大数据管理平台在公路养护管理中的应用

陈彤、张小兵、刘春晖、沈永龙

（1.甘肃省定西公路事业发展中心，甘肃 定西 743000；2.甘肃省定西公路应急保障与路网监测中心，甘肃 定西 743000）

1 公路大数据平台概述

公路大数据平台是将路网中的公路、桥梁、隧道等基础设施要素统一到一个空间中，通过公路基础设施运行状态的全面感知、分析和利用，形成公路养护管理的决策支持系统。公路大数据管理平台开发和应用，将实现公路养护依靠主观经验向客观数据、科学决策转型，从而实现公路要素数字化、养护环节可视化、管理报表自动化、养护决策科学化，达到“数据驱动，科学决策，高效管理”的目标任务。

2 大数据管理平台在公路养护管理中的目的和技术现状

2.1 大数据管理平台在公路养护管理中的目的

通过平台建设，深化不同系统间集成应用，优化道路养护业务流程，充分发挥先进信息技术在公路养护管理中的作用，节省人力、物力和公路养护资金，提高资金利用效率和协同管理水平，实现公路养护由预防性养护依靠主观经验向客观数据、科学决策转型，达到公路养护“数据驱动、科学决策、高效管理”的目标。具体目标如下：一是养护项目实施全过程管理。实现公路养护项目的全过程信息化管理，包括：养护项目策划阶段、验收阶段及后评价阶段等，可实现对养护项目进行全过程的数据采集和可视化展示，并对养护项目实施过程中的相关信息进行收集和管理。二是养护工程信息快速查询。通过数据导入、数据采集等技术手段，将养护工程信息及时准确地录入平台，并实现对施工过程中的进度、质量和安全等信息的快速查询和统计分析。三是养护数据分析预测。通过对养护数据进行分析，提供智能分析功能，将路网运行状态信息及时、准确地反馈给决策者，为决策提供可靠的依据。四是养护项目计划智能生成。实现道路养护项目计划自动生成，通过可视化展示、多方案比选等功能，优化养护计划编制流程，并可根据实际情况进行动态调整。五是应急预案辅助决策。通过对应急预案进行辅助决策分析，提高应急响应能力及效率。六是养护资源信息共享。通过大数据管理平台将各种类型的公路基础信息进行整合、共享及动态更新，实现各业务系统之间的数据交互与资源共享。

2.2 大数据管理平台在公路养护管理中应用的技术现状

其一，公路养护管理要素数据很多，主要包括基础数据和动态数据，经过不同阶段的信息化发展，形成一个个信息孤岛，整合起来难度不小。其二，传统的公路养护管理观念影响大数据管理平台的推广和应用，要加大人员培训力度，学习养护管理先进理念，提高公路养护管理水平。其三，进一步提高公路大数据的应用水平。借助公路大数据，实现数据共享，分析公路实际情况，指导道路养护部门及时进行道路养护[1]。随着公路建设规模的不断扩大，公路养护管理工作也得到越来越多的重视。但是，由于我国目前在公路养护管理技术方面还存在一些问题，因此，为了进一步提高我国公路养护管理技术水平，推动我国公路事业的发展，必须对当前的养护管理技术进行全面的分析和研究。我国目前的公路养护管理技术大多以传统的“重建设、轻养护”为指导思想，而且在新材料、新工艺等方面发展得也相对较慢。虽然近年来我国在这方面有了一定发展，但是在实际应用中还是存在着很多不足之处。在我国的公路养护管理过程中，由于缺少科学合理的技术规范，使得养护管理工作一直处于粗放式发展阶段[2]。

3 公路养护管理中应用大数据管理平台的策略

3.1 公路养护管理大数据管理平台的功能设置

大数据管理平台主要包括9 大功能模块，分别是：党建管理、视频监控管理、基础管理、应急管理、养护管理、工程管理、数据分析、GIS 地图管理和系统管理功能模块。党建管理主要是对党建工作流程进行梳理，包括党员的注册、培训、管理以及党费收缴等；视频监控管理主要是对各单位的监控视频进行分类汇总，包括设备编号、地点名称、视频类型、清晰度等；基础管理主要是对各单位的基本情况进行统计和汇总，包括人员信息、资产信息和设备信息等；应急管理主要是对应急事件进行分类，包括事件种类、事件级别等；养护管理主要是对养护任务和项目进行统计和汇总，包括任务类别、养护类型和项目内容等；工程管理主要是对工程建设情况进行统计和汇总，包括工程进度、施工单位信息等；数据分析主要是对数据进行分类统计和汇总，包括基础数据的整理分析和综合评价；GIS 地图管理主要是对数据进行分析和处理，包括基础地图的制作、电子地图的生成等；系统管理功能模块主要是对数据进行分类管理和统计分析，包括数据维护、报表生成等。

3.2 公路养护管理大数据管理平台构建方案

3.2.1 功能架构方案

公路大数据管理平台是为实现公路建设、管理、养护、运营和服务等环节的信息化、数字化，建立集“数据采集、数据应用”于一体的综合集成应用系统，为公路建设管理提供决策支持。它的建设目标是将公路养护管理内各业务领域的信息资源进行整合，并以公路行业大数据为基础，实现对公路行业各种业务信息的集中采集、集中存储和集中管理，建立统一的公路大数据管理平台，通过对各业务信息系统中的数据进行分析和挖掘，为公路养护管理部门提供决策支持服务。该平台采用统一的业务逻辑框架和标准接口设计，能够较好地兼容现有各业务系统，总体功能架构图如图1 所示[3]。

