四川省高速治超数据系统设计

张天成

摘要 文章重点对四川省高速公路治超数据系统设计技术进行了分析，通过对现有四川省高速公路治超系统运行模式的了解和研究，并结合目前四川省高速公路的发展需求，对治超数据系统设计技术进行改革和优化处理，避免了违法超限运输车辆进入高速，确保四川省高速公路行驶的安全和道路的畅通。

关键词 高速公路；治超数据系统；数据导向治超模式

中图分类号 U495文献标识码 A文章编号 2096-8949（2023）10-0004-04

0 引言

随着高速公路建设的不断推进和电子不停车收费系统（ETC）技术的大力推广，通行高速公路的违法超限超载货运车辆时有出现，不仅易引发道路交通事故，而且会严重破坏公路路面和桥梁设施，危害人民的生命財产安全和道路交通运输安全。为确保高速公路安全畅通，严格执行全国统一的超限超载认定标准，建立健全高速入口检测、出口倒查和责任追究等治超执法联动工作机制，实现全国高速入口治超“一盘棋”，建设高速治超数据系统满足路面治超执法、治超监督监管、移动治超检测需求迫在眉睫。

1 系统功能性能要求

1.1 功能要求

（1）路面治超执法需求。治超执法人员主要包括收费站、劝返站等各类一线开展货车治超业务的执法人员。收费站执法人员和劝返站执法人员希望在货运车辆称重检测的时候获取到车辆的驱动轴信息和车辆的长宽高尺寸信息以及系统判断提示出该车辆是否超限，发现超限车辆后能够获取到车辆的超限许可信息。

（2）治超监督监管需求。治超监管人员主要是指省级高速管理局中治超监管人员，需要对省内的收费站、劝返站等各类站点进行管理，对站点的实时状况进行检测，全面掌握治超工作的运行情况。结合ETC门架信息，实现货车（大件运输车）运行轨迹查询，有助于一线执法人员查处普通货车驳载逃避超限检测、偷逃通行费、大件运输车不按规定时间、路线行驶等违法行为。

通过数据挖掘分析发现运行过程中出现的新情况和新问题，制定合理的调整方案和管理政策。对辖区内治超业务进行运行管理，对治超力量分布及业务运行、运行效率进行动态监管，对治超过程进行监督，及时纠正治超过程中的不合规和不合法行为。

（3）移动治超检测需求。实现大件运输车事前、事中和事后监管，利用科技治超手段，编制相关数据接收及监管接口规范文档，及时接收称重数据，并达到对高速移动治超车在高速公路行驶路线的跟踪和大件运输车事中的监管功能。

1.2 性能需求

（1）系统信息量需求。根据业务数据的数据量、存储需求和增长速度，按照4层7类构建数据要求，包括低数据量和低增长量的系统支持数据，一般数据量低增长量的外部关联数据、基础信息数据、治超检测数据和统计分析数据，一般数据量高存储量的超限许可数据，以及高数据量高增长量的车辆检测数据。

（2）系统可靠性需求。省级高速治超系统是实时在线的业务系统，必须具备7×24 h不间断运行能力，整个可用性A≥99.9%，MTBF（平均无故障工作时间）/MTBF+MTTR。

