云南省公路網(wǎng)交通量統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

徐榮榮，姚俊峰

（云南省交通科學(xué)研究院有限公司，昆明 650000）

0 引言

公路網(wǎng)交通流量調(diào)查是公路建設(shè)與管理的一項(xiàng)基礎(chǔ)性工作，對(duì)促進(jìn)公路交通事業(yè)的健康發(fā)展具有重要的保障作用，為公路規(guī)劃、建設(shè)、管理、養(yǎng)護(hù)及公路信息化建設(shè)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支撐。交通量觀測(cè)站點(diǎn)是交通量統(tǒng)計(jì)和分析數(shù)據(jù)的直接來(lái)源，截至2017 年底，云南省共建成1 906 個(gè)交通量觀測(cè)站，其中連續(xù)式自動(dòng)觀測(cè)站383 個(gè)、間隙式觀測(cè)站665 個(gè)、比重式觀測(cè)站858 個(gè)，形成了以連續(xù)式調(diào)查、間隙式調(diào)查及比重式調(diào)查相結(jié)合的云南公路交通情況調(diào)查體系，為云南省公路建設(shè)管理重大規(guī)劃的制定和行業(yè)發(fā)展的科學(xué)決策提供了重要依據(jù)。

1 云南省公路網(wǎng)交通量統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)的需求

1.1 系統(tǒng)功能需求

系統(tǒng)功能需求主要從業(yè)務(wù)應(yīng)用、決策應(yīng)用及公眾出行服務(wù)角度進(jìn)行分析，為用戶提供報(bào)表生成、信息共享、決策分析、信息服務(wù)、協(xié)同管理等功能。目前，該系統(tǒng)主要用戶包括交調(diào)統(tǒng)計(jì)業(yè)務(wù)人員、交通決策分析人員、公路規(guī)劃設(shè)計(jì)養(yǎng)護(hù)人員及社會(huì)公眾等，其需求如下。

1.1.1 交調(diào)統(tǒng)計(jì)業(yè)務(wù)人員

公路交調(diào)統(tǒng)計(jì)業(yè)務(wù)人員的需求集中在生成報(bào)表、決策分析、信息服務(wù)、協(xié)同管理等方面。交調(diào)業(yè)務(wù)人員需要通過(guò)系統(tǒng)快速地進(jìn)行系統(tǒng)錄入、在線填報(bào)及審核，導(dǎo)出報(bào)表，能夠?qū)y(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行及時(shí)、靈活、快速的查詢，因此該系統(tǒng)要具備提供時(shí)空對(duì)比分析、趨勢(shì)分析等功能，為交通管理決策提供支持。

1.1.2 交通決策分析人員

省級(jí)宏觀決策分析人員的需求集中在信息共享、決策分析及信息服務(wù)功能等方面。通過(guò)分析省內(nèi)過(guò)境通道、戰(zhàn)略區(qū)域、重要節(jié)點(diǎn)（邊境口岸、旅游景區(qū)、城市出入口）等交通量變化情況及相鄰省份交通情況，對(duì)省內(nèi)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行態(tài)勢(shì)進(jìn)行綜合判斷；結(jié)合路網(wǎng)里程、路網(wǎng)結(jié)構(gòu)等指標(biāo)對(duì)省內(nèi)公路網(wǎng)適應(yīng)程度進(jìn)行輔助評(píng)價(jià)，制定省內(nèi)公路發(fā)展政策。

1.1.3 公路規(guī)劃設(shè)計(jì)養(yǎng)護(hù)人員

省級(jí)公路規(guī)劃設(shè)計(jì)養(yǎng)護(hù)人員的需求集中在決策分析和信息服務(wù)方面。結(jié)合交通流量調(diào)查數(shù)據(jù)、公路基礎(chǔ)數(shù)據(jù)分析省內(nèi)路網(wǎng)的適應(yīng)程度，制定本省公路發(fā)展規(guī)劃、戰(zhàn)略、方針政策；利用管轄區(qū)域內(nèi)的交通量信息進(jìn)行建設(shè)項(xiàng)目投資決策與管理，通過(guò)掌握公路重載交通分布情況，確定公路養(yǎng)護(hù)合理周期，制訂養(yǎng)護(hù)方案、安排養(yǎng)護(hù)時(shí)序。

1.2 系統(tǒng)性能需求

1.2.1 安全性與可靠性

該系統(tǒng)管理的數(shù)據(jù)包括公路交調(diào)數(shù)據(jù)、公路網(wǎng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，具有一定信息安全保護(hù)要求，同時(shí)該系統(tǒng)屬于實(shí)時(shí)在線業(yè)務(wù)系統(tǒng)，對(duì)可用性要求很高，要求具備7×24 小時(shí)不間斷運(yùn)行能力，因此該系統(tǒng)在設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)時(shí)需充分考慮系統(tǒng)的安全性和可靠性，在多個(gè)層面上提供相應(yīng)的安全保障。

