蔣彬等

0 引言

隨著北京市交通事業(yè)的不斷發(fā)展，高速公路通行壓力不斷加大，總機(jī)動(dòng)車保有量超過559.1萬輛（2014年末），高速公路總里程接近1 000 km。在高速公路日常的養(yǎng)護(hù)管理中，發(fā)揮好車輛設(shè)備的使用效率，盡量減少對于道路通行能力的影響，是道路養(yǎng)護(hù)車輛設(shè)備使用的重要課題[1]。同時(shí)，高速公路承擔(dān)著大量的保障任務(wù)，加上極端天氣的影響，對高速公路養(yǎng)護(hù)應(yīng)急能力提出嚴(yán)峻的考驗(yàn)。在應(yīng)急搶險(xiǎn)、防汛除雪中，具備調(diào)動(dòng)車輛設(shè)備快速反應(yīng)、及時(shí)處置突發(fā)事件的能力，是對首都高速管養(yǎng)單位的重要要求。

基于上述情況，筆者所在單位提出建立“養(yǎng)護(hù)機(jī)械區(qū)域化動(dòng)態(tài)作業(yè)與應(yīng)急管理系統(tǒng)”的構(gòu)想，使用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，通過研發(fā)設(shè)備狀態(tài)傳感器、狀態(tài)分析器，結(jié)合GPS和3G網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)對車輛設(shè)備作業(yè)狀態(tài)的監(jiān)控、跟蹤、采集，根據(jù)狀態(tài)情況進(jìn)行合理的指揮調(diào)度和作業(yè)安排；通過數(shù)據(jù)的不斷積累，形成車輛設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)的“大數(shù)據(jù)”，結(jié)合日常管理，制定統(tǒng)計(jì)分析模型；通過有效的數(shù)據(jù)分析，促進(jìn)養(yǎng)護(hù)作業(yè)與設(shè)備、材料使用逐步趨于合理化，更好地支撐高速養(yǎng)護(hù)決策，為社會(huì)大眾提供更完善的高速出行服務(wù)。

截止目前，筆者所在單位與合作單位已共同完成了“養(yǎng)護(hù)機(jī)械區(qū)域化動(dòng)態(tài)作業(yè)與應(yīng)急管理系統(tǒng)”建設(shè)，研制完成除雪作業(yè)車、清掃車的狀態(tài)采集設(shè)備，建立了設(shè)施維修信息采集機(jī)制、指揮通信體系和司機(jī)識(shí)別體系。

1 系統(tǒng)開發(fā)背景

1.1 北京高速公路養(yǎng)護(hù)現(xiàn)狀

北京高速公路養(yǎng)護(hù)管理壓力大，僅筆者所在單位管養(yǎng)的高速公路就達(dá)近900 km（圖1），車輛設(shè)備1 000余臺(tái)套，其中車輛約390臺(tái)，日均上路作業(yè)車輛近200臺(tái)，日均上路行駛里程近2.5萬km。高速養(yǎng)護(hù)工作分為公司、管養(yǎng)中心、作業(yè)工段、作業(yè)人員4級管理模式，搶險(xiǎn)工作時(shí)因管理層級復(fù)雜，管理難度較大。

北京道路養(yǎng)護(hù)工作面臨車流量大、保障任務(wù)多、道路敏感度高等諸多問題。以2014年為例，從年初“兩會(huì)”、春節(jié)到世界葡萄大會(huì)、APEC會(huì)議、國慶65周年，重大活動(dòng)及重要節(jié)假日接連不斷，有保障任務(wù)的日期達(dá)到58天，全年防汛除雪備勤保障88天。道路養(yǎng)護(hù)工作面臨極大的壓力，養(yǎng)護(hù)工作不僅要及時(shí)到位，而且要最大程度地減少對交通的影響，這對養(yǎng)護(hù)車輛設(shè)備的使用管理、指揮調(diào)度都提出了極高的要求。

1.2 道路養(yǎng)護(hù)車輛設(shè)備管理的問題

在上述的現(xiàn)狀下，全面掌握道路養(yǎng)護(hù)作業(yè)狀態(tài)、及時(shí)調(diào)度作業(yè)車輛及機(jī)械、選擇性地發(fā)布養(yǎng)護(hù)信息顯得尤為重要。這樣可以為日常指揮調(diào)度車輛、指揮處理突發(fā)應(yīng)急事件和重要保暢任務(wù)中的養(yǎng)護(hù)作業(yè)提供決策依據(jù)；同時(shí)，可形成全面準(zhǔn)確的養(yǎng)護(hù)作業(yè)及設(shè)備運(yùn)行報(bào)告，方便養(yǎng)護(hù)作業(yè)及設(shè)備的管理；指揮中心可以通過全面監(jiān)控為社會(huì)大眾提供占路作業(yè)信息提示，更好地提供出行服務(wù)。北京市每天都有大量養(yǎng)護(hù)車輛在道路上作業(yè)，單車平均日行駛里程超過120 km，車輛及司機(jī)的日常使用記錄、車輛保養(yǎng)維護(hù)、司機(jī)工作情況、安全管理都是日常管理中的重要問題。