（3）系统并发性需求。支持在线并发1 000个实时设备点的数据接收能力。

（4）系统可用性需求。支持省级规模收费站货车监测完整性统计、及时性运行监测的业务需求。1 000个实时点的情况下，运行监测数据处理延时应少于10 min。

（5）系统响应性需求。系统一般业务操作响应时间约2～4 s，一般空间数据检索时间约3～6 s，大数据量综合分析小于30 s。

2 系统架构设计

治超数据系统设计遵循资源层、数据层、平台层和应用层四层架构（如图1所示）。

资源层：主要包括CPU/GPU计算资源、云服务器、云存储、云计算内存资源，为应用提供统一的计算和存储能力，同时建设安全系统，保证系统不受网络攻击与病毒侵害。

数据层：主要针对收费站点信息、设备状态信息、车辆轨迹信息、车辆超限信息、标准规则库等数据，建立统一的数据标准，实现对数据的统一管理、统一治理和共享交换。

平台层：主要包括资源管理平台、数据共享平台、计算分析平台、数据交换平台、一体化数字底座，实现资源通管、数据分析、数据可视的底座支持。

应用层：是治超数据中心的业务应用，主要包括车辆运行监控、超限业务监督、车牌标准库对比、重点车辆管理、治超专题分析、系统运维管理等应用功能。

3 系统外部运用设计

省级高速治超系统部署于省级网联中心，对上需要与部级治超系统进行数据交换，对下需要与区域/路段端节点进行数据交换（见图2）。具体流程如下所述：

系统里的上行数据主要为称重检测数据和称重图像数据。称重检测数据包括出、入口称重检测系统采集的出、入口称重检测数据，通过专网由收费站上传至省联网中心再上传至部联网中心，同时还应通过部级专线由收费站直接上传至部联网中心。称重图像数据包括出、入口称重检测系统采集的出、入口称重图像数据，通过专网上传至省联网中心。部联网中心将出、入口车辆称重检测数据通过部级专线及时推送至治超系统部级平台[1]。

系统下行数据主要为大件运输许可名单、严重违法失信超限超载运输当事人名单和大件运输许可名单。治超系统部级平台将大件运输许可名单、严重违法失信超限超载运输当事人名单等通过部级专线由部联网中心通过专网下发到省联网中心，由省联网中心下发到收费站。

4 系统内部设计

4.1 系统网络设计

系统网络按照GB 17859—1999、GA/T 1389—2017 的要求，遵循《联网收费系统省域系统并网接入网络安全基本技术要求》的相关规定，参照网络安全等级保护中在安全通信网络、安全区域边界及安全计算环境等方面的三级安全保护要求[2]，同时充分考虑外场设备的物联网属性，开展安全保护[3]。

4.2 系统数据架构设计

系统数据架构基于Hadoop架构进行设计，按照数据采集、数据存储计算、数据共享构建三层数据架构，构建统一数据管控平台，实现数据的统一治理、统一运用和安全共享。

数据采集部分采用Flume框架实现数据采集与解析；通过FTP文件方式实现对数据文件的采集，再通过Sqoop方式实现将数据库数据装载到HDFS文件系统。

计算存储服务采用HDFS文件系统提供统一的大数据存储；满足全量数据留存、资源的统一调度与管理和海量数据的批处理，支持流数据处理、复杂事件处理和高并发的指标级数据共享。

数据共享采用基于HTTP协议REST风格的OpenAPI完成同步处理与基于消息队列（MQ）完成异步处理，实现类SOA面向服务的架构体系。支持OAuth提供一个安全的、开放而又简易的授权协议。数据共享服务部署在集群环境中以应对高并发的访问请求，并实现集群的负载均衡。

统一平台管控采用MVC模式架构进行搭建，实现业务逻辑、数据、界面显示分离构造，并可实现统一数据管控基础下的用户交互需求个性化定制需求。

5 系统功能设计

系统功能设计包括重点货车运输运行监管、移动治超管理、高速货车大数据分析。

5.1 重点货车运输运行监管

利用高速公路治超入口出口数据，结合货车实时定位数据以及门架数据等，实现重点货车车辆有效监控对超限运输情况进行监督管理，及时发现超限违规运输行为；对于大件运输车辆等存在安全风险车辆在省内高速的运输行为监管，杜绝安全隐患。系统主要功能包括运行监控、数据查询和基础信息管理等功能模块。

