道路交通作為“衣食住行”中的“行”和我們的日常生活息息相關(guān)。我們對道路交通的需求無非是安全和快捷。但是在機(jī)動車越來越多的今天，交通事故屢見不鮮，交通堵塞更是家常便飯，我們的需求顯得有些奢侈。要改變道路交通的現(xiàn)狀，我們不僅需要政府的宏觀舉措——增加道路建設(shè)、加強(qiáng)交通法規(guī)教育、發(fā)展公共交通等，更需要交管部門落到細(xì)節(jié)的管理。我國的機(jī)動車保有量極大(一個省的機(jī)動車數(shù)量在千萬級別)，道路交通還具有不受統(tǒng)一調(diào)度、行車軌跡復(fù)雜等特點，管理難度很高。為了提高管理能力，各地的交管部門紛紛部署了統(tǒng)一的監(jiān)控系統(tǒng)，通過電子眼、傳感器、測速器等設(shè)備對交通情況進(jìn)行全天候的監(jiān)控。
貴州省公安廳交管局基于Hadoop建成了國內(nèi)首個運行在公安內(nèi)網(wǎng)上的省級交通大數(shù)據(jù)云平臺，目前已投入使用運行，該平臺可以利用大數(shù)據(jù)對海量的交通管理數(shù)據(jù)進(jìn)行全庫關(guān)聯(lián)、智能聯(lián)想、自動研判、深度挖掘，為公共服務(wù)、交通管理等提供輔助決策支持。
平臺利用大數(shù)據(jù)實現(xiàn)了智能發(fā)現(xiàn)假牌或套牌車、布控攔截違法車輛、伴隨車分析、旅行時間計算、道路流量統(tǒng)計、區(qū)間測速、碰撞車分析、自動抓拍交通違法行為、“紅眼客車”查緝、根據(jù)車流量狀況智能調(diào)控交通燈等十大主要功能。
套牌車指擁有通過仿制、拼接等技術(shù)偽造與別的車輛相同的號牌的車輛。套牌車常被用作違法犯罪的工具，使案件難以偵察，給社會安全帶來了很大的威脅。過去要查獲一輛假牌或是套牌車，依靠的是路面交警發(fā)現(xiàn)和群眾舉報。而現(xiàn)在貴州公安交警大數(shù)據(jù)平臺建立后，通過實時分析監(jiān)控技術(shù)對車輛經(jīng)過卡口時的監(jiān)控圖片進(jìn)行結(jié)構(gòu)化處理，根據(jù)“同一車輛在較短時間內(nèi)不可能同時經(jīng)過兩個相距較遠(yuǎn)的卡口”的原理，將單個時間窗口內(nèi)在全省產(chǎn)生的過車數(shù)據(jù)進(jìn)行比對，在發(fā)現(xiàn)套牌車時立刻產(chǎn)生預(yù)警信息。信息一經(jīng)交警確認(rèn)，交管部門可以立刻通知卡口附近的交警前往攔截。大大提高了追蹤套牌車的效率，可以幫助公安部門快速偵破套牌車所帶來的違法犯罪行為。
伴隨車指長時間結(jié)伴而行的車輛。當(dāng)過車數(shù)據(jù)顯示多輛車在多個卡口短時間內(nèi)一起通過，系統(tǒng)即會判定這些車輛為伴隨車。犯罪團(tuán)伙出動時，往往會駕駛多輛車協(xié)同作案。當(dāng)交管部門確認(rèn)某些路段會有犯罪團(tuán)伙經(jīng)過，對這些路段的伴隨車分析可以迅速篩選出犯罪團(tuán)伙所用車輛并通知公安干警前往攔截。
旅行時間計算和道路流量統(tǒng)計則可以幫助處理和預(yù)防交通堵塞。對車輛通過卡口的時間點進(jìn)行計算，可以得到車輛在卡口之間所花的旅行時間。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)大量車輛的旅行時間突然變長，則說明附近路段發(fā)生堵塞，系統(tǒng)會立刻發(fā)出預(yù)警，通知交警前往疏導(dǎo)。對各卡口過車數(shù)量的計數(shù)則可以計算出全省各條道路的實時流量，當(dāng)?shù)缆妨髁看髸r，說明路上車輛很多，極易發(fā)生碰擦進(jìn)而導(dǎo)致大面積交通癱瘓。所以大數(shù)據(jù)平臺會在流量過大時通知交警前往待命，以便在狀況發(fā)生后第一時間進(jìn)行處理。在道路單向流量過大時，系統(tǒng)還可以使用信號燈將流量小方向的部分車道臨時調(diào)配給流量大的方向，實現(xiàn)流量均衡。
區(qū)間測速則可以根據(jù)一輛車通過兩個或以上卡口的時間來計算出車輛在卡口間的速度，捕捉到超速行為。通過將實時生成的過車數(shù)據(jù)與車管所的黑名單比對，系統(tǒng)可以發(fā)現(xiàn)包括未年檢車輛、車主駕照吊銷車輛、報廢車輛等等并通知交警前往攔截。