1.3 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

物聯(lián)網(wǎng)是指通過各種信息傳感設(shè)備實(shí)時(shí)采集需要監(jiān)控、連接、互動(dòng)的物體或過程中的信息，與互聯(lián)網(wǎng)結(jié)合形成的一個(gè)巨大網(wǎng)絡(luò)。其目的是實(shí)現(xiàn)物與物、物與人以及所有的物體與網(wǎng)絡(luò)的連接，方便識(shí)別、管理和控制，具體就是通過射頻識(shí)別（RFID）、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器、氣體感應(yīng)器等信息傳感設(shè)備，按約定的協(xié)議把任何物體與互聯(lián)網(wǎng)連接起來，進(jìn)行信息交換和通訊，以實(shí)現(xiàn)智能化識(shí)別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理[2]。簡而言之，物聯(lián)網(wǎng)就是“物物相連的互聯(lián)網(wǎng)”。

目前，國內(nèi)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在交通方面多用于技術(shù)檢測（如橋梁檢測）、交通運(yùn)輸（如G-BOS智慧運(yùn)營系統(tǒng)）等方向，對于更深層次的數(shù)據(jù)采集，尤其是高速養(yǎng)護(hù)方面的應(yīng)用尚處于空白階段。在北京，隨著交通通行要求和綠色交通要求的提高，勢必對影響交通的因素中車流、事故、特殊事件、養(yǎng)護(hù)事件等逐一進(jìn)行攻克，養(yǎng)護(hù)工作智能化、實(shí)時(shí)信息開放化將成為必然的發(fā)展趨勢，而物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)正好可以達(dá)到控制、開放、協(xié)調(diào)的養(yǎng)護(hù)管理作用。

2 養(yǎng)護(hù)車輛設(shè)備信息化管理系統(tǒng)介紹

利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，將養(yǎng)護(hù)車輛設(shè)備與電子信息技術(shù)、無線感應(yīng)檢測技術(shù)、GPS全球定位技術(shù)相結(jié)合，能夠?qū)⑷粘ｐB(yǎng)護(hù)作業(yè)及應(yīng)急處置調(diào)度指揮的實(shí)時(shí)監(jiān)測與作業(yè)記錄、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)完美地融合[3-4]?！梆B(yǎng)護(hù)機(jī)械區(qū)域化動(dòng)態(tài)作業(yè)與應(yīng)急管理系統(tǒng)”能夠?qū)崿F(xiàn)對道路各項(xiàng)養(yǎng)護(hù)施工作業(yè)情況的掌握，全面反映道路養(yǎng)護(hù)作業(yè)狀態(tài)，與作業(yè)車輛進(jìn)行實(shí)時(shí)通話，快速發(fā)布工作指令，實(shí)現(xiàn)養(yǎng)護(hù)車輛設(shè)備的動(dòng)態(tài)、科學(xué)、精細(xì)化管理。

2.1 系統(tǒng)建設(shè)目標(biāo)

系統(tǒng)建設(shè)預(yù)期主要解決3個(gè)層面、5個(gè)問題（圖2），形成指揮調(diào)度平臺(tái)。3個(gè)層面指的是領(lǐng)導(dǎo)決策層、管理執(zhí)行層、基礎(chǔ)操作層，覆蓋公司自上而下的管理層級；5個(gè)問題是決策數(shù)據(jù)的支持問題、資金消耗的去向問題、生產(chǎn)作業(yè)內(nèi)容的問題、工作完成效果的問題、具體操作內(nèi)容的問題。通過車輛設(shè)備狀態(tài)的收集、分析，計(jì)算出工作完成的情況，分析完成效果和消耗情況，為決策提供數(shù)據(jù)化的支持。

2.2 養(yǎng)護(hù)車輛設(shè)備信息化管理應(yīng)用架構(gòu)

