基于阿里云的公路交安設(shè)施管理系統(tǒng)設(shè)計

楊亮　閆凱旋

摘 要：運用網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)對交通安全設(shè)施進行實時管理，是保障交通安全高效運行的重要手段，對于避免交通事故、降低交通擁堵、提升出行者滿意度有重要意義。文章提出了一種基于阿里云的公路交安設(shè)施管理系統(tǒng)，借助WebGis及BIM技術(shù)，將交安設(shè)施屬性數(shù)據(jù)和空間數(shù)據(jù)有機結(jié)合，提供交安設(shè)施信息查詢、空間可視化及管理與養(yǎng)護3個功能，使得管理更加方便快捷、形象直觀。

關(guān)鍵詞：阿里云;交通安全設(shè)施;管理系統(tǒng);WebGis;BIM

0 ? 引言

截至2020年年底，我國公路總里程477.35萬公里，然而交安設(shè)施信息仍存在一數(shù)多源、數(shù)據(jù)冗余等問題，以紙質(zhì)臺賬為主，亟需提高數(shù)字化程度[1]。近年來，隨著通信技術(shù)、智能交通系統(tǒng)及物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的迅猛發(fā)展，使得構(gòu)建公路交安設(shè)施管理系統(tǒng)成了可能。

公路交安設(shè)施管理系統(tǒng)研究方面，美國及歐洲一些發(fā)達國家一直處于世界前列。早在1993年，美國就提出了ITS體系結(jié)構(gòu)，并將交通信息系統(tǒng)（ATIS）視為其中的重要組成[2]。歐洲許多國家也在20世紀(jì)末建立了路政設(shè)施信息監(jiān)測維護系統(tǒng)，如意大利的TANA系統(tǒng)，英國的NGDF系統(tǒng)[3]。德國、日本、荷蘭也在21世紀(jì)初構(gòu)建了類似的系統(tǒng)，既確保了交通的高效與安全運行，也帶來了巨大的社會效益。我國在這方面起步較晚但發(fā)展迅速，交通運輸部于2017年頒布了“推進智慧交通發(fā)展行動計劃”，將交通信息的采集與管理技術(shù)納入重點發(fā)展目標(biāo)。2019年，連云港搭建了交安設(shè)施管理平臺，廣安、鷹潭也分別于2018年、2019年開始實施NB-IOT智慧交安設(shè)施項目的建設(shè)工作。

目前，交安設(shè)施管理系統(tǒng)尚處于會計式管理階段，設(shè)施的空間分布、種類及工作狀態(tài)等尚未納入計算機管理范疇且空間可視化效果差。據(jù)此，本文借助WebGis及BIM技術(shù)，將交安設(shè)施屬性數(shù)據(jù)和空間數(shù)據(jù)有機結(jié)合，基于阿里云搭建公路交安設(shè)施管理系統(tǒng)，通過空間信息交互式查詢，使得交安設(shè)施的管理更加方便快捷、形象直觀。

1 ? 總體設(shè)計

公路交安設(shè)施管理系統(tǒng)主要由4個層次及兩個服務(wù)體系構(gòu)成。4個層次指訪問層、網(wǎng)格層、服務(wù)層及持久層，兩個服務(wù)體系指安全體系及標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系。所述4個層次及其功能分別為：（1）訪問層。負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)庫訪問，可訪問數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、二進制文件、文本文檔及XML文檔，實現(xiàn)數(shù)據(jù)表的Select（查詢），Insert（插入），Update（更新），Delete（刪除）。本系統(tǒng)設(shè)置了PC端、移動端、采集車等多個信息獲取渠道。（2）網(wǎng)絡(luò)層。連接前端采集與后臺數(shù)據(jù)分析，采取阿里云傳輸NAT網(wǎng)關(guān)管理公網(wǎng)IP，利用負(fù)載均衡避免單點故障，同時使用阿里云ECS云服務(wù)器的彈性計算降低IT成本。（3）服務(wù)層。對采集的各種數(shù)據(jù)信息進行留存、統(tǒng)計及分析，由各種業(yè)務(wù)應(yīng)用模塊組成，為業(yè)務(wù)人員提供豐富的業(yè)務(wù)應(yīng)用服務(wù)。（4）持久層。供數(shù)據(jù)存儲調(diào)用，利用阿里云成熟的數(shù)據(jù)庫技術(shù)、云數(shù)據(jù)庫MySQL版等，可滿足業(yè)務(wù)需求，同時隨著業(yè)務(wù)量增加可隨時購買增加新數(shù)據(jù)庫。

