車聯(lián)網(wǎng)在建筑垃圾運(yùn)輸車管理中的應(yīng)用探索

劉科強(qiáng) 冶少剛 暢明娟

摘 要：建筑垃圾運(yùn)輸車是城市建設(shè)過程中必不可少的運(yùn)輸工具，他們?cè)跒槌鞘薪ㄔO(shè)作出貢獻(xiàn)的同時(shí)，也帶來車輛超速超限行駛、拋灑滴漏垃圾、不按規(guī)定線路行駛等違規(guī)事件，這些違規(guī)行為引發(fā)的環(huán)境污染和安全隱患是執(zhí)法監(jiān)管部門的管理難題，文章針對(duì)建筑垃圾清運(yùn)管理需求，結(jié)合汽車CAN總線、車聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算技術(shù)，探索了建筑垃圾運(yùn)輸車聯(lián)網(wǎng)智能化管理系統(tǒng)開發(fā)和應(yīng)用，使車、道路、駕駛員、工地、消納場(chǎng)、管理者有效緊密的結(jié)合，為管理者提供了行之有效的技術(shù)手段和管理工具，實(shí)現(xiàn)政府各監(jiān)管部門信息同步共享，聯(lián)動(dòng)管理。從源頭治理車輛違規(guī)行為，達(dá)到清運(yùn)企業(yè)車輛合規(guī)高效運(yùn)營(yíng)，保障城市環(huán)境衛(wèi)生及交通安全的雙重目的。

關(guān)鍵詞：建筑垃圾運(yùn)輸車；車聯(lián)網(wǎng)；智能管理

中圖分類號(hào)：U461.99 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B 文章編號(hào)：1671-7988（2018）17-25-04

Abstract： Construction waste transport vehicles are essential means of transportation in the process of urban construction. While they contribute to urban construction， they also bring violations such as over speed， dumping of waste， failure to follow prescribed routes， and so on. The environmental pollution and hidden danger caused by these violations is a difficult management problem for the supervision department. This paper aims at the demand of construction waste clean up and transportation management， combines the CAN bus， the Vehicle network， Cloud computing technology， this paper probes into the development and application of the intelligent management system of building waste transport vehicle network， which makes the vehicle， road， driver， construction site， acceptance yard and manager combine effectively and closely， and provide effective technical means and management tools for the managers. To achieve the government regulatory depart ments to share information synchronization， linkage management. To control vehicle violations from the source to achieve the dual purpose of vehicle compliance and efficient operation of transportation enterprises and the protection of urban environmental hygiene and traffic safety.

Keywords： Construction Waste Truck； Internet of Vehicles； intelligent management

CLC NO.： U461.99 Document Code： B Article ID： 1671-7988（2018）17-25-04

前言

近年來，隨著城市建設(shè)的快速發(fā)展，城市生活、建筑垃圾逐漸增多，運(yùn)載建筑垃圾的重型汽車“建筑垃圾運(yùn)輸車”肩負(fù)了城市建設(shè)的使命，他們?cè)跒槌鞘薪ㄔO(shè)作出貢獻(xiàn)的同時(shí)，帶來的超速超限行駛、隨意傾倒垃圾、沿途揚(yáng)塵拋灑垃圾、不按規(guī)定行駛等問題引發(fā)的環(huán)境污染和安全隱患讓廣大市民深惡痛絕。讓建筑垃圾運(yùn)輸車由原來的“城市建設(shè)者”變成了“城市公害”。據(jù)統(tǒng)計(jì)全國(guó)由于建筑垃圾運(yùn)輸車引起的交通傷亡事故更是多達(dá)上千人。盡管政府相關(guān)部門一直在采取各種措施對(duì)建筑垃圾運(yùn)輸車進(jìn)行監(jiān)管治理，但受制于無有效的技術(shù)手段，取得的成效卻不盡人意。使建筑垃圾運(yùn)輸監(jiān)管問題一直是城市管理的難點(diǎn)問題。因此，加強(qiáng)技術(shù)監(jiān)控手段，對(duì)建筑垃圾運(yùn)輸車進(jìn)行精準(zhǔn)化管理是各級(jí)政府部門的攻堅(jiān)難題。筆者認(rèn)為，有效監(jiān)控管理建筑垃圾運(yùn)輸車，降低其引起的交通事故，美化城市環(huán)境，利用傳統(tǒng)的人工管理已不能滿足政府監(jiān)管部門對(duì)建筑垃圾運(yùn)輸車監(jiān)管的要求，不但要有一套管理標(biāo)準(zhǔn)、制度法規(guī)，還需要一套行之有效的管理工具。本文對(duì)如何利用先進(jìn)的車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)搭建一套車聯(lián)網(wǎng)智能管理系統(tǒng)，把車、道路、駕駛員、工地、消納場(chǎng)、管理者有效緊密的結(jié)合起來，實(shí)現(xiàn)政府多個(gè)部門信息共享，聯(lián)動(dòng)管理。從源頭治理“瘋狂建筑垃圾運(yùn)輸車”違規(guī)行駛，超速、揚(yáng)塵污染、隨意傾倒等惡疾，即從運(yùn)輸企業(yè)及清運(yùn)車輛運(yùn)輸全過程進(jìn)行監(jiān)控和管理，達(dá)到清運(yùn)企業(yè)車輛合規(guī)運(yùn)營(yíng)，提升城市環(huán)境衛(wèi)生及交通安全的雙重目的。