基于道路養(yǎng)護(hù)動(dòng)態(tài)作業(yè)運(yùn)行期間的狀態(tài)監(jiān)控管理分析，結(jié)合道路作業(yè)現(xiàn)實(shí)業(yè)務(wù)要求，定制專業(yè)化的養(yǎng)護(hù)管理信息系統(tǒng)，形成養(yǎng)護(hù)設(shè)備互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)（圖3）。依托物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)全局掌控、統(tǒng)一指揮、監(jiān)控管理、智能調(diào)度、應(yīng)急處理、安全控制以及作業(yè)工作行為信息管理等服務(wù)；通過對車輛作業(yè)量、作業(yè)分布、完好率、物資耗用量等因素的綜合分析，對作業(yè)行為進(jìn)行優(yōu)化，形成最佳作業(yè)方法，達(dá)到最高作業(yè)效率，安全掌控作業(yè)行為，保證企事業(yè)作業(yè)成本及作業(yè)效率指標(biāo)最佳；并可通過與城市應(yīng)急指揮系統(tǒng)對接，將業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)與空間數(shù)據(jù)結(jié)合，進(jìn)行數(shù)據(jù)各個(gè)方面深層次的查詢、統(tǒng)計(jì)、分析，使決策者能從更高的角度全面、直觀地審視企業(yè)發(fā)展的態(tài)勢，提高統(tǒng)覽全局的決策能力，從而使決策分析更加信息化、科學(xué)化、合理化；同時(shí)，采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與GIS地圖相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)養(yǎng)護(hù)作業(yè)的情況、數(shù)量的實(shí)時(shí)掌握，形成公共服務(wù)數(shù)據(jù)，提供交通影響情況查詢，更好地提供出行服務(wù)。endprint

2.3 系統(tǒng)功能

2.3.1 作業(yè)監(jiān)控

建立基于GIS地圖的圖形顯示系統(tǒng)，將收集的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，在GIS地圖中反映路網(wǎng)內(nèi)養(yǎng)護(hù)工作情況，將清掃車（圖4）、除雪車（圖5）、水車、小貨車的工作狀態(tài)進(jìn)行分類，顯示車輛出勤、完成工作情況以及有效的工作時(shí)間和工作里程。如清掃車作業(yè)情況的“有效”體現(xiàn)，通過系統(tǒng)檢測得到當(dāng)前車輛作業(yè)狀態(tài)、當(dāng)日清掃用時(shí)、清掃作業(yè)里程、清掃路線。

2.3.2 車輛設(shè)備指揮調(diào)度

使用語音呼叫平臺(tái)、短信平臺(tái)、3G視頻技術(shù)將設(shè)備與GIS集合，在掌握作業(yè)狀態(tài)的同時(shí)實(shí)現(xiàn)指揮調(diào)度，對重點(diǎn)事件可見、可管（圖6），將車輛設(shè)備的垂直管理轉(zhuǎn)變?yōu)楸馄绞降墓芾恚嵘龖?yīng)急情況下的反映速度。

2.3.3 駕駛?cè)藛T管理

進(jìn)行養(yǎng)護(hù)作業(yè)車輛、人員綁定，形成設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)記錄、駕駛?cè)藛T考勤（圖7）、駕駛?cè)藛T工作量統(tǒng)計(jì)，在車輛信息中反映聯(lián)系人及聯(lián)系方式，編寫公司指揮中心與車載智能終端通信功能，進(jìn)行信息推送、點(diǎn)對點(diǎn)通信，實(shí)現(xiàn)調(diào)度聯(lián)動(dòng)。

2.3.4 設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)記錄

編制車輛養(yǎng)護(hù)工作統(tǒng)計(jì)報(bào)表，詳細(xì)記錄每臺(tái)車輛的運(yùn)行情況（圖8），具體到作業(yè)時(shí)間、行駛里程，并對每日、每月、每年工作情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2.3.5 工作量對比分析

以下屬管理單位為對比單元，按照不同車型的使用情況分類統(tǒng)計(jì)，進(jìn)行車輛設(shè)備使用效率對比（圖9），促進(jìn)設(shè)備使用管理，提高使用效率。

2.4 數(shù)據(jù)采集模塊

采用高精度傳感器、采集分析器、車載GPS模塊，在除雪車、清掃車、水車、小貨車等機(jī)械設(shè)備上采集作業(yè)狀態(tài)信息、作業(yè)量信息（如融雪劑、水以及清掃里程等）、駕駛?cè)藛T信息。感應(yīng)器、智能分析儀控制臺(tái)設(shè)備與車載GPS相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)工作狀態(tài)數(shù)據(jù)的傳遞。

2.4.1 智能調(diào)度終端采集

智能調(diào)度終端通過在車輛上加裝智能調(diào)度屏，連接GPS設(shè)備，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程指揮通信、人員識(shí)別。設(shè)備具有點(diǎn)對點(diǎn)通信、短信播報(bào)、身份識(shí)別功能。系統(tǒng)（包含視頻）與GPS系統(tǒng)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)GPS地圖上的一鍵撥號，信息群體推送，完善公司應(yīng)急指揮調(diào)度系統(tǒng)。終端具有身份識(shí)別功能，每位司機(jī)配備身份識(shí)別卡，驗(yàn)證、保存作業(yè)人員信息。

