數(shù)據(jù)可視化技術(shù)在南京隧橋管理中的實(shí)踐應(yīng)用

索春婷

摘 要：本文首先分析南京隧橋大數(shù)據(jù)綜合調(diào)度可視化系統(tǒng)工程的概況及背景，闡述可視化技術(shù)的重要性;其次，闡述大數(shù)據(jù)可視化在設(shè)計(jì)應(yīng)用中的技術(shù)及流程;再次，通過對(duì)可視化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，闡述其模塊類型和使用價(jià)值;最后，總結(jié)大數(shù)據(jù)可視化系統(tǒng)在交通工程管理中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)和未來發(fā)展前景，以推動(dòng)現(xiàn)代化科技交通質(zhì)量的提升。

關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)可視化;南京隧橋;管理

中圖分類號(hào)：U495文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：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(yīng)用數(shù)據(jù)化技術(shù)，是時(shí)代發(fā)展和社會(huì)進(jìn)步的必然要求。南京隧橋大數(shù)據(jù)綜合調(diào)度可視化系統(tǒng)主要是將數(shù)據(jù)可視化技術(shù)與其他相關(guān)技術(shù)相結(jié)合建設(shè)出的一套隧道管養(yǎng)運(yùn)營(yíng)綜合監(jiān)管大屏幕展示系統(tǒng)，用于日常隧道管養(yǎng)運(yùn)營(yíng)監(jiān)控、特殊時(shí)期專題監(jiān)控、突發(fā)事件應(yīng)急指揮，為隧道管養(yǎng)運(yùn)營(yíng)及城市交通管理提供決策支持。而如何將數(shù)據(jù)可視化技術(shù)應(yīng)用于南京隧橋管理是本文探討的主要問題。

1 工程概況及數(shù)據(jù)可視化應(yīng)用的必要性

1.1 南京隧橋項(xiàng)目簡(jiǎn)介

南京城建隧橋經(jīng)營(yíng)管理有限公司為南京市重點(diǎn)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和管理單位，管理隧道數(shù)量多達(dá)24條，現(xiàn)有業(yè)務(wù)系統(tǒng)包括隧道機(jī)電設(shè)備集控系統(tǒng)、視頻巡檢系統(tǒng)、車流量大數(shù)據(jù)系統(tǒng)、隧道結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和綜合養(yǎng)護(hù)管理系統(tǒng)共五大系統(tǒng)。同時(shí)，在這些系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，該公司還開發(fā)出基于數(shù)據(jù)可視化的管養(yǎng)系統(tǒng)。

首先，數(shù)據(jù)可視化硬件平臺(tái)系統(tǒng)，包含屏體、拼接控制器、支架等硬件模塊。新建的監(jiān)管中心大屏幕規(guī)模為：中間主屏為5 m×16 m拼接屏，兩側(cè)側(cè)屏為5 m×6 m拼接屏，單屏采用長(zhǎng)121.76 cm、寬68.49 cm的液晶屏，分辨率為1 920×1 080，兩側(cè)側(cè)屏可與主屏一起作為一個(gè)完整屏幕使用，這是可視化技術(shù)得以應(yīng)用的主要媒介。

其次，數(shù)據(jù)可視化系統(tǒng)軟件平臺(tái)，通過B/S架構(gòu)，不依賴硬件環(huán)境[1]，系統(tǒng)以點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的超高分辨率展示可視化的場(chǎng)景，還可實(shí)現(xiàn)移動(dòng)控制終端對(duì)大屏幕顯示畫面的同步控制、多屏互動(dòng)、大屏場(chǎng)景的業(yè)務(wù)聯(lián)動(dòng)、逐級(jí)鉆取。

最后，數(shù)據(jù)可視化展示專題及其他相關(guān)的輔助功能。系統(tǒng)通過可視化系統(tǒng)建設(shè)，直觀、全面、多維度地展示全隧道的平臺(tái)運(yùn)行狀態(tài)，輔助運(yùn)維管理人員以最直接的圖形化數(shù)據(jù)迅速掌握各個(gè)運(yùn)行指標(biāo)，開展隧道的運(yùn)維保障、調(diào)度指揮和決策工作。

1.2 數(shù)據(jù)可視化應(yīng)用的必要性

1.2.1 隧橋管理效率需求高。隨著城市規(guī)模不斷擴(kuò)大，城市居住人口及機(jī)動(dòng)車保有量也都不斷增加，交通擁堵已經(jīng)成為中國(guó)城市發(fā)展的一大瓶頸。而