1 車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展模式與體系結(jié)構(gòu)

車聯(lián)網(wǎng)是物聯(lián)網(wǎng)的重要分支，是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在汽車行業(yè)的典型應(yīng)用。車聯(lián)網(wǎng)涉及到的關(guān)鍵技術(shù)包含無線射頻識(shí)別技術(shù)、無線傳感器收集技術(shù)、無線通信傳輸技術(shù) （2/3/4G）、全球定位技術(shù)（GPS、GIS）、車聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)建立、安全技術(shù)等，這在物聯(lián)網(wǎng)中均有體現(xiàn)。但與物聯(lián)網(wǎng)相比，車聯(lián)網(wǎng)中的網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)以車輛為主，汽車節(jié)點(diǎn)移動(dòng)速度更快、拓?fù)渥兓l繁、路徑的壽命更短，這就決定了車聯(lián)網(wǎng)的高動(dòng)態(tài)性，而且受到的干擾因素也會(huì)更多，包括路邊的建筑物、天氣狀況、道路交通等，因此車聯(lián)網(wǎng)對(duì)技術(shù)的要求更加苛刻，其網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)與信息建設(shè)也更加復(fù)雜和多變。

與物聯(lián)網(wǎng)類似，車聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)也可分為感知層、網(wǎng)絡(luò)層、處理層和應(yīng)用層，感知層主要是運(yùn)用車載傳感器對(duì)車輛位置、車速、開關(guān)量、道路交通狀況、天氣情況等相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行感知和采集，并將數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)層上傳到管理平臺(tái)存儲(chǔ)；網(wǎng)絡(luò)層的主要功能是實(shí)現(xiàn)Internet接人、完成數(shù)據(jù)的分析處理和遠(yuǎn)距離大范圍傳輸以及實(shí)現(xiàn)對(duì)車聯(lián)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)節(jié)點(diǎn)的遠(yuǎn)程監(jiān)控和管理功能；應(yīng)用層主要是對(duì)車聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)的處理與分析，通過人機(jī)交互界面實(shí)現(xiàn)各種具體服務(wù)，從狹義上來說，應(yīng)用層主要是指網(wǎng)絡(luò)終端系統(tǒng)以及用戶操作系統(tǒng)等[1]。車聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖l所示。

2 車聯(lián)網(wǎng)在建筑垃圾運(yùn)輸管理中的應(yīng)用探析

車聯(lián)網(wǎng)是繼互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)之后，未來智慧城市的又一個(gè)標(biāo)志，是汽車未來科技的發(fā)展方向，是智慧城市和智能交通發(fā)展不可或缺的技術(shù)，車聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)應(yīng)用能保證車輛更加安全行駛，規(guī)劃出行路線，避免交通擁堵，節(jié)能減排。因此，通過對(duì)建筑垃圾運(yùn)輸管理需求的調(diào)研分析，以及車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展，可將車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和重卡電控技術(shù)融合，結(jié)合電子控制技術(shù)、數(shù)據(jù)通訊傳輸技術(shù)、云計(jì)算技術(shù)應(yīng)用，開發(fā)針對(duì)建筑垃圾運(yùn)輸車的實(shí)時(shí)調(diào)度監(jiān)控、智能控制、違規(guī)報(bào)警等功能于一體化智慧監(jiān)管系統(tǒng)，可提高清運(yùn)企業(yè)精細(xì)化管理水平，降低交通事故，改善城市環(huán)境衛(wèi)生，從技術(shù)上解決建筑垃圾運(yùn)輸車輛的違規(guī)行為，解決政府監(jiān)管難題。