图1 总体架构图

3.2.2 应用架构

应用架构如图2 所示。

图2 应用架构图

3.2.3 体系架构方案

系统的设计基于J2EE 技术架构，该平台的主要目标是以大数据技术为支撑，实现数据采集、数据分析等功能，搭建一个高效的公路大数据管理平台，提高公路经济的服务质量。基于公路大数据管理平台的技术架构，可以划分以下三个层次：基础设施层、数据层和应用层。基础设施层是公路大数据管理平台的基础，包括信息网络和数据中心。信息网络包括通信网、信息网和互联网，为平台提供稳定、可靠的信息网络传输环境。数据层是指数据库，主要负责处理海量数据，包括公路行业和社会经济等各个方面的信息。应用层是指应用服务系统，包括门户、展示系统和管理系统等。

3.2.4 网络拓扑

硬件方案：系统建设应用软件运行在物理服务器的Windows 操作系统上，系统采用两台web 服务器、两台数据库服务器、一台代理服务器。实现双机互备，确保网络安全。软件方案：综合统一管理平台用到的软件原则上采用稳定性较高的开源平台进行处理，包括数据库和中间件服务器以及负载均衡服务器。数据库方案：大数据管理平台支持多种数据库，在条件允许的情况，可优先采用Oracle 以及SQL Server 数据库，若预算不足，可采用Mysql 数据库。系统应用模式：考虑到系统与用户的交互性以及与其他系统的集成问题，原则上所有的功能模块都采用B/S模式。针对无法采用B/S 模式，需要部署在pc 上的模块单独针对性处理。

3.3 主要创新点

其一，初步转变传统公路养护管理模式，实现传统要素驱动向创新驱动转变，达到公路要素数字化、养护环节可视化、管理报表自动化、养护决策科学化。其二，深化不同系统间集成应用，优化道路养护业务流程，实现材料出入库、数据统计分析等过程的闭环管理，充分发挥系统在道路养护管理中的核心作用。其三，增强生产现场和道路现场的动态监控与管理能力，提升养护生产和路网运行效率，提高协同管理水平。

4 公路养护管理应用大数据管理平台的效益

公路大数据管理平台的建成进一步优化公路经济资源，使养护单位有利于作出科学合理的、正确的决策，从而促进公路养护单位获得良好的经济效益和社会效益。

4.1 经济效益

一是直接经济效益。大数据管理平台运行以后，启动道路监控实施24 小时不间断巡查，值班人员在应急指挥中心直接查看道路运行情况，巡查人员通过系统配套的手机APP，扫描桥隧二维码，巡查结果直接上传系统，形成巡查结果报表，提升巡查效率，减少人机料使用，前后对比，道路巡查直接节约人工费40%、机械油料费30%，节约办公耗材90%，全年可以节约经费60 万元。二是间接经济效益。系统的成功实施可以为管理层的决策提供重要的支持和帮助，有效地存储历史数据可以促进未来的管理，并大大降低行政成本。例如，通过材料管理模块，实现养护生产材料的进、销、存跟踪管理，有效杜绝材料购销中的不规范和使用中的浪费。

4.2 社会效益

4.2.1 促进公路资源的优化

通过建立材料管理、机械车辆管理、档案管理和OA 办公等基础管理系统，从而实现对养护生产材料的进、销、存管理，对机械车辆跟踪定位、油耗和维修管理；通过管理系统能够加强对道路、桥梁、隧道和涵洞的基本管理，在建立管理系统的基础上，对道路、桥梁、隧道和涵洞的相关信息实现即时查询、调阅和修改。基础管理功能模块能够指导基本信息的分级分权限维护，从而实现对各项基础工作动态的实时掌握，为各项基础管理工作提供决策依据，实现材料管理精细化、车机管理智能化、档案管理数字化、日常办公规范化、路况数据即时化的目标。

4.2.2 降低公路经济的运营风险

公路大数据管理平台通过对公路基础数据的高效采集，可以为公路行业提供科学合理的决策依据，对提高公路行业的运营效率、降低运营风险有积极的作用。公路大数据管理平台可以对公路养护管理进行科学合理的规划设计，对公路养护管理情况进行全面了解，为管理决策提供科学的依据。

4.2.3 提高公路经济的服务质量

大数据管理平台正式投入使用后，不断依托互联网、云计算、大数据、空间地理信息等新一代信息技术，以国家公路技术状况评定标准及公路养护相关技术规范等为依据，结合公路养护实际，以提高信息化管理水平为核心，逐步加强完善了党建活动管理系统、日常信息管理系统、养护工程施工管理系统、路网监控管理系统、应急抢险管理系统建设，科学整合支配全中心人、车、物、事、财等信息资源，既全面支撑智慧公路的发展，又有力保障“工作要求标准化、工作流程科学化、工作落实精细化”的管理要求。

5 结语

公路养护管理是一项业务面广、技术性强的工作，养护管理质量的高低直接影响到公路服务性能的发挥，而采用先进的技术手段及科学的养护管理方法，不仅可以提高公路养护管理水平，而且可以获得巨大的社会效益。根据公路养护管理的特点来进行大数据管理平台的构建可以有效提升公路养护管理的效果。本文对公路养护管理大数据管理平台构建的目标和技术现状进行分析，从而给出大数据管理平台的构建策略，并对大数据管理平台为公路养护管理带来的效益进行分析。可以发现通过大数据管理平台可以保证公路养护管理的质量，提高公路养护管理的经济效益和社会效益。