數(shù)據(jù)可視化系統(tǒng)能提高隧道交通運(yùn)行效率、道路網(wǎng)的通行能力，并調(diào)節(jié)市民的交通出行，滿足其出行需求。

1.2.2 數(shù)據(jù)分析壓力大。隧橋公司負(fù)責(zé)對(duì)城市隧道交通的各類異常事件進(jìn)行處置，處置效率對(duì)交通的影響之大顯而易見。本公司管轄內(nèi)的隧橋數(shù)量較多，大量數(shù)據(jù)會(huì)增加工作壓力。

采用大數(shù)據(jù)計(jì)算技術(shù)，借助海量數(shù)據(jù)，使用專門的分析主題和對(duì)數(shù)據(jù)的深入挖掘，能夠幫助隧橋交通管理部門和指揮員深入了解車輛、駕駛員行為，預(yù)測(cè)交通趨勢(shì)，對(duì)交通異常事態(tài)做到提前發(fā)現(xiàn)、提前預(yù)防、提前處理，以提高各類事件的指揮調(diào)度處置效率。

1.2.3 交通管理政策需求。黨的十八大以來，隧橋公司響應(yīng)國(guó)家號(hào)召，建設(shè)服務(wù)型的大數(shù)據(jù)綜合調(diào)度可視化系統(tǒng)，從而提高交通管理服務(wù)水平，為廣大群眾出行提供便利的服務(wù)。在加強(qiáng)監(jiān)管力度，減少交通事故;改善交通秩序，提高通行能力;提高管理水平，提供優(yōu)質(zhì)服務(wù)的目標(biāo)指引下，應(yīng)用數(shù)據(jù)可視化技術(shù)具備服務(wù)價(jià)值。

2 南京隧橋數(shù)據(jù)可視化技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域

2.1 隧道管理、養(yǎng)護(hù)數(shù)據(jù)集成

五大類系統(tǒng)涉及各類結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)庫有多種關(guān)系型數(shù)據(jù)庫、非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫、歷史數(shù)據(jù)庫。因此，該技術(shù)能實(shí)現(xiàn)快速?gòu)母飨到y(tǒng)調(diào)取所需數(shù)據(jù)，從而為隧道管養(yǎng)運(yùn)營(yíng)綜合監(jiān)管大屏幕展示系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)支撐。同時(shí)，各類系統(tǒng)的數(shù)據(jù)互通也為管養(yǎng)工作所需求的數(shù)據(jù)帶來了多元性和更多可能性，不同信息的相互組合將產(chǎn)生更多的情景方案，依靠數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)，滿足日常的管養(yǎng)需求。

2.2 建立了隧道狀態(tài)評(píng)價(jià)模型

將隧道相關(guān)設(shè)備設(shè)施狀況、隧道交通狀況、隧道結(jié)構(gòu)健康狀況等因素納入隧道狀態(tài)評(píng)價(jià)模型，實(shí)時(shí)全面地反映隧道狀態(tài)。例如，能實(shí)時(shí)捕捉隧道內(nèi)的車輛視頻，利用車輛識(shí)別等技術(shù)來判斷一定時(shí)間段內(nèi)的過車數(shù)量，最后以排名的方式予以展示。若發(fā)現(xiàn)隧道擁堵，能主動(dòng)推送擁堵信息。

2.3 建立了大數(shù)據(jù)分析可視化系統(tǒng)

對(duì)長(zhǎng)期積累的隧道運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)進(jìn)行大數(shù)據(jù)分析，并在超高分辨率上對(duì)數(shù)據(jù)分析結(jié)果進(jìn)行展示，為隧道管養(yǎng)運(yùn)行及城市交通管理提供決策支持。

2.4 建設(shè)大屏幕展示系統(tǒng)

本項(xiàng)目通過一個(gè)支持超高分辨率、具有豐富組件庫、可提供豐富多樣的數(shù)據(jù)表達(dá)方式，以及支持三維展示、GIS服務(wù)的大屏幕展示平臺(tái)[2]，構(gòu)建起具備集中監(jiān)控、統(tǒng)一管理、綜合分析等功能的隧道管養(yǎng)運(yùn)營(yíng)綜合監(jiān)管大屏幕展示系統(tǒng)，可以根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)景配置多套界面，以滿足日常監(jiān)管、主題監(jiān)管、應(yīng)急指揮等不同需求。同時(shí)，還可以快速移植到PC電腦和移動(dòng)手機(jī)上，形成大屏幕、PC電腦、移動(dòng)手機(jī)的三終端一體化解決方案。

