基于車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快遞車輛管控平臺設(shè)計(jì)與應(yīng)用

（中國郵政集團(tuán)有限公司，北京 100808）

0 引言

隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能交通中的廣泛應(yīng)用，車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)快速發(fā)展。車聯(lián)網(wǎng)是移動互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)向業(yè)務(wù)實(shí)質(zhì)和縱深發(fā)展的必由之路，也是未來信息通信、環(huán)保、節(jié)能、安全等發(fā)展的融合性技術(shù)[1]。車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與物流行業(yè)有效結(jié)合，實(shí)現(xiàn)物流路徑優(yōu)化與物流車輛實(shí)時(shí)控制，大大提升了車輛安全管理水平[2]。通過車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，使得車輛對周圍環(huán)境的感知能力、車載終端的計(jì)算與規(guī)劃能力顯著增強(qiáng)，實(shí)現(xiàn)車與車、人、路、服務(wù)平臺之間的信息共享和信息傳輸，為快遞車輛的智能化、數(shù)字化管控提供了可能[3]。

車聯(lián)網(wǎng)涉及多個技術(shù)領(lǐng)域，涵蓋數(shù)據(jù)采集、視頻分析與識別、語音識別、操作系統(tǒng)、云計(jì)算、開放式接入?yún)f(xié)議、大數(shù)據(jù)、無線通信等關(guān)鍵技術(shù)。20 世紀(jì)50 年代，部分美國私營公司就已開始研發(fā)汽車自動控制系統(tǒng)。目前，以美國、歐盟和日本為代表的發(fā)達(dá)國家和地區(qū)對車路協(xié)同系統(tǒng)的應(yīng)用場景基本定義完畢，目前處于對相關(guān)技術(shù)的探索、實(shí)驗(yàn)和測試階段，尚未大規(guī)模推廣和應(yīng)用[4]。2010 年，我國首屆“車聯(lián)網(wǎng)”研討會成功召開，提出了“車聯(lián)網(wǎng)”這一概念。近10 年來，我國貨運(yùn)車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅猛，2018年制定了《國家車聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)指南》，旨在推動形成統(tǒng)一、協(xié)調(diào)的國家車聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)體系架構(gòu)[5]。目前關(guān)于車聯(lián)網(wǎng)的研究多側(cè)重理論層面，如車聯(lián)網(wǎng)資源共享[6]、數(shù)據(jù)傳輸算法[7]、信息安全[8]等，涉及應(yīng)用層面的較少?？爝f企業(yè)普遍利用衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)對車輛進(jìn)行監(jiān)控管理[9]，但尚未依托車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)通過人、車、路、通信、平臺全方位鏈接與數(shù)據(jù)交互進(jìn)行車輛管控。北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（以下簡稱北斗系統(tǒng)）作為中國自主研發(fā)的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，目前已被廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域，其中也包括車聯(lián)網(wǎng)[10-12]。目前，關(guān)于北斗系統(tǒng)在物流車輛監(jiān)控方面的研究更偏向于理論[13-15]，有關(guān)其應(yīng)用于快遞車輛管理實(shí)踐的研究尚為空白。

近年來，伴隨著電子商務(wù)井噴式增長，國內(nèi)市場消費(fèi)升級，快遞行業(yè)迅猛發(fā)展，快遞運(yùn)輸車輛規(guī)模高速增長，導(dǎo)致快遞企業(yè)車輛管理壓力陡增，傳統(tǒng)的管理手段已經(jīng)不能滿足快遞運(yùn)輸車輛管理精細(xì)化的要求。《郵政強(qiáng)國建設(shè)行動綱要》[16]明確指出，要加快產(chǎn)業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型，重點(diǎn)拓展大數(shù)據(jù)、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、北斗衛(wèi)星導(dǎo)航等技術(shù)應(yīng)用。但目前我國快遞企業(yè)車輛管理方面的智能化、數(shù)字化發(fā)展滯后，運(yùn)輸車輛現(xiàn)代科技裝備和信息化應(yīng)用不充分問題凸顯，亟需針對快遞行業(yè)車輛管控需求，研究開發(fā)與車聯(lián)網(wǎng)深度融合的車輛管控平臺系統(tǒng)。