1.2.2 高性能與穩(wěn)定性

該系統(tǒng)需要為用戶和多個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)提供服務(wù)，所以設(shè)計(jì)人員從服務(wù)器處理能力、網(wǎng)絡(luò)帶寬傳輸能力、軟件系統(tǒng)服務(wù)效率等角度進(jìn)行綜合分析，合理設(shè)計(jì)軟件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)配置方式，以確保系統(tǒng)在大量用戶同時(shí)訪問(wèn)的高峰時(shí)段正常運(yùn)行，系統(tǒng)要具有足夠的處理能力，保障服務(wù)質(zhì)量。

1.2.3 可維護(hù)性和擴(kuò)展性

由于系統(tǒng)在使用過(guò)程中，功能會(huì)不斷得到升級(jí)完善，因此設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)時(shí)充分考慮系統(tǒng)的擴(kuò)展性需求，遵循模塊化原則，采用了結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)思想，使得系統(tǒng)在模塊、分類、編碼及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等方面，都具有良好的可伸縮性，做到層次性劃分、模塊化架構(gòu)設(shè)計(jì)，這樣既提高了系統(tǒng)的可維護(hù)性，同時(shí)能夠根據(jù)需求進(jìn)行靈活調(diào)整，滿足系統(tǒng)未來(lái)升級(jí)和擴(kuò)充的需要。

2 系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)

系統(tǒng)采用瀏覽器/服務(wù)器（Browser/Server，B/S）架構(gòu)，服務(wù)端分為系統(tǒng)應(yīng)用層和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層。系統(tǒng)應(yīng)用層主要是數(shù)據(jù)的應(yīng)用及展示，以及對(duì)數(shù)據(jù)的管理，包括綜合分析應(yīng)用、交調(diào)通App 及一些輔助管理的應(yīng)用，如數(shù)據(jù)質(zhì)量監(jiān)控、數(shù)據(jù)接口管理等。在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層，對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)群進(jìn)行功能劃分，可分為3 類數(shù)據(jù)庫(kù)群：①全省公路網(wǎng)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)群，包括公路基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)、交調(diào)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)及地理信息數(shù)據(jù)庫(kù)；②動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)群，包括調(diào)查采集數(shù)據(jù)庫(kù)、交調(diào)共享數(shù)據(jù)庫(kù)、行業(yè)相關(guān)信息庫(kù)、業(yè)務(wù)協(xié)同數(shù)據(jù)庫(kù)、系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)庫(kù)及知識(shí)模型數(shù)據(jù)庫(kù)；③主題數(shù)據(jù)庫(kù)群，包括交調(diào)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)、運(yùn)行監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)庫(kù)及綜合分析數(shù)據(jù)庫(kù)。系統(tǒng)功能架構(gòu)如圖1 所示。

圖1 系統(tǒng)功能架構(gòu)

3 系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

3.1 基礎(chǔ)信息管理模塊

基礎(chǔ)信息包括靜態(tài)信息和動(dòng)態(tài)信息。站點(diǎn)靜態(tài)信息主要包括站點(diǎn)基本信息、站點(diǎn)位置信息、站點(diǎn)設(shè)備信息、站點(diǎn)所屬道路、站點(diǎn)擴(kuò)展屬性等；站點(diǎn)動(dòng)態(tài)信息主要包括站點(diǎn)巡檢記錄信息、站點(diǎn)的維修維護(hù)記錄及站點(diǎn)交通數(shù)據(jù)流量。

3.2 系統(tǒng)管理模塊

對(duì)一個(gè)完整的系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，系統(tǒng)管理模塊是必不可少的，系統(tǒng)管理模塊主要包括系統(tǒng)權(quán)限控制、單位管理、系統(tǒng)日志管理及數(shù)據(jù)庫(kù)管理等（見(jiàn)圖2）。

圖2 系統(tǒng)管理模塊構(gòu)成

3.3 數(shù)據(jù)通信與數(shù)據(jù)交換模塊

數(shù)據(jù)通信與數(shù)據(jù)交換模塊主要用于與部級(jí)平臺(tái)及其他省級(jí)業(yè)務(wù)平臺(tái)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，系統(tǒng)提供了兩種交換方式。一是數(shù)據(jù)包分發(fā)功能，主要用于按照通信協(xié)議要求，作為服務(wù)器端對(duì)站點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)分發(fā)，以滿足不具備多端發(fā)送條件的交調(diào)站數(shù)據(jù)分發(fā)至不同交調(diào)平臺(tái)、共享站點(diǎn)數(shù)據(jù)的需求。二是Webservice 應(yīng)用接口，主要用于為其他非交調(diào)應(yīng)用系統(tǒng)平臺(tái)（如路網(wǎng)運(yùn)行監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、公眾出行服務(wù)系統(tǒng)等）提供數(shù)據(jù)，系統(tǒng)接口采用超文本傳輸協(xié)議（Hyper Text Transfer Protocol，HTTP）應(yīng)答方式，數(shù)據(jù)使用JSON 格式。

