發布日期：2022-05-20 點擊率：49
1. 方案概述
隨著社會經濟快速發展，我國正加速進入汽車社會，以京津冀地區為例：截止2014年底，京津冀汽車保有量已經超過1800萬輛(北京市約560萬輛居全國第一，河北省超過1000萬輛，天津市超200萬輛)，約占全國的12%，駕駛員超過2800萬。汽車保有量的快速增長促進了京津冀經濟社會發展，同時也帶來了一系列新的社會問題，如道路交通擁堵狀況日益嚴重、尾氣污染加重、停車難、假套牌情況嚴重、公共安全隱患增多等。傳統的汽車管理方法已經不能滿足發展需求和從根本上解決交通問題。
本項目以北斗導航定位和汽車電子標識(以下簡稱“北斗+汽車電子標識”)技術為核心，建設一體化的車輛交通大數據平臺，并在此平臺上建設行業應用方案，運用北斗衛星導航、物聯網、動態地理信息系統等關鍵技術，全方位采集道路、車輛、人群信息，構建精準交通信息采集與處理系統，為解決上述交通問題提供科學的解決方案,在車輛交通一體化過程中發揮重要作用。
1.1.項目目標
圍繞車輛交通一體化戰略需求，建設基于“北斗+汽車電子標識”的車輛交通大數據服務平臺。通過平臺運營，強化對交通信息及車輛數據的綜合運用，為公安車輛管理、交通調控、環保監管、危化品儲運等特種車輛管理、個人消費導航等提供精準公共服務與行業解決方案，建設全新人信息時代下的安全可靠、便捷高效、經濟實用、綠色環保的交通一體化管理體系，提升政府履職能力，促進產業健康發展，拉動經濟快速增長，逐步促進城市向知識、信息、智能樞紐的智慧城市轉變，使交通管理方式、服務方式產生革命性的轉變和創新，推動社會進步。
1.2 項目特點
方案以車輛交通的運態運營為核心，結合政府和企業的行業應用，發掘數據商業價值和應用價值，方案具有以下特征：
1) 公共服務型：強調公共基礎服務理念，著重讓人民群眾切實感受到平臺帶來的便利。
2) 特許經營型：取得各級地方政府、公安和交通部門的支持，獲得特許經營權;
3) 資源型：車輛交通大數據涉及國民經濟各行各業，一經開發屬于國家戰略信息資源，具有高度的資源性質;
4) “雙承載”：承載政府公益服務的同時，并承載社會企業商業運營的數據服務。
2.車輛交通大數據平臺技術方案
2.1 系統組成
平臺由車載終端、數據處理系統、信息支撐系統組成，如圖所示。
圖 4車輛交通物聯網公共基礎服務平臺框圖
車載終端由RFID芯片及RFID天線、北斗模塊及北斗天線、移動網絡通訊模塊、車電總線通信模塊組成。
軟件平臺由系統架構數據中心和若干行業應用處理平臺構成。系統以大數據處理系統為中心，通過數據的分析挖掘形成行業應用。
信息支撐系統包含北斗地基增強站、移動通信基站、RFID識讀基站等。北斗地基增強站實時提供北斗區域偽距差分信號，輔助北斗模塊完成高精度定位;移動通信基站輔助完成車載終端信息回傳;RFID識讀基站安裝在道路卡口的龍門架上，完成卡口車輛數據的讀取。
2.2 技術方案
車輛交通大數據平臺以車載終端和數據處理平臺為核心研發內容。車載終端方面，采用北斗載波相位(RTK)和偽距(RTD)相結合的差分技術實現高精度定位，具備導航衛星信號的高靈敏度、北斗+GPS的雙模定位以及與MEMS組合導航技術，具備低功耗模式;RFID芯片采按照《汽車電子標識》征求意見稿的相關要求，具有高的讀寫靈敏度，讀寫次數大于10萬次，且對數據區域的不同位采用獨立的數據安全加密。
數據平臺的具有接入量大、膨脹速度快的特點，采用基于Hbase的分布式承載和分布式計算模型,使用基于數據統計聚類、推薦、分類和機器學習引擎,能夠實時的處理交通流大數據，并全面解決存儲、計算、查詢問題。基于對系統信息安全的需求,從安全管理和技術防范兩個方面進行信息安全建設,本著分層設防,層層保護,全面檢查,管理為上的宗旨,采取總體規劃、重點保護,分布完善的建設思路,最終實現主動防御、統一監控和管理的信息安全建設目標。
圖 1 系統應用構成圖