為此，本文綜合利用車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、北斗系統(tǒng)、智能識別技術(shù)、大數(shù)據(jù)與可視化技術(shù)，研究設(shè)計(jì)了基于車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快遞車輛管控平臺，創(chuàng)新構(gòu)建了車聯(lián)網(wǎng)與快遞產(chǎn)業(yè)深度融合的“終端+網(wǎng)絡(luò)+平臺+客戶”整體架構(gòu)，并提出單北斗終端研究應(yīng)用路線。通過在全國31 個省的實(shí)踐應(yīng)用，推進(jìn)了北斗系統(tǒng)在交通運(yùn)輸行業(yè)的深度應(yīng)用，同時(shí)提高了快遞企業(yè)車輛管理的自動化、智能化、精細(xì)化水平。

1 快遞車輛管理需求分析

經(jīng)過近10年的高速發(fā)展，我國快遞業(yè)務(wù)量已從2010 年的23.4 億件增長到2019 年的635.2 億件，成為世界第一快遞大國。隨著互聯(lián)網(wǎng)和數(shù)字經(jīng)濟(jì)的進(jìn)一步發(fā)展，快遞業(yè)發(fā)展仍將處于上升期。但隨著對快遞業(yè)規(guī)模集中化、管理精細(xì)化、安全性等方面要求的提高，對快遞運(yùn)輸車輛管理也提出了以下需求。

（1）快遞運(yùn)輸車輛管理智能化需求

經(jīng)過多年激烈競爭，近幾年我國快遞業(yè)市場的品牌集中度逐漸提高（如圖1所示），頭部快遞公司高速增長。2019 年主要快遞企業(yè)市場份額占比在50%以上，快遞車輛等行業(yè)資源也將會向頭部企業(yè)集中，車輛管理難度將進(jìn)一步加大。為推動降本增效，快遞企業(yè)亟需應(yīng)用信息化技術(shù)手段，智能識別快件裝載情況、業(yè)務(wù)量發(fā)展與車輛運(yùn)能匹配狀態(tài)以及全國車輛實(shí)時(shí)調(diào)度情況等，從而提升車輛運(yùn)載效率，保障快件時(shí)效。因此，快遞企業(yè)對運(yùn)輸車輛、快件、人員實(shí)現(xiàn)全程感知，遠(yuǎn)程智能監(jiān)控車輛狀態(tài)，智能識別運(yùn)輸途中快件異常情況以及智能化推送、處理用戶關(guān)心的運(yùn)輸信息等車輛管理智能化需求十分迫切。

圖1 快遞與包裹服務(wù)品牌集中度指數(shù)CR8

（2）提高快遞車輛安全性的需求

確?？旒踩切袠I(yè)持續(xù)發(fā)展的基石，然而目前快遞企業(yè)的管理模式大多仍是“重結(jié)果、輕過程”的粗放型管理，對運(yùn)輸過程中駕駛?cè)藛T疲勞駕駛、看手機(jī)、急剎車、急加速等危險(xiǎn)駕駛行為缺乏有效監(jiān)管手段，交通事故頻發(fā)，直接影響人民的生命財(cái)產(chǎn)安全。為保證快遞業(yè)持續(xù)健康發(fā)展，需要進(jìn)一步強(qiáng)化安全隱患排查及風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)測預(yù)警力度，尤其是運(yùn)輸?shù)纫装l(fā)生安全事故的環(huán)節(jié)。由于對快遞企業(yè)駕駛行為的管控缺乏著力點(diǎn)，無法對車輛運(yùn)輸過程中的安全風(fēng)險(xiǎn)有效預(yù)警和監(jiān)控，亟需通過技術(shù)手段規(guī)范駕駛員的駕駛行為，降低運(yùn)輸過程中的安全風(fēng)險(xiǎn)。