使用了大數(shù)據(jù)流處理技術(shù)幫助貴州交警建立了高度靈敏、快速響應(yīng)的機(jī)制，大大提高了交管部門的管理能力。監(jiān)控型分析之外，大數(shù)據(jù)平臺還解決了交警海量數(shù)據(jù)的存儲和查詢問題。新的系統(tǒng)中，機(jī)動車違法圖像信息的保存周期從3個月延長到了24個月。交警可以根據(jù)車輛的顏色、車型、號牌等信息實時查詢其歷史行為、行車路線和車輛營運公司、駕駛?cè)说汝P(guān)聯(lián)信息，只花秒級時間便可從幾十億條過車數(shù)據(jù)中的機(jī)動車號牌查詢出精確結(jié)果和行車軌跡。值得一提的是新系統(tǒng)可以快速進(jìn)行碰撞車分析。碰撞車并不是指真正在道路上碰撞的車輛，而是公安部門的一個術(shù)語，專指在兩組或以上的過車數(shù)據(jù)中重復(fù)出現(xiàn)的車輛。我們可以用一個例子來模擬解釋碰撞車分析的意義。如圖1所示：A地在某日凌晨2點、B地在同一日凌晨4點各發(fā)生一起盜竊案件，作案手法相同，公安機(jī)關(guān)認(rèn)定為同一團(tuán)伙所為。對A地附近卡口在該日凌晨2點左右和B地附近卡口在凌晨4點左右產(chǎn)生的過車記錄進(jìn)行比對，重復(fù)出現(xiàn)的車輛就有犯罪嫌疑，公安部門可以迅速縮小偵察范圍。這些大數(shù)據(jù)平臺提供的新型管理功能都是基于分析型道路監(jiān)控技術(shù)實現(xiàn)的。
圖1：碰撞車分析模擬圖
道路交通監(jiān)控可以分為兩類——觀察型監(jiān)控和分析型監(jiān)控。觀察型監(jiān)控只需要監(jiān)控設(shè)備能夠觀察到特殊狀況，比如闖紅燈、違停、越線、超速等違章行為，并將該狀況發(fā)生的時間、地點和電子眼拍下的照片一同傳送給監(jiān)控中心，由交警進(jìn)行狀況的記錄和處罰的通知。我國交管部門的觀察型監(jiān)控的使用已經(jīng)相當(dāng)成熟，對違章行為的捕捉率非常高，有效地降低了違章率。分析型監(jiān)控就要復(fù)雜許多，常見的任務(wù)有套牌車分析、伴隨車分析、碰撞車分析、黑名單車輛預(yù)警、旅行時間計算、道路流量統(tǒng)計等等。這些任務(wù)需要交通卡口不間斷地識別和記錄所有經(jīng)過車輛的過車數(shù)據(jù)，并且及時對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行查找、關(guān)聯(lián)、比對等處理。因為記錄條數(shù)多并且包含圖像信息，過車數(shù)據(jù)的體量非常龐大，對監(jiān)控系統(tǒng)的存儲、查詢和計算能力都提出了很高的要求。事實上，由于數(shù)據(jù)量過大，大多數(shù)交管部門只能采用離線分析進(jìn)行分析型監(jiān)控，也就是將一個周期內(nèi)(比如一天內(nèi))全部的過車數(shù)據(jù)都存儲起來后再對整個數(shù)據(jù)集進(jìn)行計算。這種處理方式顯然延時過高，監(jiān)控系統(tǒng)在特殊狀況發(fā)生很久以后才能將結(jié)果報告給交警。而分析型監(jiān)控的任務(wù)常常具有時效性，比如黑名單車輛通過某個卡口時，需要系統(tǒng)立刻捕捉到這一行為并通知卡口附近的交警前往攔截；再比如道路流量統(tǒng)計的目的是進(jìn)行紅綠燈調(diào)控或者通知交警在某地交通流量過大，要馬上前去疏導(dǎo)。離線分析的高延時使得交警無法對這些狀況進(jìn)行及時響應(yīng)。
分析型監(jiān)控的技術(shù)難點在于監(jiān)控系統(tǒng)需要在不斷產(chǎn)生的、海量的、格式多樣的過車數(shù)據(jù)中快速發(fā)現(xiàn)問題，最好可以在問題發(fā)生時就發(fā)出警告，甚至在問題發(fā)生之前發(fā)出預(yù)警。交管部門傳統(tǒng)使用的數(shù)據(jù)庫能力有限，無法滿足實時性分析的需求。所幸，這個難題恰好是近年來熱門的大數(shù)據(jù)技術(shù)的強(qiáng)項。大數(shù)據(jù)技術(shù)以其分布式的計算方式尤其擅長對海量數(shù)據(jù)的快速處理。大數(shù)據(jù)發(fā)展到現(xiàn)在已經(jīng)有相對成熟的技術(shù)來處理以下三種問題：復(fù)雜的批量數(shù)據(jù)處理、基于歷史數(shù)據(jù)的交互式查詢和基于實時數(shù)據(jù)的流處理。其中的流處理，顧名思義，是在數(shù)據(jù)產(chǎn)生并流入系統(tǒng)時就進(jìn)行處理并馬上得出結(jié)果，非常適合分析型監(jiān)控中過車數(shù)據(jù)不斷產(chǎn)生的場景和對實時性的需求。日前，貴州交警就在公安部無錫所(交通管理科學(xué)研究所)的幫助下部署了基于Hadoop技術(shù)的大數(shù)據(jù)平臺，利用流處理技術(shù)做到了實時的分析型監(jiān)控。
