无处不在,搜你所想

基于大数据中台的高速公路数字化创新成果应用

申报单位：天津高速公路集团有限公司

一、建设概况

（一）项目背景

2021年2月，国务院国资委印发《关于加快推进国有企业数字化转型工作的通知》，提出“运用5G、云计算、人工智能、数字孪生等新一代信息技术，探索构建适应企业业务特点和发展需求的‘数据中台’‘业务中台’等新型IT架构模式，加快形成集团级数字技术赋能平台，为业务数字化创新提供高效数据及一体化服务支撑”。与此同时，在新基建浪潮的推进下，智慧高速成为我国基础设施建设的热点之一。近年来，国务院、交通运输部相继发布了一系列智慧交通政策文件，并先后开展交通控制网及智慧公路试点、交通强国单位试点工作，赋予智慧高速新优势、新动能。

为响应国资委企业数字化创新发展的要求，服务高速集团持续高质量发展，服务天津市“数字公路”、“交通强国”建设，2021年以来，经多方调研和仔细筹备，高速集团组织完成了“天津高速集团数据中台”建设，并围绕当前最急迫的道路养护需求建成了“养护数据库”，初步实现了高速公路数据资源的汇聚和科学管理，实现了数字赋能科学养护，为集团“数字化转型”添砖加瓦。在此基础上围绕智慧高速运行调度与数字孪生开展探索新应用。

（二）项目概况

天津市高速集团数据中台是面向集团内数字化业务的数据资源汇聚管理和支撑服务平台，是集团数字化业务的数据中枢。数据中台从2020年开始策划，2021年正式开始一期建设并在年底开始投入使用。目前，天津高速集团数据中台已具备数据资产、数据开发、数据质量、数据安全、数据运维、数据服务、数据分析等10大功能模块，初步实现数据“源→接入→处理→计算→分析→服务→共享→运维”的全生命周期闭环治理和应用；并建成了成本、质量（养护）、OA管理、项目管理、卡口过车五大数据仓库，为集团业务数字化、数字业务化提供了基础条件。

另外，建成了集团与路网中心的专线网络，实现了全市高速公路交通流量、运行速度、重点车辆GPS等数据接入数据中台，伴随未来公路中心数据中台建成，将逐步实现更多行业数据共享共用。

为加快推进可视、可测、可控、可服务的智慧高速公路运行监管体系的形成。建设智慧高速公路运行管理系统与数据孪生应用，完成管理部门高速业务系统数据汇聚，完成高速“人—车—路—环境”态势全域全时感知，基于实际道路运行态势、交通事件，形成前端路侧设备、信息发布的管控，辅助管理部门基于实际道路、环境、交通情况完成管控决策。打造高速公路智信息发布管控平台，实现“资源整合、降本增效”。

（三）资金投入及说明

2021年启动项目建设，累计投入358万元。

二、建设内容

（一）集团数据中台

（1）数据中台整体架构

考虑到数据保密性，天津联网中心推送的运营收费数据以及其他一些数据，经过脱敏处理后，要求保存在高速集团的内部网络中。整体结构如下图所示。

数据中台数据存储部分部署在集团内私有云，负责存储中台对接的各种类型数据，包括结构化数据和非结构化数据，从而保证数据在内网的安全、可控。数据中台的应用服务部分在公有云部署，负责各种类型数据的接收、清洗、计算、统计等，同时对外提供数据接口，允许授权终端访问指定的数据资源。数据中台两个部分相互配合，做到数据的分级分层在公有云和内部机房之间动态流动、应用之间的相互通信和硬件资源的充分利用。

（2）数据中台主要功能

从功能上讲，总体分成技术工具集、数据源、大数据资源资产平台、统一业务支撑平台、数据应用等几个部分：

技术工具集包括分布式存储、实时计算、离线计算、ETL数据转换、作业调度、资源管理等部分。

数据源包括原始数据来源，以及把数据源数据引入数据中台之后，在数据中台中存储的数据库等部分。在本项目建设中，数据源部分仅包含在数据中台的数据库部分，并不包含数据源本身，但需要和数据源对接。

大数据资源资产平台包括数据体系、数据资产体系、数据服务体系等部分。数据体系包括结构化数据、半结构化数据、非结构化数据等部分。数据资产体系包括数据视图、数据安全、数据质量、数据开发等部分。数据服务体系包括交互服务、查询服务、分析服务、接口服务等部分。