平臺從技術上包括三個層次：一是位置服務與數據處理平臺，構建針對個人、行業、政府各領域應用數據庫，通過API、WebService、XML、消息通訊等方式向應用開發方提供有償數據服務并實現用戶端數據的收集和沉淀。二是數據服務平臺，即通過調用開放式應用服務接口，構建面向個人、行業、政府的個性化應用。三是行業應用，在數據平臺服務和應用軟件服務的基礎上，提供智能交通、反恐維穩、節能環保、物流監控、危險品車輛管理等政府和企業行業應用解決方案。
圖 2 平臺總體技術框架
系統總體方案上按照層級劃分，分為基礎設施層、數據層、系統應用層、應用表現層、服務層五個層級。各層內容如下：
基礎設施層：包含以北斗和RFID融合的車載終端信源基礎設施，北斗地基增強基站的位置增強服務基礎設施，移動通信基站通信基礎設施，RFID識讀基站設施，ETC、電子警察、治安卡口等交通管理設施;
數據層：以基礎設施為依托，包含北斗定位測速授時數據、RFID識別車輛數據(屬地、車型、顏色、注冊日期等)、車電信息數據(油耗、排量、里程、車輛故障數據以及保養、保險數據等)、汽車管理數據(違章、軌跡、視頻監控數據等)、個人駕駛數據(駕駛行為數據、消費行為數據、導航數據等);
系統應用層：包含公安應用管理系統，交通應用管理系統，環保應用系統，車輛管理系統，個人消費系統。
應用表現層：包含電子牌照發放子系統、公安車輛管理子系統、車輛尾氣監控子系統、路面停車管理子系統、特種車輛管理子系統、車輛調度管理子系統、車輛保險子系統、消費應用子系統等;
服務層:主要服務范圍為公安管理，交通管理，環保應用，車輛管理，個人消費等。
3.行業應用方案
車輛交通大數據平臺的行業應用幾乎可以應用于社會各行各業，比如公安管理、智能交通和智慧城市建設、車輛尾氣環保、社會行業應用和個人汽車后服務應用等多個領域，下面，我們以幾個和生活常見的應用行業，說明車輛交通大數據的應用情況。
3.1 公安行業應用方案
在公共安全管理領域，“北斗+汽車電子標識”可以充分滿足公安部門“實時監視，聯網布控，自動報警，快速響應，科學高效，信息共享”的要求，進一步融合電子警察、道路監控、治安卡口、雷達測速等現有管理資源，對過往車輛進行通行記錄，提供車輛涉車涉駕信息管理相關的各種服務,為公安部門更好地維護社會秩序提供有力的保證。
具體來說“平臺”在公共安全方面應用能夠實現以下功能：
a.假牌/套牌車輛識別
當載有電子車牌標簽的車輛經過時，讀寫基站采集分析該電子車牌標簽信息，同時具有車牌識別功能的攝像機抓拍該車車牌號碼圖像并進行識別，與電子車牌標簽內的信息交叉比對，鑒別是否為假牌/套牌車輛。
b.交通違法(違章)行為的識別
通過汽車電子標識的點式識讀以及北斗導航的連續位置識別實現車輛的有效管理，實現對車輛行駛違章的記錄和查詢服務，支持查看車輛歷史軌跡記錄，以及查詢結果的數據分析功能。
c.不合法、限號上路車輛識別
電子汽車標識如同汽車的“二代身份證”，一旦安裝“北斗+電子識別標識”，公安部門可通過對電子標識的閱讀，準確無誤的讀取車輛身份信息，從而對黃標車、不合法、限行限號車輛進行不可抵賴的識別。
d.動態交通信息采集
基于北斗+電子車牌系統的車輛識別準確性高，不易受環境的影響，可準確、全面地獲取單車的狀態信息以及路網交通狀況。
e.超速車輛監測(區間測速)
北斗+電子車牌識讀裝置，可以準確記錄超速車輛;這樣就可以對超速車輛進行更加嚴格的監測，使車輛在沒有測速裝置的路段也時刻受到監測。
f.電子圍欄預/報警
劃定觸發條件范圍，實現車輛出入劃定區域的自動感知。
3.2.智能交通和智慧城市應用方案
“北斗+汽車電子識別”車輛交通大數據是智慧城市建設中不可忽視的重要內容。“平臺”可以將交通大數據融入交通管理的范疇，其海量、實時、結構化的動態數據特點，擴展和延伸智能交通管理系統的應用深度和應用領域，促進智能交通管理系統向新一代智慧交通的轉變,推動交通管理方式向精細化管理、大數據決策支持、精準功能預測方面轉變，為優化城市交通功能、完善城市交通路網、改善交通組織和策略提供準確的科學依據。