利用多種不同的服務(wù)器來支撐大屏幕顯示系統(tǒng)，主要包括場(chǎng)景展示服務(wù)器、應(yīng)用服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、流媒體服務(wù)器、RTSP視頻流提取服務(wù)器和圖像識(shí)別服務(wù)器六個(gè)部分。

3 數(shù)據(jù)可視化技術(shù)在具體應(yīng)用中的性能

3.1 可視化系統(tǒng)的綜合功能

可視化系統(tǒng)通過對(duì)相應(yīng)交通數(shù)據(jù)進(jìn)行整合，使用圖表的形式將當(dāng)前交通擁堵情況、事故告警信息以及各區(qū)車輛遷徒情況以可視化的形態(tài)展示給工作人員。

第一，整合了原有的多個(gè)獨(dú)立的信息系統(tǒng)，統(tǒng)一顯示在隧橋可視化系統(tǒng)中，方便管理人員/日常維護(hù)人員加強(qiáng)管理和維護(hù)。隧橋可視化系統(tǒng)主界面左側(cè)為“子系統(tǒng)界面”，通過切換標(biāo)簽頁可對(duì)每個(gè)子系統(tǒng)進(jìn)行切換，選擇子系統(tǒng)后界面會(huì)顯示出當(dāng)前系統(tǒng)內(nèi)相應(yīng)設(shè)備的運(yùn)行情況和各項(xiàng)檢測(cè)數(shù)據(jù)的指標(biāo)。

第二，隧道建設(shè)、綜合狀態(tài)信息。通過隧道線的線型、顏色，反映當(dāng)前隧道的狀態(tài)，即運(yùn)行、規(guī)劃或建設(shè)中。通過百分比圖標(biāo)和顏色標(biāo)識(shí)，反映當(dāng)前隧道的整體運(yùn)行狀態(tài)及健康度評(píng)分。

第三，視頻監(jiān)控信息。通過視頻窗口，能清晰地顯示隧道出入口監(jiān)測(cè)點(diǎn)的監(jiān)控視頻，并將視頻資源進(jìn)行分級(jí)管理，支持點(diǎn)、線、面查詢，可以快速調(diào)閱。

第四，針對(duì)交通管理進(jìn)行綜合信息整合。通過數(shù)據(jù)可視化技術(shù)能顯示擁堵指數(shù)、平均車速、日過車輛、日違章量等指數(shù)信息，并利用報(bào)警單號(hào)、類型、報(bào)警時(shí)間、地點(diǎn)等信息精準(zhǔn)定位交通事故。

第五，整合隧橋交通流量信息，對(duì)車輛遷徙、排名等信息進(jìn)行整合和顯示，對(duì)隧橋進(jìn)行車流量監(jiān)控，并評(píng)價(jià)流量等級(jí)。

3.2 其他專題模塊性能分析

3.2.1 交通管理模塊。交通管理模塊主要包括以下幾方面的子模塊。首先，交通擁堵專題分析模塊。針對(duì)隧道內(nèi)交通狀況復(fù)雜多變的特點(diǎn)，可視化系統(tǒng)專門定制開發(fā)了交通擁堵專題分析界面。此界面能實(shí)時(shí)展示出各個(gè)隧道的擁堵排名、擁堵程度及擁堵路段，按照配置的時(shí)間周期自動(dòng)對(duì)各個(gè)隧道擁堵指數(shù)進(jìn)行排名，并且將擁堵點(diǎn)視頻和異常信息的視頻自動(dòng)推送到大屏界面進(jìn)行顯示，極大地縮短了工作人員排查擁堵原因的時(shí)間，并使其及時(shí)全面地掌握隧道交通狀況，從而采取正確的措施緩解交通擁堵狀況。

其次，隧道內(nèi)視頻模塊。隧橋內(nèi)視頻監(jiān)控界面能讓工作人員全方位地掌握隧道內(nèi)攝像頭的分布及所有監(jiān)控點(diǎn)視頻監(jiān)控的信息，從而清晰明了地掌握隧道內(nèi)交通通行情況。