兩個服務(wù)體系及其功能分別為：（1）安全體系。主要包括信任服務(wù)、基本安全保護、故障恢復(fù)和容災(zāi)等安全系統(tǒng)。為保障網(wǎng)絡(luò)傳輸以及主機端數(shù)據(jù)安全，分別采用網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)腟SL證書及阿里云安全中心以保障數(shù)據(jù)信息安全。（2）標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系。標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范支撐體系是確保整個系統(tǒng)成功實施的軟因素。必須遵循國家和行業(yè)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，通過科學(xué)合理的應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，也可降低實施的難度和成本。

2? 系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫設(shè)計

系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫源于交安設(shè)施檢測器并服務(wù)于模型應(yīng)用，主要包含交安設(shè)施數(shù)據(jù)庫及業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫。公路安全設(shè)施數(shù)據(jù)庫包括設(shè)施類別、所屬路線、具體樁號、問題類別等。交通安全設(shè)施主要包含標(biāo)志、標(biāo)線、護欄、防撞設(shè)施、誘導(dǎo)設(shè)施、防眩設(shè)施、隔音板、電子板等，可劃分為區(qū)段類交通安全設(shè)施和點類交通安全設(shè)施，具體信息如表1和表2所示。

業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫包括保修缺損巡查數(shù)據(jù)庫、缺損巡檢文件數(shù)據(jù)庫、保修養(yǎng)護通知單數(shù)據(jù)庫以及工程計量單和養(yǎng)護通知單。業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫根據(jù)系統(tǒng)日常管養(yǎng)流程進行設(shè)計，嚴(yán)格遵守巡查、保修、驗收審核等閉合流程。系統(tǒng)后期跟進業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫生成各種統(tǒng)計報表，便于管理者對交安設(shè)施管理做全面的評估，為養(yǎng)護單位工程量結(jié)算提供合理的依據(jù)，具體信息如表3所示。

3 ? 網(wǎng)絡(luò)設(shè)計

本系統(tǒng)采用阿里云網(wǎng)絡(luò)高可用架構(gòu)。該架構(gòu)提供業(yè)務(wù)分發(fā)、彈性擴展、多可用區(qū)部署等功能。在此基礎(chǔ)上，使用負(fù)載均衡SLB（Server Load Balancer）對多臺云服務(wù)器ECS進行流量分發(fā)，可擴展應(yīng)用系統(tǒng)對外服務(wù)能力、消除單點故障，提升應(yīng)用系統(tǒng)的可用性。

通過自定義鏡像，可以迅速復(fù)制出相同應(yīng)用部署的云服務(wù)器ECS實例，之后將實例添加到SLB后端服務(wù)器組中，實現(xiàn)業(yè)務(wù)高可用。SLB可以同時配置4層和7層監(jiān)聽，及輪循、加權(quán)輪循、加權(quán)最小連接數(shù)等多種算法，合理分配后端ECS計算資源。本系統(tǒng)采用云數(shù)據(jù)庫RDS（Relational Database Service），針對高并發(fā)場景進行特殊優(yōu)化，同時引入線程池、并行復(fù)制、隱含主鍵等功能保證系統(tǒng)持續(xù)穩(wěn)定和高吞吐。云數(shù)據(jù)庫CloudDBA具有完備的性能監(jiān)控數(shù)據(jù)，實時監(jiān)控實例硬件使用指標(biāo)、慢SQL，并給出各種優(yōu)化建議，可幫助用戶快速定位并解決問題。

系統(tǒng)的PC端采用通用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，利用SSL證書、云安全中心、堡壘機、云防火墻等多種形式保障數(shù)據(jù)安全，同時提高系統(tǒng)實用性，擺脫自建服務(wù)器本地網(wǎng)絡(luò)訪問數(shù)據(jù)的限制。系統(tǒng)的智能移動終端采用4G/5G網(wǎng)絡(luò)訪問。移動終端巡查系統(tǒng)使用的Android 手機App巡檢模式。