具體來說“平臺”在智能交通方面應用能夠實現以下功能：
a.精準交通流(擁堵模型)采集
通過平臺位置及身份的實時、精準采集，能夠獲得任一區域的交通車輛動態行駛數據，可精確掌握道路上的車流量和車輛運行的規律性，結合交通道路建設(車道數、道路位置、周邊汽車保有量等)情況，能夠建立準確的交通流量模型。
b.動態交通信息發布
結合先進的通信、電子、多媒體和計算機網絡等技術，為出行者提供道路交通系統、公共交通系統及其他與出行有關的重要信息，達到提高交通系統整體運行效率的目的。
c.道路交通擁堵分析與預警
根據“北斗車標”系統獲得整個路網的交通流參數，可以對整個路網的交通運行狀態進行分析和評估，提前判斷出可能出現交通擁堵的區域，然后采取一定的控制措施或者進行交通誘導，消除可能出現的擁堵情況。
d.城區擁堵費調節收取
能夠自動準確識別到進入城區擁堵路段的車輛，并通過設定的收費策略，從北斗車標的銀行關聯賬戶中自動扣除費用，實現車輛自由流擁堵收費，緩解城市交通擁堵狀況。
e.交通誘導及事故快速處理
采取相應的交通引導措施或預案，為駕駛人員安全快速行車提供良好的服務;一旦出現突發交通事故，“平臺”提供快速定向推送并即時發布處置預案，引導車輛回避事故地點，最大限度降低事故造成的影響。
f.公交專用車道識別與公交優先
基于電子車牌系統的公交優先信號燈管理可以準確判斷來車身份，使綠燈在公交到達路口或到達路口后等候不長時間內開啟，從而保證公交車的優先通行，又最小程度減輕對其他車輛的影響。
3.3.環境保護應用方案
平臺系統主要可以應用于汽車尾氣排放監測，排放超標報警、車輛排放實時統計、市區空氣質量預測。“平臺”建成后，面向省市縣環保部門，提供基于道路汽車的相關尾氣排放的監測和統計,引導城市交通向低污染的轉移，對交通污染實行總量控制，把汽車尾氣排放與城市交通“出行范圍”、“出行強度”和“聚集密度”相關聯。
具體來說“平臺”在環保方面應用能夠實現以下功能：
a. 車輛排放監測查詢
“平臺”通過采集道路汽車尾氣排放量，可以查詢任意單車的尾氣排放情況，也可以統計指定區域或者路段的汽車尾氣實時排放情況，模擬分析對空氣的污染程序，并對一段時間之內的排放量進行報表統計，分析出相關尾氣排放區域性、時段性規律。
b. 車輛排放超標報警
“平臺”通過對車輛實時尾氣排放情況的查詢與監測，可以及時發現排放超標車輛，并由管理部門通知車主，到指定地點去檢修，并對車主采取警告、罰款、扣留等處理，并根據車輛的檢修后的實際效果進行跟蹤檢查;針對每車的累積尾氣排放總量，“平臺”可以為階梯油價提供精確數據支撐。
c. 空氣質量預測
通過計算市區多條道路的污染物排放規律，結合實時天氣情況，科學精準的分析預測全市或者某一區域的空氣質量，也可以規劃出空氣最優路徑。
d. 尾氣排放調控方案
“平臺”對于汽車尾氣排放的監控作用將有助于實現最新尾氣排放標準，“平臺”根據一段時間內各路段的尾氣排放統計報表，制定相對應的調控方案，達到尾氣排放調控的目標。
e. 對交通排放污染進行在線檢測
對于使用頻率高、污染大的重型車輛、特種車輛，結合OBD，使用在線監測傳感器進行車輛實時排放檢測;
3.4. 社會行業應用解決方案
對公車管理、物流管理等車輛應用來說，“北斗車標”是智能交通的基礎,可以幫助交管部門實現對車輛的精細管理,帶動綜合交通管理系統升級。
3.4.1 道路交通收費管理
道路交通收費管理包含路橋收費(人工、高速公路)、停車收費、違章收費、未來擁堵收費和排放收費等。
平臺用戶可以實現銀行帳號的綁定，通過“平臺”監測功能與電子圍欄結合，即使車輛在時速180Km/h也可以實現精準識別計費。城市擁堵的路徑識別和快速收費，以及車輛違章快速實時收費。
收費功能還可以應用于大型停車場的自動化管理和路邊停車位的統一化、正規化管理。對于停車費用自動計算，能夠在駛出停車場或停車位時實現不停車收費，可以使公路收費走向無紙化、無現金化管理，可以從根本上杜絕收費票款的流失現象，解決公路收費中的財務管理混亂問題。另外，實施不停車收費系統還可以節約基建費用和管理費用。
