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(gè)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(diǎn)，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。

　　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(shí)間、地點(diǎn)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(shí)間計(jì)算、道路流量統(tǒng)計(jì)等等。這些任務(wù)需要交通卡口不間斷地記錄所有經(jīng)過車輛的過車數(shù)據(jù)，并且對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行查找、關(guān)聯(lián)、比對等處理。因?yàn)橛涗洍l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(jì)算能力都提出了很高的要求。事實(shí)上，由于數(shù)據(jù)量過大，大多數(shù)交管部門采用離線分析進(jìn)行分析型監(jiān)控，也就是將一個(gè)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(gè)數(shù)據(jù)集進(jìn)行計(jì)算。這種處理方式顯然延時(shí)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(bào)告給交警。分析型監(jiān)控的任務(wù)常常具有時(shí)效性，比如黑名單車輛通過某個(gè)卡口時(shí)，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(jì)的目的是通知交警在某地交通流量過大時(shí)前去疏導(dǎo)。離線分析的高延時(shí)使得交警無法對這些狀況進(jìn)行及時(shí)響應(yīng)。

　　分析型監(jiān)控的技術(shù)難點(diǎn)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(shí)就發(fā)出預(yù)警。交管部門傳統(tǒng)使用的數(shù)據(jù)庫能力有限，無法滿足對實(shí)時(shí)性的需求。所幸，這個(gè)難題恰好是近年來熱門的大數(shù)據(jù)技術(shù)的強(qiáng)項(xiàng)。大數(shù)據(jù)技術(shù)以其分布式的計(jì)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(shí)時(shí)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(shí)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(shí)時(shí)性的需求。日前，山東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大數(shù)據(jù)平臺的緝查布控系統(tǒng)，利用流處理技術(shù)做到了實(shí)時(shí)的分析型監(jiān)控。

　　山東省的機(jī)動車保有量在全國一直數(shù)一數(shù)二，2014年7月在全國率先實(shí)現(xiàn)了緝查布控系統(tǒng)的省級聯(lián)網(wǎng)。省級的緝查布控系統(tǒng)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)。山東交警在全省部署的上千個(gè)卡口每時(shí)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。山東交警緝查布控系統(tǒng)原先使用的Oracle數(shù)據(jù)庫在處理如此大量的數(shù)據(jù)時(shí)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(jì)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車分析、伴隨車分析、黑名單車預(yù)警、區(qū)間測速、旅行時(shí)間計(jì)算、道路流量統(tǒng)計(jì)等分析型監(jiān)控的實(shí)時(shí)分析和實(shí)時(shí)預(yù)警。圖1描述了山東交警新緝查布控系統(tǒng)的軟件邏輯架構(gòu)：

　　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。山東交警緝查布控系統(tǒng)對套牌車的分析根據(jù)“同一車輛在較短時(shí)間內(nèi)不可能同時(shí)經(jīng)過兩個(gè)相距較遠(yuǎn)的卡口”的原理，將單個(gè)時(shí)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(shí)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(shí)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(gè)卡口短時(shí)間內(nèi)一起通過，緝查布控系統(tǒng)即會判定這些車輛為伴隨車。犯罪團(tuán)伙出動時(shí)，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(shí)間計(jì)算和道路流量統(tǒng)計(jì)則可以幫助處理和預(yù)防交通堵塞。對車輛通過卡口的時(shí)間點(diǎn)進(jìn)行計(jì)算，可以得到車輛在卡口之間所花的旅行時(shí)間。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)大量車輛的旅行時(shí)間突然變長，則說明附近路段發(fā)生堵塞，緝查布控系統(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(jì)數(shù)則可以計(jì)算出全省各條道路的實(shí)時(shí)流量，當(dāng)?shù)缆妨髁看髸r(shí)，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。所以緝查布控系統(tǒng)會在流量過大時(shí)通知交警前往待命，以便在狀況發(fā)生后第一時(shí)間進(jìn)行處理。在道路單向流量過大時(shí)，緝查布控系統(tǒng)還可以使用信號燈將流量小方向的部分車道臨時(shí)調(diào)配給流量大的方向，實(shí)現(xiàn)流量均衡。

　　區(qū)間測速則可以根據(jù)一輛車通過兩個(gè)或以上卡口的時(shí)間來計(jì)算出車輛在卡口間的速度，捕捉到超速行為。通過將實(shí)時(shí)生成的過車數(shù)據(jù)與車管所的黑名單比對，緝查布控系統(tǒng)可以發(fā)現(xiàn)包括未年檢車輛、車主駕照吊銷車輛、報(bào)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)的緝查布控系統(tǒng)幫助山東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)平臺還解決了山東交警海量數(shù)據(jù)的存儲和查詢問題。新的緝查布控系統(tǒng)中，機(jī)動車違法圖像信息的保存周期從3個(gè)月延長到了24個(gè)月。交警可以根據(jù)車輛的顏色、車型、號牌等信息實(shí)時(shí)查詢其歷史行為、行車路線和車輛營運(yùn)公司、駕駛?cè)说汝P(guān)聯(lián)信息，只花秒級時(shí)間便可從24億條過車數(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(gè)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(gè)例子來解釋碰撞車分析的意義。如圖2所示：A地在某日凌晨2點(diǎn)、B地在同一日凌晨4點(diǎn)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(diǎn)左右和B地附近卡口在凌晨4點(diǎn)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。

　　通過山東交警對大數(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。公安部無錫所幫助山東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)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(jì)算框架Spark，擁有高吞吐、低延時(shí)的優(yōu)點(diǎn)，使山東交警的緝查布控系統(tǒng)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(diǎn)，交通事故統(tǒng)計(jì)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(jì)劃部署省級的緝查布控系統(tǒng), 全國聯(lián)網(wǎng)也是大勢所趨，屆時(shí)，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(jì)算能力都可以無限提升，今后會發(fā)揮更大的威力。充分運(yùn)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(shí)時(shí)處處安全、快捷的實(shí)現(xiàn)也就指日可待。