对可视化系统的结构进行分析，阐述其模块类型和使用价值;最后，总结大数据可视化系统在交通工程管理中的应用优势和未来发展前景，以推动现代化科技交通质量的提升。

关键词：数据可视化;南京隧桥;管理

中图分类号：U495文献标识码：A文章编号：1003-5168（2020）04-0106-03

Abstract： Firstly， this paper analyzed the general situation and background of Nanjing tunnel bridge big data integrated dispatching visualization system project， and expounded the importance of visualization technology; secondly， it expounded the technology and process of big data visualization in the design and application; thirdly， through the analysis of the structure of the visualization system， it expounded its module type and use value. Finally， it summarized the application advantages and future development prospects of big data visualization system in traffic engineering management， so as to promote the improvement of modern science and technology traffic quality。

Keywords： data visualization;Nanjing tunnel and bridge;management

在交通工程中應用数据化技术，是时代发展和社会进步的必然要求。南京隧桥大数据综合调度可视化系统主要是将数据可视化技术与其他相关技术相结合建设出的一套隧道管养运营综合监管大屏幕展示系统，用于日常隧道管养运营监控、特殊时期专题监控、突发事件应急指挥，为隧道管养运营及城市交通管理提供决策支持。而如何将数据可视化技术应用于南京隧桥管理是本文探讨的主要问题。

1 工程概况及数据可视化应用的必要性

1.1 南京隧桥项目简介

南京城建隧桥经营管理有限公司为南京市重点基础设施建设和管理单位，管理隧道数量多达24条，现有业务系统包括隧道机电设备集控系统、视频巡检系统、车流量大数据系统、隧道结构健康监测系统和综合养护管理系统共五大系统。同时，在这些系统的基础上，该公司还开发出基于数据可视化的管养系统。

首先，数据可视化硬件平台系统，包含屏体、拼接控制器、支架等硬件模块。新建的监管中心大屏幕规模为：中间主屏为5 m×16 m拼接屏，两侧侧屏为5 m×6 m拼接屏，单屏采用长121.76 cm、宽68.49 cm的液晶屏，分辨率为1 920×1 080，两侧侧屏可与主屏一起作为一个完整屏幕使用，这是可视化技术得以应用的主要媒介。

其次，数据可视化系统软件平台，通过B/S架构，不依赖硬件环境[1]，系统以点对点的超高分辨率展示可视化的场景，还可实现移动控制终端对大屏幕显示画面的同步控制、多屏互动、大屏场景的业务联动、逐级钻取。

最后，数据可视化展示专题及其他相关的辅助功能。系统通过可视化系统建设，直观、全面、多维度地展示全隧道的平台运行状态，辅助运维管理人员以最直接的图形化数据迅速掌握各个运行指标，开展隧道的运维保障、调度指挥和决策工作。

1.2 数据可视化应用的必要性

1.2.1 隧桥管理效率需求高。随着城市规模不断扩大，城市居住人口及机动车保有量也都不断增加，交通拥堵已经成为中国城市发展的一大瓶颈。而

数据可视化系统能提高隧道交通运行效率、道路网的通行能力，并调节市民的交通出行，满足其出行需求。

1.2.2 数据分析压力大。隧桥公司负责对城市隧道交通的各类异常事件进行处置，处置效率对交通的影响之大显而易见。本公司管辖内的隧桥数量较多，大量数据会增加工作压力。

采用大数据计算技术，借助海量数据，使用专门的分析主题和对数据的深入挖掘，能够帮助隧桥交通管理部门和指挥员深入了解车辆、驾驶员行为，预测交通趋势，对交通异常事态做到提前发现、提前预防、提前处理，以提高各类事件的指挥调度处置效率。

1.2.3 交通管理政策需求。党的十八大以来，隧桥公司响应国家号召，建设服务型的大数据综合调度可视化系统，从而提高交通管理服务水平，为广大群众出行提供便利的服务。在加强监管力度，减少交通事故;改善交通秩序，提高通行能力;提高管理水平，提供优质服务的目标指引下，应用数据可视化技术具备服务价值。

2 南京隧桥数据可视化技术的应用领域

2.1 隧道管理、养护数据集成

五大类系统涉及各类结构化数据和非结构化数据，数据库有多种关系型数据库、非关系型数据库、实时数据库、历史数据库。因此，该技术能实现快速从各系统调取所需数据，从而为隧道管养运营综合监管大屏幕展示系统提供数据支撑。同时，各类系统的数据互通也为管养工作所需求的数据带来了多元性和更多可能性，不同信息的相互组合将产生更多的情景方案，依靠数据分析系统，满足日常的管养需求。

2.2 建立了隧道状态评价模型

将隧道相关设备设施状况、隧道交通状况、隧道结构健康状况等因素纳入隧道状态评价模型，实时全面地反映隧道状态。例如，能实时捕捉隧道内的车辆视频，利用车辆识别等技术来判断一定时间段内的过车数量，最后以排名的方式予以展示。若发现隧道拥堵，能主动推送拥堵信息。

2.3 建立了大数据分析可视化系统

对长期积累的隧道运营数据进行大数据分析，并在超高分辨率上对数据分析结果进行展示，为隧道管养运行及城市交通管理提供决策支持。

2.4 建设大屏幕展示系统

本项目通过一个支持超高分辨率、具有丰富组件库、可提供丰富多样的数据表达方式，以及支持三维展示、GIS服务的大屏幕展示平台[2]，构建起具备集中监控、统一管理、综合分析等功能的隧道管养运营综合监管大屏幕展示系统，可以根据应用场景配置多套界面，以满足日常监管、主题监管、应急指挥等不同需求。同时，还可以快速移植到PC电脑和移动手机上，形成大屏幕、PC电脑、移动手机的三终端一体化解决方案。