圖 5 平臺車輛識別及收費應用
3.4.2 車輛保險管理
傳統的商業險存在種種先天不足，而UBI(User Behavior Insurance)即基于駕駛人各方面駕駛行為的差異化車險產品，正成為車險行業的發展趨勢，為車主提供個性化和差異化的車輛保險服務。UBI的其理論基礎是通過對駕駛行為的采集和分析，精確評估車輛的駕駛風險，從而制定更科學、更合理的收費標準，鼓勵表現安全的駕駛員獲得更多的保費優惠，促進社會公平。
目前我國車險市場規模保持著每年15%的增長速度，UBI的滲透率預測在2020年達到25%。通過區分不同駕駛行為的車主，制定不同的保費標準，從而使保險公司和車主之間的利益關系變得更加合理。
圖 6平臺保險UBI行業應用
UBI的兩大重要功能是：車險核保理賠(防止騙保)：可以通過提取事故當時車輛速度、方向、位置等數據進行事故理賠現場證據檢驗，防止騙保;通過對車輛行駛數據統計和駕駛行為分析，進行個性化的保險業務定制和收費，即基于駕駛人各方面駕駛行為的差異化車險產品，其理論基礎是良好駕駛行為駕駛員應該獲得更多的保費優惠，而未來的保費將通過實際駕駛時間、地點、具體駕駛方式等各種指標進行綜合考量。
3.4.3 企業車輛管理
平臺可以應用于政府和企業公務車輛、物流車隊、校車的管理應用領域，能夠及時、全面、準確的掌握車輛或者車隊運行情況，提高車輛使用效率、降低汽車運營成本、提高企業競爭力，提高車輛管理行業的信息化水平和行車安全。
平臺具備車輛的導航、動態跟蹤、線路偏移提醒、電子狗、調度、路徑規劃、油耗監測、里程統計等功能。實現物流車輛的智能化管控，并且在運輸路徑、物資監控、車輛調度等方面提供完善的解決方案;對校園車輛管理可以通過對行駛數據統計和駕駛員駕駛行為分析,實時發布校車行駛狀態信息，使家長隨時隨地了解到孩子所在校車狀況，使校車更加安全可靠;對公務車輛管理通過后臺管理系統對公務車輛或者車隊的監控，實現對公務車的正規化監管，并可實現實時調度，使公務車輛更高效的發揮作用。
3.4.4 優化城市功能規劃和完善交通路網結構
“北斗+汽車電子標識”記錄了城市內車輛的行駛軌跡和活動范圍，其中每一段行駛軌跡都是一個城市交通起點和終點(OD)樣本。城市交通規劃管理者，通過對城市范圍內的車輛行駛軌跡的OD分析，研究了解市民出行需求，從而為城市功能規劃和交通路網完善提供第一手材料，為城市的科學管理和規劃提供參考。
3.5.個人應用方案
平臺面向大眾應用以手機APP的形式提供基于位置的車輛后市場服務：
1) 北斗高精度導航服務
北斗導航服務主要向終端車主提供與導航或位置相關的各類服務，其中包括一鍵導航、避堵路徑規劃、群組導航、地圖導航、中心聯網導航、自駕游導航、周邊查詢、位置共享、實時路況、電子狗等功能。
2) 停車服務
停車服務主要向終端車主提供快速方便的路邊停車相關的各類服務，其中包括車位尋找、停車時間(費用)計算、一鍵找車等功能。
3) 車輛安全服務
車輛安全服務主要向終端車主提供車輛保養維修狀況及保險信息，使車主隨時隨地掌握車輛的健康狀況，減少不必要的維修支出;同時可以提供車輛重大安全問題的預警，盡量減少車輛因突發狀況而造成的損失，主要包括車輛體檢、透明維修、車輛保險、車輛救援等功能。
4) 車輛消費服務
主要包括了加油服務、打車服務、附近(上門)洗車、保養維修、租車服務等功能。
第四章 結束語
車輛交通大數據的應用可以廣泛應用于社會各個角落，車輛交通大數據的建設是社會文明的必然產物，對其的應用層次也是社會文明程度的重要體現。基于本人的才學有限，不可能一一描述;對于文中的部分行業應用方案，也可能存在遺漏和不足，展望未來：我們對車輛交通大數據的應用充滿信心，它不僅僅是車輛信息化管理面向智慧型社會的轉變，必將引領一場深刻的社會革命，有力的推動人類歷史的發展進程。
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