（3）快遞車輛管理數(shù)字化、可視化的需求

目前快遞企業(yè)對運(yùn)輸車輛管控需求逐步從車輛行駛軌跡時(shí)限監(jiān)控，向時(shí)限、成本、服務(wù)全方位管控轉(zhuǎn)變，圍繞穩(wěn)定的運(yùn)輸時(shí)效、最優(yōu)化的成本控制以及優(yōu)質(zhì)的服務(wù)保障來提升企業(yè)核心競爭力，以求在市場競爭中脫穎而出。數(shù)字驅(qū)動、協(xié)同共享是快遞企業(yè)運(yùn)輸管理的發(fā)展之本。公路運(yùn)輸成本在整個快遞成本構(gòu)成中占比較大，而燃油費(fèi)在公路運(yùn)輸成本中占比達(dá)到27%，居第一位。影響燃油費(fèi)的因素很多，包括駕駛行為、道路情況、車輛技術(shù)狀況、貨物裝載情況等。通過對人、車、貨、路等狀態(tài)進(jìn)行數(shù)字畫像，實(shí)現(xiàn)人、車、路數(shù)據(jù)協(xié)同共享，可精準(zhǔn)有效提高車輛利用率，降低企業(yè)日常運(yùn)營成本。在服務(wù)保障方面日趨透明化、可視化，不斷提升運(yùn)輸全程管理能力，以滿足用戶對運(yùn)輸貨物全程實(shí)時(shí)監(jiān)控的需求，達(dá)到安全運(yùn)營、降本增效的目的。數(shù)字化、可視化已成為快遞車輛管理的一大趨勢。

（4）快遞車輛管理科學(xué)化的需求

由于快遞企業(yè)對運(yùn)輸車輛信息化日趨重視，安裝在車輛上的各類車載設(shè)備越來越多。隨著海量數(shù)據(jù)挖掘和運(yùn)營能力的積累，如何科學(xué)搭建車聯(lián)網(wǎng)平臺，充分利用這些數(shù)據(jù)，以規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化方式管理生產(chǎn)、指導(dǎo)作業(yè)，是快遞企業(yè)建設(shè)車輛管理系統(tǒng)需要解決的重要問題。此外，郵政快遞行業(yè)除提供涉及民生領(lǐng)域的快遞服務(wù)以外，還為國家黨政機(jī)關(guān)、邊防哨所等敏感行業(yè)、區(qū)域等對信息安全保密要求較高的客戶提供特殊服務(wù)，需要采用自主安全導(dǎo)航定位服務(wù)確保郵件的信息安全。目前，道路運(yùn)輸領(lǐng)域使用的衛(wèi)星定位終端絕大部分為北斗/GPS 兼容模式，單北斗系統(tǒng)市場占有率低，對北斗系統(tǒng)的高精度應(yīng)用數(shù)量更少，在我國民用領(lǐng)域，與快遞業(yè)務(wù)相結(jié)合的單北斗車載導(dǎo)航終端市場尚未形成。因此，如何科學(xué)地規(guī)劃應(yīng)用由我國自主研發(fā)的北斗系統(tǒng)及相關(guān)技術(shù)，最大限度地發(fā)揮北斗系統(tǒng)精度高、覆蓋廣、信息安全保密的優(yōu)勢，也是郵政快遞行業(yè)需要重點(diǎn)考慮的問題。

2 快遞車輛管控平臺總體設(shè)計(jì)

本文以郵政車輛管控平臺為背景，構(gòu)建了“單北斗衛(wèi)星導(dǎo)航+車聯(lián)網(wǎng)”的快遞車輛監(jiān)控平臺，實(shí)現(xiàn)客戶、平臺監(jiān)控、網(wǎng)絡(luò)和車載終端之間的實(shí)時(shí)交互，建立車內(nèi)、車與人、車與車、車與平臺之間全方位鏈接，以提升快遞運(yùn)輸智能化水平。