利用多种不同的服务器來支撑大屏幕显示系统，主要包括场景展示服务器、应用服务器、数据库服务器、流媒体服务器、RTSP视频流提取服务器和图像识别服务器六个部分。

3 数据可视化技术在具体应用中的性能

3.1 可视化系统的综合功能

可视化系统通过对相应交通数据进行整合，使用图表的形式将当前交通拥堵情况、事故告警信息以及各区车辆迁徒情况以可视化的形态展示给工作人员。

第一，整合了原有的多个独立的信息系统，统一显示在隧桥可视化系统中，方便管理人员/日常维护人员加强管理和维护。隧桥可视化系统主界面左侧为“子系统界面”，通过切换标签页可对每个子系统进行切换，选择子系统后界面会显示出当前系统内相应设备的运行情况和各项检测数据的指标。

第二，隧道建设、综合状态信息。通过隧道线的线型、颜色，反映当前隧道的状态，即运行、规划或建设中。通过百分比图标和颜色标识，反映当前隧道的整体运行状态及健康度评分。

第三，视频监控信息。通过视频窗口，能清晰地显示隧道出入口监测点的监控视频，并将视频资源进行分级管理，支持点、线、面查询，可以快速调阅。

第四，针对交通管理进行综合信息整合。通过数据可视化技术能显示拥堵指数、平均车速、日过车辆、日违章量等指数信息，并利用报警单号、类型、报警时间、地点等信息精准定位交通事故。

第五，整合隧桥交通流量信息，对车辆迁徙、排名等信息进行整合和显示，对隧桥进行车流量监控，并评价流量等级。

3.2 其他专题模块性能分析

3.2.1 交通管理模块。交通管理模块主要包括以下几方面的子模块。首先，交通拥堵专题分析模块。针对隧道内交通状况复杂多变的特点，可视化系统专门定制开发了交通拥堵专题分析界面。此界面能实时展示出各个隧道的拥堵排名、拥堵程度及拥堵路段，按照配置的时间周期自动对各个隧道拥堵指数进行排名，并且将拥堵点视频和异常信息的视频自动推送到大屏界面进行显示，极大地缩短了工作人员排查拥堵原因的时间，并使其及时全面地掌握隧道交通状况，从而采取正确的措施缓解交通拥堵状况。

其次，隧道内视频模块。隧桥内视频监控界面能让工作人员全方位地掌握隧道内摄像头的分布及所有监控点视频监控的信息，从而清晰明了地掌握隧道内交通通行情况。

最后，隧道内交通信号灯状态模块。隧桥内交通信号灯状态监控界面能够让工作人员及时掌控信号灯的状态，当遇到交通拥堵或者突发事件时，能及时调整信号灯状态，进而缓解交通压力。

3.2.2 交通安全防范模块。交通安全防范模块主要包括以下几方面的子模块。首先，汛期专题分析模块。针对夏季高温和汛期多雨的特点，可视化系统专门定制开发了汛期专题分析界面，能在汛期到来时全面掌控防汛救汛设备运行状态、资源分布状态，并及时获取当前汛情以及未来汛情趋势等信息，从而有效应对汛期可能发生的事件。此界面主要展示了防汛救汛期间重点关注的部分，包括水泵系统和供电系统设备的运行情况及关键数据指标、紧急救援物资人员车辆的分布及数量、天气降雨量统计以及重点易积水区域重点监控等。

其次，交通信号灯和紧急电话状态监控模块。该模块显示隧道内交通信号灯、摄像头、紧急电话分布的位置和实时状态，让工作人员及时掌控信号灯和紧急电话的相关信息，当遇到交通或突发事件时，能通过电话机位置预判事故发生地点，并通过电话机和广播的方式及时告知群众应急措施或逃生线路，有效减少交通事故的影响，避免人员伤亡事故的出现。

再次，风机状态监控模块。隧桥内风机状态监控界面能显示隧道内风机、风扇分布的位置和启停状态，当风机风扇出现故障后，能及时发现并进行检修。

最后，消防状态监控模块。隧桥内消防状态监控界面能够显示隧道内手动报警按钮、消防栓按钮、双波长探测器等消防设备分布的位置和状态，让工作人员了解消防设备状态;当火灾发生时，监控界面能够及时地定位到火灾信号，能够准确和及时地确定险情发生的位置及类型，从而及时采取有效的应对措施。

4 结语

此次南京隧桥工程所应用的数据可视化技术，能够为开展交通管理和安全防范工作起到智能高效的促进作用。在隧桥的数据可视化管理过程中，能够形成一张透明的网络，通过人机操作界面进行统筹管理，不仅有助于交通信息收集和调配，也能够及时发现风险，并采取解决规避措施。从该技术在系统中应用的质量上来看，其为系统提供了性能优化和细节全面精准的服务，从而促使隧桥在交通网络中呈现出更加丰富的职能，促进城市交通管理工作的发展。

参考文献：

[1]蒋进，文洁，寇博， 等. 大数据背景下桥隧涵动态养护管理系统分析和设计[J]. 交通节能与环保， 2018（4）：99-101.

[2]林晓东，李晓军，林浩. 集成GIS/BIM的盾构隧道全寿命管理系统研究[J]. 隧道建设（中英文）， 2018（6）：963-970.