2.4.2 除雪設(shè)備采集

在除雪鏟、撒布器上布設(shè)感應(yīng)器和分析儀，用來采集除雪鏟工作狀態(tài)、施撒狀態(tài)、施撒寬度、面積、施撒量等數(shù)據(jù)（圖10）。除雪輪盤轉(zhuǎn)動(dòng)傳感器采集撒布機(jī)傳動(dòng)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)信息。傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)代表融雪劑進(jìn)入撒布的狀態(tài)；傳動(dòng)軸停止代表未撒融雪劑。

2.4.3 清掃設(shè)備

清掃車在掃刷、垃圾箱內(nèi)加裝感應(yīng)器和作業(yè)狀態(tài)分析器（圖11），識(shí)別作業(yè)狀態(tài)，同時(shí)收集車載垃圾信息。數(shù)據(jù)信息實(shí)時(shí)反映清掃車有效清掃距離，測算清掃路段垃圾量，最終形成道路衛(wèi)生狀態(tài)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

3 養(yǎng)護(hù)車輛設(shè)備信息化管理效果

經(jīng)過車輛互聯(lián)，在指揮中心形成完整的養(yǎng)護(hù)作業(yè)車輛、人員檢查監(jiān)督、應(yīng)急調(diào)度系統(tǒng)，實(shí)時(shí)掌握道路上的養(yǎng)護(hù)作業(yè)情況，監(jiān)督人員上路作業(yè)情況。通過B/S架構(gòu)系統(tǒng)，在各網(wǎng)絡(luò)地點(diǎn)實(shí)現(xiàn)作業(yè)情況的實(shí)時(shí)反映，為應(yīng)急保障、搶險(xiǎn)作業(yè)提供決策和指揮依據(jù)。建立作業(yè)情況的報(bào)表，對養(yǎng)護(hù)工作情況、效率進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。通過合理的安排與調(diào)度，可降低物資、人力消耗，使養(yǎng)護(hù)工作更加趨于合理化。掌握完整的作業(yè)信息，可以有選擇性地向社會(huì)大眾提供道路信息，更好地落實(shí)“科技高速、人文高速”的管理理念。具體表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

（1）在日常養(yǎng)護(hù)作業(yè)中，實(shí)現(xiàn)對全部養(yǎng)護(hù)作業(yè)的動(dòng)態(tài)監(jiān)控，全面掌握作業(yè)情況，收集除雪、清掃等作業(yè)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)作業(yè)過程的監(jiān)控、監(jiān)管，提高作業(yè)質(zhì)量，為養(yǎng)護(hù)決策提供依據(jù)。實(shí)現(xiàn)司機(jī)工作的統(tǒng)計(jì)管理，完善機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)記錄。

（2）在應(yīng)急搶險(xiǎn)工作中，全面掌握設(shè)備情況，更加準(zhǔn)確、有效地調(diào)度指揮車輛運(yùn)行。例如在“11.3”大雪中，設(shè)備調(diào)動(dòng)更準(zhǔn)確、及時(shí)、有效。

（3）實(shí)現(xiàn)手機(jī)終端軟件養(yǎng)護(hù)動(dòng)態(tài)情況查詢、指令發(fā)送，以及文字、圖像、語音的信息共享。

（4）提供更加完善的出行服務(wù)，系統(tǒng)建立后可快速實(shí)時(shí)地反映占路作業(yè)信息，與交通量線圈圖及收費(fèi)情報(bào)板相結(jié)合，可全面地為公眾提供道路信息，減少擁堵；同時(shí)也可更合理地安排、調(diào)整養(yǎng)護(hù)作業(yè)，使其對交通的影響降到最低。

4 結(jié)語

互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代日新月異，刷新著高速公路養(yǎng)護(hù)車輛設(shè)備管理的理念，運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)開發(fā)的“養(yǎng)護(hù)機(jī)械區(qū)域化動(dòng)態(tài)作業(yè)與應(yīng)急管理系統(tǒng)”，將使高速公路養(yǎng)護(hù)車輛設(shè)備管理從傳統(tǒng)管理方式向利用高新技術(shù)科學(xué)管理方式轉(zhuǎn)型。新技術(shù)通過對空間和時(shí)間上的精準(zhǔn)控制把分布在廣大地理空間上、歸屬相對分散的作業(yè)設(shè)備進(jìn)行統(tǒng)一管理，在實(shí)際作業(yè)中達(dá)到集權(quán)與分權(quán)相統(tǒng)一、調(diào)控與監(jiān)督相統(tǒng)一的目標(biāo)；在這種管理模式的轉(zhuǎn)化下，現(xiàn)代通信技術(shù)、感應(yīng)技術(shù)、數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)等新思維正帶領(lǐng)高速養(yǎng)護(hù)管理逐步進(jìn)入大數(shù)據(jù)時(shí)代，全面走上精細(xì)化管理的道路。

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