此外，依托大數(shù)據(jù)平臺的處理能力，貴州交警還實現(xiàn)了車輛綜合監(jiān)管，將全省5.33萬家運輸企業(yè)、59.9萬名運輸駕駛?cè)恕?755家重點監(jiān)管企業(yè)、5.3萬臺重點監(jiān)管車輛、4341家租賃企業(yè)、3.5萬臺租賃車輛全部納入動態(tài)監(jiān)管，對異常行為自動預(yù)警、自動提示，對駕駛?cè)诉`法行為實時監(jiān)控、精確干預(yù)，能準(zhǔn)確地對凌晨不按規(guī)定時間行駛的“紅眼客車”進(jìn)行查緝。除了監(jiān)管，大數(shù)據(jù)平臺在公共服務(wù)方面也具有很大優(yōu)勢，利用的大數(shù)據(jù)平臺的數(shù)據(jù)和服務(wù)支撐能力，開發(fā)了 “貴州交警APP”，能自助處理交通違法、自主預(yù)約駕考、路況查詢等，大大方便了群眾。
貴州在全國率先實現(xiàn)了省級聯(lián)網(wǎng)的交警大數(shù)據(jù)平臺。要處理的不僅是省內(nèi)各地市的監(jiān)控信息，還有各地市之間交通的數(shù)據(jù)，因而數(shù)據(jù)量非常龐大，處理邏輯也遠(yuǎn)高于普通市級系統(tǒng)。在全省部署的上千個卡口每時每刻都捕獲著大量包含圖像和視頻的過車數(shù)據(jù)，在高峰期可達(dá)每秒近萬條，每月的數(shù)據(jù)量可達(dá)TB級別。傳統(tǒng)布控系統(tǒng)使用的Oracle數(shù)據(jù)庫在處理如此大量的數(shù)據(jù)時捉襟見肘。部署了大數(shù)據(jù)平臺后，數(shù)據(jù)量過大帶來的存儲、查詢和計算方面的一系列問題都得到了解決。尤其是新系統(tǒng)中的流處理引擎成功地做到了對套牌假牌車分析、伴隨車分析、黑名單車預(yù)警、區(qū)間測速、路線指引、旅行時間計算、道路流量統(tǒng)計等分析型監(jiān)控的實時分析和實時預(yù)警。圖2描述了貴州交警分析性的軟件邏輯架構(gòu)：
圖2：軟件邏輯架構(gòu)
通過貴州交警對大數(shù)據(jù)技術(shù)的利用，我們看到選擇高性能的大數(shù)據(jù)處理平臺可以大大提高交管部門的管理能力和效率。本次貴州交警部署的新緝查系統(tǒng)底層采用了星環(huán)科技(更多詳情請見星環(huán)科技官網(wǎng)www.transwarp.io)的分布式大數(shù)據(jù)處理平臺Transwarp Data Hub(TDH)。TDH基于Hadoop，對海量數(shù)據(jù)的存儲、查詢和分析都很擅長，尤其是平臺下的流處理引擎Streaming利用目前大數(shù)據(jù)處理領(lǐng)域中最快的計算框架Spark，擁有高吞吐、低延時的優(yōu)點，使貴州交警在交通指揮管理中發(fā)揮了強(qiáng)大的作用。在交通監(jiān)控系統(tǒng)中使用大數(shù)據(jù)技術(shù)不僅可以在突發(fā)事件中提高交警的響應(yīng)速度，還可以為政府對道路建設(shè)和相關(guān)法規(guī)進(jìn)行改進(jìn)提供依據(jù)。例如，道路流量分析可以為公路局指出最需要新增和拓寬道路的地點，交通事故統(tǒng)計可以讓交管部門在事故高發(fā)路段安裝更清晰的警示標(biāo)志或者重新設(shè)置限速等等。
交通擁堵和安全問題越發(fā)嚴(yán)重的今天，全國各省都在計劃部署省級的大數(shù)據(jù)平臺, 全國聯(lián)網(wǎng)也是大勢所趨，屆時，系統(tǒng)所面臨的數(shù)據(jù)處理任務(wù)將更加艱巨。基于Hadoop的大數(shù)據(jù)平臺擴(kuò)展性極強(qiáng)，存儲和計算能力都可以無限提升，今后會發(fā)揮更大的威力。充分運用大數(shù)據(jù)技術(shù)，使道路建設(shè)、法規(guī)制定和事件處理配合無間，讓交通管理變得更加“智慧”，道路交通時時處處安全、快捷的實現(xiàn)也就指日可待。
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