2.1 建筑垃圾運(yùn)輸過程監(jiān)管流程和需求分析

隨著城市化快速發(fā)展，拆遷、建設(shè)、改造工程項(xiàng)目遍地開花，給建筑垃圾管理增添了難度，特別是一些施工任務(wù)重、時(shí)間要求緊的重點(diǎn)工程，工地進(jìn)出口未及時(shí)硬化，建筑垃圾運(yùn)輸車輛不加網(wǎng)加蓋密閉運(yùn)輸，車輛帶泥、撒漏、揚(yáng)塵，污染路面，亂倒建筑渣土、超速行駛等情況時(shí)有發(fā)生，帶來了城市交通事故頻發(fā)，建筑垃圾揚(yáng)塵污染環(huán)境等管理難題。部分地市監(jiān)管部門要求全市建設(shè)、施工單位在進(jìn)行建筑渣土處置前，施工工地“出多少土、運(yùn)往哪里、行駛限速、運(yùn)輸線路怎么走，什么時(shí)間運(yùn)輸”要先報(bào)監(jiān)管部門審批，未經(jīng)審批不得擅自運(yùn)輸、處置建筑垃圾。而對(duì)于建筑垃圾運(yùn)輸車的管理，則要求所有車輛需安裝統(tǒng)一標(biāo)志、統(tǒng)一管理，保持整潔完好，車擋板要清洗干凈，杜絕帶泥上路；參運(yùn)車輛必須裝載適量，大廂嚴(yán)密，不撒漏、飛揚(yáng)，參運(yùn)車輛必須按規(guī)定線路行駛，并安裝北斗兼容GPS管理系統(tǒng)。如出現(xiàn)突發(fā)性的垃圾撒漏情況，要及時(shí)清理，并限制車輛行駛。為將監(jiān)管要求更好落實(shí)下去，提高執(zhí)法效率，減少建筑垃圾運(yùn)輸與處置過程中的違規(guī)行為，非常有必要采用“建筑垃圾運(yùn)輸車智能監(jiān)管系統(tǒng)”的多種科技手段結(jié)合的方式，實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑垃圾運(yùn)輸相關(guān)單位、車輛及責(zé)任人的管理。即抓好兩點(diǎn)一線即工地、傾倒場(chǎng)地和運(yùn)輸線路的監(jiān)管。

2.2 車聯(lián)網(wǎng)在建筑垃圾運(yùn)輸過程中的應(yīng)用研究

通過對(duì)建筑垃圾清運(yùn)行業(yè)運(yùn)輸形態(tài)的實(shí)地調(diào)研，及監(jiān)管主體部門管理需求進(jìn)行綜合分析，進(jìn)行用戶定義和畫像，利用PSPS模型挖掘分析用戶場(chǎng)景需求，理解管理痛點(diǎn)。分別對(duì)用戶角色、場(chǎng)景、痛點(diǎn)、解決方案進(jìn)行分析，共分析出20個(gè)場(chǎng)景，再使用kano模型分析[2]，篩選出5類用戶的必備核心需求及用戶場(chǎng)景，做為建筑垃圾智能化監(jiān)管系統(tǒng)開發(fā)和技術(shù)路線選擇的參考依據(jù)。詳情見表1：

3 建筑垃圾運(yùn)輸車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)構(gòu)建

根據(jù)建筑垃圾運(yùn)輸過程中相關(guān)用戶的需求分析，規(guī)劃搭建建筑垃圾運(yùn)輸車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)。需要先進(jìn)行系統(tǒng)技術(shù)架構(gòu)選擇，再進(jìn)行管理系統(tǒng)的業(yè)務(wù)劃分和功能設(shè)置，最后再對(duì)整個(gè)管理體系進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化，統(tǒng)一管理。

3.1 建筑垃圾運(yùn)輸車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)技術(shù)架構(gòu)

建筑垃圾智能管理系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)分為四大部分：感知層（采集車輛位置和傳感數(shù)據(jù)）、數(shù)據(jù)傳輸層（無線傳輸）、數(shù)據(jù)處理層和數(shù)據(jù)應(yīng)用層。具體架構(gòu)如下圖所示：