统一业务支撑平台建成产品集，包括数据集成、数据资产管理、数据安全、数据运维、数据服务、数据开发、数据算法、统一地图服务、APP查询管理、大数据计算、数据资产可视化等所有功能，也可以提供从属平台的数据集成、数据安全、数据开发、大数据计算平台等所有功能。

数据应用由数据中台提供统一的数据和算法支撑服务，根据业务需求开展即时应用需求。中台能够随高速公路业务发展对数据算法进行扩展，中台算法库集成更多的高速公路业务相关的数据算法，包括设备设施健康状况监控与预测算法、设备设施效费比计算与评估算法、养护计划安排算法等。

（3）数据中台特色能力

Ø  统一地图服务

统中台提供统一的地图服务器，并在地图进行更新的时候，动态同步到使用该地图服务器的各个应用系统中。统一地图服务支持栅格图层、矢量图层，以及建筑物等专题图层。

数据资产可视化

通过将数据指标进行配置，可以快速生成可视化图表，并可以对可视化图表的样式进行个性化调整，如下图所示。带有地理信息的数据可以通过可视化模块展示在地图上，并对数据层的样式进行自定义调整，快速生成专题地图。

通过将外场设备等资产信息数字化，可以在地图上展示所有的设备，使用户可以快速掌握当前的设备状态以及数据接入状态，识别异常设备，为设备维修提供依据。

在数据中台应用过程中，随着所管理数据的逐渐增加，数据之间的关系会逐渐变得复杂并难以管理，系统提供完整的数据全生命周期血缘可视化功能，完整展示每一条数据链条以及数据链条上的对应任务，保证数据全流程安全、可控。同时，可以对数据进行筛选和过滤，方便进行快速定位。

地图与轨迹匹配

中台分别提供了百米桩、GPS坐标点与地图匹配的算法。地图匹配（Map Matching）是指将百米桩或GPS行车轨迹的经纬度采样序列与数字地图路网匹配的过程，其本质上是平面线段序列的模式匹配问题。根据考虑采样点的时间范围和计算结果的及时性，本项目主要采用局部/增量算法作为匹配方法。局部/增量算法是贪婪算法，每次确定一个匹配点，下个点从已经确定的匹配点开始搜索，根据距离和方向相似性来找到局部最优点或边。

Ø  运行指标计算

基于GPS与地图匹配计算结果，筛选所有处于GPS时间处于目标时间段的数据，统计每个路段的总样本覆盖距离(L)和总样本覆盖时间(t)，使用L/t即可获得对应路段旅行车速。通过调用GPS速度算法，可以直接计算路段、路线、路网的速度。

Ø  养护指标计算

养护指标主要为以线路百米桩号为基础的PQI、PCI、BCI等技术路况检测评定数据。中台能够实现对路线、路网养护技术状况指标的分项计算与地图匹配显示。路线养护指标计算参考《JTG 5210-2018 公路技术状况评定标准》。路线PQI、PCI、BCI等技术路况检测评定指标，等于该路线内所有评定单元指标结果的算术平均值。路网养护指标等于公路网内所有路线的评定单元指标结果的长度加权平均值。

（4）数据中台技术优势

Ø  灵活适配、符合国产化

拥抱开源技术，没有方言、没有强绑定、拒绝被绑架，灵活适配各种需求。系统全部国产化，符合国产化要求。

Ø  数据一本账、所见即所得

所有的原始数据、指标数据、数据血缘、数据质量形成完整的数据指标体系，数据家底一本账，贯穿每一类数据的全生命周期。

分析人员通过SQL，一站式调用数据库、分析型数据库、大数据计算服务，快速即席获得期望监测指标

Ø  建模即数据接入、即数据服务

通过对数据源和原始数据模型、质量要求的建模，自动完成数据接入程序生成，并可以便捷动态部署数据接入程序，并在数据接入过程中，实时监控数据接入质量，发生异常时，及时报警。

通过对结果数据模型、质量要求的建模，自动完成数据对外服务接口程序的生成，并自动化部署，并在提供数据服务时，实时监控数据服务质量，发生异常时，及时报警。

Ø  高性能文件存储、高性能算法设计

分享到：