4 系統(tǒng)應(yīng)用的實現(xiàn)

本文提出的基于阿里云的公路交安設(shè)施管理系統(tǒng)可實現(xiàn)交安設(shè)施的信息查詢、交安設(shè)施空間可視化平臺搭建及交安設(shè)施管理與養(yǎng)護3個方面的功能。交安設(shè)施信息查詢基于BIM技術(shù)實現(xiàn)，可在模型中展現(xiàn)不同道路上的交安設(shè)置位置、類型、完好情況等，用戶漫游時在模型上點擊需要查看的交安設(shè)施可以查看其詳細的信息，包括交安設(shè)施的類型、位置、規(guī)格、外觀、安裝時間、生產(chǎn)廠家、養(yǎng)護歷史等，也可查詢每條公路的設(shè)施數(shù)量以及根據(jù)使用年限、巡查的結(jié)果，智能分析出每年需要的維修、更換的標(biāo)識標(biāo)牌以及需要復(fù)噴的標(biāo)線的工程量。

交安設(shè)施空間可視化平臺可實現(xiàn)設(shè)施的二維GIS地圖展示及三維BIM模型展示，可視化界面包含了各類交安設(shè)施的設(shè)置位置、類型等信息，主要服務(wù)于管理養(yǎng)護部門，便于迅速掌握設(shè)施狀況。空間可視化結(jié)果如圖1所示。

公路交安設(shè)施日常管養(yǎng)主要用于設(shè)施的維護與管理。首先，當(dāng)設(shè)施發(fā)生問題事件時，可在該系統(tǒng)上報設(shè)施類別、位置及事件狀況;然后，管理部門進行問題審核并進行協(xié)調(diào)，向養(yǎng)護部門分派任務(wù);修復(fù)后，養(yǎng)護技術(shù)人員進行施工明細上報;最后，進行驗收并更新系統(tǒng)中的設(shè)施狀況。具體流程如圖2所示。

5 結(jié)語

交通安全設(shè)施的信息化管理有重要意義。本文提出了一種基于阿里云的公路交安設(shè)施管理系統(tǒng)，借助WebGis及BIM技術(shù)，實現(xiàn)了交安設(shè)施屬性數(shù)據(jù)和空間數(shù)據(jù)的有機結(jié)合，提供交安設(shè)施信息查詢、空間可視化及管理與養(yǎng)護等功能。該系統(tǒng)的設(shè)計與開發(fā)，有助于有效提升交安設(shè)施的管理水平。

[參考文獻]

[1]劉桐.空間信息技術(shù)在智慧高速公路建設(shè)中應(yīng)用探索[J].公路交通科技（應(yīng)用技術(shù)版），2015（1）：39-43，47.

[2]楊兆升.智能運輸系統(tǒng)概論[M].北京：人民交通出版社，2005.

[3]潘慕禮.路政綜合信息可視化服務(wù)系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)[D].南京：東南大學(xué)，2018.

（編輯 何 琳）

Design of highway traffic safety facilities management system based on Alibaba cloud

Yang Liang1， Yan Kaixuan2

（1.Suqian Highway Development Center， Suqian 223800， China; 2.Jiangsu Lurun Engineering Technology Co.， Ltd.，

Suqian 223800， China）

Abstract：Using network information technology to manage traffic safety facilities in real time is an important means to ensure traffic safety and efficient operation. It is of great significance to avoid traffic accidents， reduce traffic congestion and improve traveler satisfaction. This paper proposes a highway traffic safety facility management system based on Alibaba cloud. With the help of WebGIS and BIM Technology， it organically combines the attribute data and spatial data of traffic safety facilities， and provides three functions， traffic safety facility information query， spatial visualization， management and maintenance， making the management more convenient， fast and intuitive.

Key words：Alibaba cloud; traffic safety facilities; management system; WebGis; BIM

作者簡介：楊亮（1978— ），男，遼寧綏中人，高級工程師，碩士;研究方向：路橋。