3.1.1 感知層

建筑垃圾監(jiān)管的主體為兩點(diǎn)一線，即工地、消納場(chǎng)和運(yùn)輸線路，在車輛、工地和消納場(chǎng)所安裝感知檢測(cè)設(shè)備，實(shí)現(xiàn)互通互聯(lián)。主要安裝的設(shè)備有2類：①車載智能終端設(shè)備：在清運(yùn)車輛上安裝車載智能終端、載重傳感器、舉升傳感器、密閉傳感器，車載DVR、多路攝像頭，通過CAN總線和RS232等協(xié)議實(shí)現(xiàn)車內(nèi)局域網(wǎng)絡(luò)互通，分別采集車輛位置、車速、空載重載、舉升、密閉、視頻等數(shù)據(jù)。②視頻和黑車識(shí)別設(shè)備：安裝在工地和消納場(chǎng)出口的黑車識(shí)別設(shè)備，當(dāng)車輛經(jīng)過時(shí)觸發(fā)感應(yīng)器，自動(dòng)拍照，自動(dòng)識(shí)別車牌號(hào)碼，自動(dòng)判斷是否黑車和套牌。[3]

3.1.2 數(shù)據(jù)傳輸層

車載終端將各種傳感信息進(jìn)行匯集打包，通過設(shè)備自帶的3G/4G通訊模塊，將數(shù)據(jù)以無線通訊的方式傳輸?shù)礁浇荆缓笸ㄟ^基站傳輸?shù)竭\(yùn)營(yíng)商機(jī)房，再通過主干線傳輸?shù)杰嚶?lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心服務(wù)器中。[4]

3.1.3 數(shù)據(jù)處理層

數(shù)據(jù)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)中心云服務(wù)器后，按相應(yīng)協(xié)議自動(dòng)解析數(shù)據(jù)，應(yīng)用云計(jì)算技術(shù)，將業(yè)務(wù)邏輯自動(dòng)計(jì)算出相應(yīng)的指標(biāo)和數(shù)據(jù)，包括識(shí)別車牌是否是黑車，是否是套牌車，是否卸貨，知否裝貨，是否偏離線路，是否貨箱密閉、超速等，然后將這些數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫，供應(yīng)用層調(diào)用。

3.1.4 數(shù)據(jù)應(yīng)用層

云端服務(wù)器通過數(shù)據(jù)處理程序?qū)崟r(shí)接收上述行為數(shù)據(jù)，解析并入庫，業(yè)務(wù)處理程序根據(jù)解析后的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)進(jìn)行各種計(jì)算，包括違規(guī)行為的實(shí)時(shí)計(jì)算和識(shí)別，并接收用戶端反饋內(nèi)容，用戶通過電腦端和手機(jī)端進(jìn)行訪問和交互。根據(jù)使用對(duì)象特征不同，建筑垃圾車輛智能管理系統(tǒng)的應(yīng)用層用戶分別為駕駛員、指揮中心、主管科室、運(yùn)輸企業(yè)和執(zhí)法人員。

3.2 建立建筑垃圾運(yùn)輸車智能管理系統(tǒng)

建筑垃圾和工程渣土運(yùn)輸過程主要是，車輛在工地裝貨并沖洗后，通過城市道路，最后進(jìn)入消納場(chǎng)卸貨，俗稱“兩點(diǎn)一線”。整個(gè)過程受政府各主管部門監(jiān)管，結(jié)合監(jiān)管過程中相關(guān)用戶的管理需求，主要有7個(gè)子系統(tǒng)來滿足各用戶對(duì)象的監(jiān)管需求：

（1）基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理子系統(tǒng)：記錄車輛檔案、駕駛員檔案、運(yùn)輸公司檔案，智能設(shè)備檔案、使清運(yùn)過程信息化，便于政府各級(jí)監(jiān)管部門信息共享和追溯管理。

（2）調(diào)度監(jiān)控子系統(tǒng)：對(duì)車輛實(shí)時(shí)定位信息、運(yùn)行軌跡、運(yùn)輸過程進(jìn)行實(shí)時(shí)展示，便于運(yùn)輸公司高效調(diào)度監(jiān)控。

（3）城市管理子系統(tǒng)：對(duì)運(yùn)輸過程中的“兩點(diǎn)一線”進(jìn)行智能化管理，具有規(guī)劃和審批、記錄工地、消納場(chǎng)、運(yùn)輸線路功能，審批通過后的工地、線路、消納場(chǎng)與車輛進(jìn)行綁定，作為未審批作業(yè)的工地和消納場(chǎng)、車輛違規(guī)作業(yè)識(shí)別依據(jù)。

（4）智能控制子系統(tǒng)：主要功能是對(duì)違規(guī)車輛進(jìn)行限速、限舉、限制啟動(dòng)的遠(yuǎn)程命令下發(fā)規(guī)則設(shè)定，當(dāng)車輛違規(guī)時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)觸發(fā)控制指令，通過運(yùn)營(yíng)商3G/4G網(wǎng)絡(luò)下發(fā)給車載智能終端，車載終端通過CAN總線將命令傳輸給發(fā)動(dòng)機(jī)，對(duì)車速、舉升進(jìn)行限制，保證車輛合規(guī)運(yùn)營(yíng)。