（1）运行监控。通过以GIS地圖上以图标显示接入站点位置，标记已超限站点和未超限站点，并实时更新站点超限状况，站点超限量统计、站点搜索，站点详情包括站点信息、站点今日检测量、今日超限量、检测时间、站点实时视频、站点视频回放、站点检测数据及历史记录完成实时监控。电子围栏监控用来对禁入电子围栏进行监控以及设置，违规车辆进入电子围栏时进行预警提示，支持用户自定义禁入的区域、车辆、时间范围等。

（2）业务监督。通过平台可监控每个检测站的过车检测数据，包括车牌、车辆图片、短视频、总重、超限率、是否超限等基本信息。同时，平台从行政区域、时间、检测量、超限范围等多维度对检测站的检测情况、超限情况等业务情况进行统计分析。

（3）重点车辆管理。构建重点车辆管理功能，包括黑名单车辆、大件运输车辆等构建车辆信息库，车辆信息关联收费信息、治超信息、GPS信息等，对于重点车辆进行实时高效的管理，构建重点车辆名单库。

5.2 移动治超管理

移动治超管理主要包括完成与移动治超车前端系统对接，及时将称重移动监测数据、长宽高移动检测数据、现场采集图片等上传至省治超中心，并完成现场执法人员移动业务的数据查验和实时分析跟踪，并将上传至省中心的数据进行统计、查询、上传等业务管理。超限录入可以对线下执行的超限业务信息进行录入，包括车辆号码、车辆颜色、站点和车型等，可以进行上传照片信息操作和视频上传等操作。上传视频文件使用离线缓存方式上传。App支持拍摄视频超限数据录入。App还可以离线缓存可以后续上传。

5.3 高速货车大数据分析

大数据分析模块主要对积累的业务数据进行统计分析，目的是帮助管理人员发现积累的业务数据的规律，

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挖掘业务数据潜在的价值，进而辅助管理人员科学决策，合理安排人财物力、规范管理模式和提升工作效率。比如对超限比较严重的区域、线路和车辆重点关注。

（1）统计分析。使用通过称重设备检测的记录作为基础数据，对单位时间内通过道路上的某一地点或者某一路段实际参与交通的车辆数量进行统计分析。监管人员通过一张图可了解交通量整体情况，并可了解过去一段时间超限超载严重的区域和路段，方便作为重点超限超载监管对象。提供每个站点的详细过车检测数据，可通过条件筛选查询，包括时间、车牌号、是否超限、超限率等查询功能。

（2）专题分析。利用大数据分析技术，设备检测的记录作为基础数据，对各个区域或者路段的超限情况进行统计分析，方便管理人员对特定的专题情形进行重点监管。

（3）数据报表。定义关键指标，对于高速公路治超的关键业务处理过程和环节进行统计分析。入口劝返工作报表以高速公路入口称重检测数据和高速公路货车通行数据为基础，用各个高速公路入口的称重检测货车数量除以高速公路入口货车数量（利用高速公路货车通行数据计算），得到各高速公路入口通过称重检测设备的货车比例，对比例过低的站点进行提示，形成入口劝返车数据报表。超限站点报表以高速公路货车通行数据为基础，计算其中违法超限运输的货车数量（可以设置阈值去掉称重误差情况），提取并统计上述货车的通行记录，对各站点放入的违法超限运输货车数量/占比进行排名，对排名靠前的站点进行提示。

6 结语

通过高速治超数据系统设计技术，可完善治超数据采集，提高货车运行动态监测能力，完善线性业务应用，并提供数据综合处理分析能力，形成治超数据资产。该系统的建设，可有效地与其他系统进行数据共享，探索新型数据导向治超模式。

参考文献

[1]陈广辉. 江西省高速公路收费站入口称重检测治超系统[J]. 中国交通信息化， 2020（4）： 93-96.

[2]计算机信息系统安全保护划分准则： GB 17859—1999[S]. 北京：中国标准出版社， 1999.

[3]信息安全技术网络安全等级保护定级指南： GA/T 1389

—2017[S]. 北京：中国标准出版社， 2017.