2.1 平臺構(gòu)建原則

車輛管控平臺的構(gòu)建應(yīng)充分考慮應(yīng)用系統(tǒng)的擴(kuò)展性和安全性，實(shí)現(xiàn)應(yīng)用服務(wù)、數(shù)據(jù)庫服務(wù)、通信中心、實(shí)時(shí)分析服務(wù)、離線分析服務(wù)、接口對接服務(wù)、內(nèi)網(wǎng)應(yīng)用等互相解耦和分離，各模塊相對獨(dú)立又緊密配合。體系結(jié)構(gòu)應(yīng)滿足集中維護(hù)、集中管理的需要，支持全國性統(tǒng)一業(yè)務(wù)的快速開發(fā)及全網(wǎng)推廣。采用全國集中的模式組建，基于云平臺進(jìn)行設(shè)計(jì)和規(guī)劃，實(shí)現(xiàn)平臺系統(tǒng)的日常監(jiān)控管理，服務(wù)器中數(shù)據(jù)互為備份、安全可靠，最終發(fā)揮云平臺統(tǒng)一管理和運(yùn)維的低成本優(yōu)勢[17]。

2.2 平臺功能設(shè)計(jì)

為提高運(yùn)輸環(huán)節(jié)管理的精細(xì)化水平，本文提出基于車聯(lián)網(wǎng)、北斗定位導(dǎo)航等技術(shù)，搭建一個集車輛運(yùn)行預(yù)警監(jiān)控、全程可視化感知、成本精益管控、快件時(shí)效質(zhì)量安全管理等功能于一體的人、車、路協(xié)同管理一體化車輛管控平臺，實(shí)現(xiàn)快遞運(yùn)輸全程透明化、數(shù)字化、精細(xì)化管控，進(jìn)一步縮短郵件運(yùn)輸時(shí)限，降低運(yùn)行成本，提升安全運(yùn)營水平，改善用戶體驗(yàn)。

（1）運(yùn)輸監(jiān)控可視化

平臺系統(tǒng)通過車輛運(yùn)輸全流程數(shù)據(jù)采集，與時(shí)限管控相結(jié)合，多種形式可視化展示，以數(shù)據(jù)打通車輛運(yùn)輸線路任務(wù)執(zhí)行全過程，便于快遞企業(yè)中轉(zhuǎn)場等部門精確跟蹤車輛在運(yùn)輸線路上的任務(wù)執(zhí)行進(jìn)度，以及精確預(yù)判快件的到達(dá)情況，以便對生產(chǎn)計(jì)劃做出合理安排，進(jìn)一步提升管理水平與運(yùn)行效率。

通過車載視頻監(jiān)控、車載終端中控制器局域網(wǎng)總線技術(shù)（Controller Area Net-work Bus,CAN?Bus）對車輛駕駛行為數(shù)據(jù)的采集和分析[18]，實(shí)現(xiàn)運(yùn)輸作業(yè)可監(jiān)控、可跟蹤、可對講、可監(jiān)聽、可回溯、可分析、可指揮、可調(diào)度的功能。

通過采集胎壓監(jiān)控系統(tǒng)（Tire Pressure Moni?toring System,TPMS）、高級輔助駕駛系統(tǒng)（Ad?vanced Driving Assistance System,ADAS） 和駕駛員監(jiān)測系統(tǒng)（Driver Monitoring System,DMS）實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)分析車輛行駛狀況和駕駛員的安全狀況，使平臺系統(tǒng)具備主動預(yù)防、提前進(jìn)行安全預(yù)警的功能，可及時(shí)發(fā)現(xiàn)和排除車輛行駛安全隱患，確?？爝f運(yùn)輸安全。