3.4 綜合分析模塊

綜合分析模塊主要對(duì)采集的交調(diào)數(shù)據(jù)，結(jié)合地圖數(shù)據(jù)、公路網(wǎng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、軸載數(shù)據(jù)、電子不停車收費(fèi)系統(tǒng)（Electronic Toll Collection，ETC）門架數(shù)據(jù)及歷史數(shù)據(jù)等信息進(jìn)行多角度綜合分析和專題分析，綜合分析模塊功能包括口岸公路分析、旅游公路分析、重車監(jiān)測(cè)分析、公路適應(yīng)性評(píng)價(jià)、統(tǒng)計(jì)報(bào)表、分類分析、趨勢(shì)分析、車道分析、黃金周分析及專題地圖等。

3.5 信息報(bào)送管理模塊

該模塊主要為省、州、市、縣、站各級(jí)交調(diào)業(yè)務(wù)人員提供基礎(chǔ)信息、交通量調(diào)查、車速調(diào)查、比重調(diào)查、軸載調(diào)查等數(shù)據(jù)的入庫(kù)、校驗(yàn)、數(shù)據(jù)審核、報(bào)表管理等服務(wù)。該模塊功能包括基礎(chǔ)信息管理、調(diào)查數(shù)據(jù)管理、多源數(shù)據(jù)管理、審核報(bào)送管理、統(tǒng)計(jì)報(bào)表5 個(gè)方面。

3.6 移動(dòng)端信息服務(wù)模塊

移動(dòng)端信息服務(wù)模塊主要是各類手機(jī)App 應(yīng)用，為行業(yè)統(tǒng)計(jì)分析用戶提供交通流量統(tǒng)計(jì)信息快速查詢功能，為站點(diǎn)運(yùn)營(yíng)維護(hù)人員提供站點(diǎn)現(xiàn)場(chǎng)巡檢、維修維護(hù)及數(shù)據(jù)校準(zhǔn)功能。

3.7 數(shù)據(jù)質(zhì)量監(jiān)控模塊

數(shù)據(jù)質(zhì)量監(jiān)控模塊主要實(shí)現(xiàn)對(duì)站點(diǎn)運(yùn)行狀態(tài)、數(shù)據(jù)傳輸情況、數(shù)據(jù)處理情況及磁盤空間容量等的監(jiān)測(cè)，并用于統(tǒng)計(jì)計(jì)算站點(diǎn)在線率、數(shù)據(jù)包完整率、及時(shí)率、準(zhǔn)確率等指標(biāo)。

4 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

該系統(tǒng)采用前后端分離的軟件系統(tǒng)架構(gòu)，并通過(guò)WeBAPI 進(jìn)行前后端交互。后端使用.Net Core，前端可根據(jù)需要配置各種界面（User Interface，UI）框架，如EasyUI、iView 等，移動(dòng)App 端采用uni-app 框架，能夠滿足編寫一套代碼的需求，即可發(fā)布到IOS、Android、H5及各種小程序上面。

在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方面，該系統(tǒng)使用分布式存儲(chǔ)技術(shù)，將數(shù)據(jù)分散存儲(chǔ)在多臺(tái)獨(dú)立的設(shè)備上，以解決集中存儲(chǔ)帶來(lái)的系統(tǒng)瓶頸問(wèn)題。該系統(tǒng)通過(guò)應(yīng)用元數(shù)據(jù)管理、系統(tǒng)彈性擴(kuò)展、存儲(chǔ)優(yōu)化等多項(xiàng)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)多臺(tái)服務(wù)器分擔(dān)存儲(chǔ)負(fù)荷，并利用位置服務(wù)器定位存儲(chǔ)信息，不但提高了系統(tǒng)的可靠性、可用性及存取效率，還易于擴(kuò)展。在數(shù)據(jù)訪問(wèn)方面，該系統(tǒng)通過(guò)識(shí)別出熱點(diǎn)數(shù)據(jù)并對(duì)其進(jìn)行緩存或預(yù)取，以提高訪問(wèn)性能。

5 結(jié)語(yǔ)

云南省公路網(wǎng)交通量統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)已上線運(yùn)行，并實(shí)現(xiàn)了與“七彩云南智慧出行系統(tǒng)”“云南省交通運(yùn)輸公眾服務(wù)系統(tǒng)”“路網(wǎng)運(yùn)行監(jiān)測(cè)系統(tǒng)”等系統(tǒng)的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)交換，有力保障了云南省交通行業(yè)信息化建設(shè)的協(xié)調(diào)發(fā)展。同時(shí)，該系統(tǒng)數(shù)據(jù)廣泛應(yīng)用于公路網(wǎng)規(guī)劃與調(diào)整、公路建設(shè)投資評(píng)價(jià)、通行費(fèi)預(yù)測(cè)、公路養(yǎng)護(hù)管理、路網(wǎng)運(yùn)行監(jiān)測(cè)與評(píng)價(jià)、交通應(yīng)急處置、公眾出行服務(wù)等領(lǐng)域。