最后，隧道內(nèi)交通信號(hào)燈狀態(tài)模塊。隧橋內(nèi)交通信號(hào)燈狀態(tài)監(jiān)控界面能夠讓工作人員及時(shí)掌控信號(hào)燈的狀態(tài)，當(dāng)遇到交通擁堵或者突發(fā)事件時(shí)，能及時(shí)調(diào)整信號(hào)燈狀態(tài)，進(jìn)而緩解交通壓力。

3.2.2 交通安全防范模塊。交通安全防范模塊主要包括以下幾方面的子模塊。首先，汛期專題分析模塊。針對(duì)夏季高溫和汛期多雨的特點(diǎn)，可視化系統(tǒng)專門定制開發(fā)了汛期專題分析界面，能在汛期到來時(shí)全面掌控防汛救汛設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、資源分布狀態(tài)，并及時(shí)獲取當(dāng)前汛情以及未來汛情趨勢(shì)等信息，從而有效應(yīng)對(duì)汛期可能發(fā)生的事件。此界面主要展示了防汛救汛期間重點(diǎn)關(guān)注的部分，包括水泵系統(tǒng)和供電系統(tǒng)設(shè)備的運(yùn)行情況及關(guān)鍵數(shù)據(jù)指標(biāo)、緊急救援物資人員車輛的分布及數(shù)量、天氣降雨量統(tǒng)計(jì)以及重點(diǎn)易積水區(qū)域重點(diǎn)監(jiān)控等。

其次，交通信號(hào)燈和緊急電話狀態(tài)監(jiān)控模塊。該模塊顯示隧道內(nèi)交通信號(hào)燈、攝像頭、緊急電話分布的位置和實(shí)時(shí)狀態(tài)，讓工作人員及時(shí)掌控信號(hào)燈和緊急電話的相關(guān)信息，當(dāng)遇到交通或突發(fā)事件時(shí)，能通過電話機(jī)位置預(yù)判事故發(fā)生地點(diǎn)，并通過電話機(jī)和廣播的方式及時(shí)告知群眾應(yīng)急措施或逃生線路，有效減少交通事故的影響，避免人員傷亡事故的出現(xiàn)。

再次，風(fēng)機(jī)狀態(tài)監(jiān)控模塊。隧橋內(nèi)風(fēng)機(jī)狀態(tài)監(jiān)控界面能顯示隧道內(nèi)風(fēng)機(jī)、風(fēng)扇分布的位置和啟停狀態(tài)，當(dāng)風(fēng)機(jī)風(fēng)扇出現(xiàn)故障后，能及時(shí)發(fā)現(xiàn)并進(jìn)行檢修。

最后，消防狀態(tài)監(jiān)控模塊。隧橋內(nèi)消防狀態(tài)監(jiān)控界面能夠顯示隧道內(nèi)手動(dòng)報(bào)警按鈕、消防栓按鈕、雙波長(zhǎng)探測(cè)器等消防設(shè)備分布的位置和狀態(tài)，讓工作人員了解消防設(shè)備狀態(tài);當(dāng)火災(zāi)發(fā)生時(shí)，監(jiān)控界面能夠及時(shí)地定位到火災(zāi)信號(hào)，能夠準(zhǔn)確和及時(shí)地確定險(xiǎn)情發(fā)生的位置及類型，從而及時(shí)采取有效的應(yīng)對(duì)措施。

4 結(jié)語

此次南京隧橋工程所應(yīng)用的數(shù)據(jù)可視化技術(shù)，能夠?yàn)殚_展交通管理和安全防范工作起到智能高效的促進(jìn)作用。在隧橋的數(shù)據(jù)可視化管理過程中，能夠形成一張透明的網(wǎng)絡(luò)，通過人機(jī)操作界面進(jìn)行統(tǒng)籌管理，不僅有助于交通信息收集和調(diào)配，也能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)，并采取解決規(guī)避措施。從該技術(shù)在系統(tǒng)中應(yīng)用的質(zhì)量上來看，其為系統(tǒng)提供了性能優(yōu)化和細(xì)節(jié)全面精準(zhǔn)的服務(wù)，從而促使隧橋在交通網(wǎng)絡(luò)中呈現(xiàn)出更加豐富的職能，促進(jìn)城市交通管理工作的發(fā)展。

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