（5）違規(guī)報(bào)警子系統(tǒng)：主要功能是實(shí)時(shí)預(yù)警危險(xiǎn)駕駛行為和違規(guī)事件，當(dāng)駕駛員駕駛車輛存在危險(xiǎn)駕駛行為，ADAS系統(tǒng)觸發(fā)預(yù)警，提醒駕駛員。當(dāng)車輛違規(guī)后，系統(tǒng)自動(dòng)記錄違規(guī)事件，存儲(chǔ)到系統(tǒng)平臺(tái)數(shù)據(jù)庫，供執(zhí)法部門實(shí)時(shí)調(diào)取數(shù)據(jù)，作為執(zhí)法有力證據(jù)。

（6）建筑垃圾清運(yùn)大數(shù)據(jù)可視化子系統(tǒng)：主要是運(yùn)用云計(jì)算，大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，將城市建筑垃圾運(yùn)輸過程數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)計(jì)算分析，可以為交通安全管理部門展示建筑垃圾清運(yùn)路線密集度、違規(guī)路段熱力圖，便于合理規(guī)劃和審批線路，部署執(zhí)法巡查警力；實(shí)現(xiàn)工地出土量和消納場(chǎng)收容量數(shù)據(jù)分析，建筑垃圾運(yùn)輸流向數(shù)據(jù)分析，便于監(jiān)管部門合理調(diào)劑資源，適量消納。車輛運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)分析，使車隊(duì)管理者了解車輛運(yùn)力及運(yùn)營(yíng)成本，便于降本增效。

（7）移動(dòng)執(zhí)法APP：主要用于一線執(zhí)法巡查人員，執(zhí)法人員可通過APP進(jìn)行移動(dòng)巡查執(zhí)法，對(duì)違規(guī)車輛、工地、消納場(chǎng)進(jìn)行實(shí)時(shí)鎖定，證據(jù)盤查，違規(guī)上報(bào)。

由于該智能化管理系統(tǒng)需要實(shí)時(shí)處理車輛運(yùn)行過程中的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，進(jìn)行超大數(shù)據(jù)量計(jì)算分析，因此建議運(yùn)用云計(jì)算建立超大容量數(shù)據(jù)庫，采用數(shù)據(jù)挖掘、人工智能等技術(shù)，有助于提取有效信息，過濾無效信息方面有很大的優(yōu)勢(shì)，能夠提高數(shù)據(jù)處理效率，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)防控。

3.3 建立建筑垃圾運(yùn)輸車輛智能化技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

因各地市建筑垃圾車的品牌、技術(shù)規(guī)格不同，因此，車輛接入智能管理系統(tǒng)時(shí)需要統(tǒng)一的接入標(biāo)準(zhǔn)和通訊協(xié)議。所以在智能化管理系統(tǒng)建設(shè)時(shí)，還需要將車輛接入系統(tǒng)平臺(tái)的方式進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，對(duì)車輛智能化設(shè)備技術(shù)要求進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，因此，在監(jiān)管體系搭建時(shí)需要從整車公告技術(shù)要求、車載智能系統(tǒng)技術(shù)要求、通訊協(xié)議等進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，便于建筑垃圾運(yùn)輸監(jiān)管運(yùn)營(yíng)的標(biāo)準(zhǔn)化統(tǒng)一規(guī)范管理。

4 小結(jié)

車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的探索和應(yīng)用，推動(dòng)了智慧城市建設(shè)和智能交通領(lǐng)域的不斷創(chuàng)新，解決了現(xiàn)代城市建設(shè)、交通安全、節(jié)能環(huán)保等管理方面的部分難題，本文論述的車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在建筑垃圾運(yùn)輸監(jiān)管過程中的應(yīng)用，已在多個(gè)城市應(yīng)用推廣，有效的解決了建筑垃圾車輛超速、亂傾倒拋灑垃圾、不按規(guī)定線路行駛等痼疾，降低了交通安全和揚(yáng)塵污染事故發(fā)生率。同時(shí)，筆者也認(rèn)識(shí)到車聯(lián)網(wǎng)涉及的技術(shù)眾多，車聯(lián)網(wǎng)的普及和應(yīng)用任重而道遠(yuǎn)。

參考文獻(xiàn)

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