（2）運(yùn)輸管理科學(xué)化

采用車載北斗系統(tǒng)+移動App 的技術(shù)手段，通過分析業(yè)務(wù)流向數(shù)據(jù)，掌握快遞運(yùn)力供給、道路擁堵等實(shí)際情況，優(yōu)化行車線路，進(jìn)而提高運(yùn)輸組織效率，減少車輛油耗。在運(yùn)行的全過程中，通過對車輛的位置、里程、油耗、速度、載重、線路、周邊環(huán)境、路況及駕駛行為等信息進(jìn)行數(shù)字化管理，深入分析影響快遞車輛油耗的主要因素，鼓勵駕駛?cè)藛T改善駕駛習(xí)慣，提升駕駛水平，降低車輛油耗。

（3）運(yùn)輸成本精細(xì)化

平臺系統(tǒng)采集了車輛的過路過橋費(fèi)、加油費(fèi)、年審費(fèi)、保險(xiǎn)費(fèi)、維修費(fèi)、司機(jī)工資、車型、噸位、每次載重量等信息，可以全面分析、詳細(xì)展示車輛運(yùn)行使用成本。通過精細(xì)化分析，可以計(jì)算出單車的運(yùn)輸費(fèi)用、單趟線路運(yùn)行成本、某類車型的運(yùn)輸成本、自辦運(yùn)輸線路和外包運(yùn)輸線路的運(yùn)輸成本以及各運(yùn)輸車隊(duì)的運(yùn)輸成本，以指導(dǎo)快遞企業(yè)對運(yùn)輸成本進(jìn)行精細(xì)化管控。

（4）考核評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)化

平臺系統(tǒng)通過科學(xué)化的數(shù)據(jù)支撐，從時(shí)限、質(zhì)量、效率、費(fèi)用四個維度對快遞生產(chǎn)作業(yè)單位進(jìn)行關(guān)鍵績效指標(biāo)（Key Performance Indicator,KPI）考核，從時(shí)限、安全、經(jīng)濟(jì)三個維度對司機(jī)進(jìn)行KPI考核，建立起標(biāo)準(zhǔn)化的考核評價(jià)體系，可進(jìn)行橫向?qū)Ρ?，為快遞企業(yè)的科學(xué)化管理提供有力支撐。

2.3 關(guān)鍵技術(shù)

（1）北斗定位導(dǎo)航技術(shù)

北斗系統(tǒng)現(xiàn)已實(shí)現(xiàn)全球覆蓋，可為全球用戶提供全天候、全天時(shí)、高精度的定位、導(dǎo)航和授時(shí)服務(wù)[19]?？爝f車輛管控平臺采用的單北斗定位終端設(shè)備，是以單北斗導(dǎo)航芯片及高精度模塊為基礎(chǔ)，結(jié)合快遞車輛管控的應(yīng)用需求研制的導(dǎo)航車載終端，并通過3G/4G/RDSS 通信鏈路將位置信息和速度信息發(fā)送給平臺，其定位精度、穩(wěn)定性、可靠性、安全性已在平臺系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用中得到驗(yàn)證。

快遞車輛管控平臺基于北斗系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)車輛運(yùn)輸線路的智能規(guī)劃，保障快遞車輛按時(shí)將貨物精準(zhǔn)送達(dá)。一方面，快遞車輛在規(guī)劃線路上執(zhí)行干線運(yùn)輸任務(wù)時(shí)，根據(jù)實(shí)時(shí)路況及時(shí)向駕駛員及平臺中心反饋路況對運(yùn)輸時(shí)效的影響，若系統(tǒng)測算到該狀況可能影響快遞車輛運(yùn)輸準(zhǔn)點(diǎn)性時(shí)，將自動規(guī)劃新的可執(zhí)行的、保證時(shí)效的線路，在平臺中心批準(zhǔn)新線路后，系統(tǒng)將自動執(zhí)行新線路并通知駕駛員。另一方面，在快遞車輛投遞配送貨物時(shí)，系統(tǒng)根據(jù)每日每車所有投遞貨物配送地址，按“最短路徑、最少時(shí)間”原則，結(jié)合實(shí)時(shí)路況自動規(guī)劃車輛配送路線，使快遞車輛駕駛員無需熟悉城市街道，在工作時(shí)間段內(nèi)可實(shí)現(xiàn)最大貨物配送量，提高快遞車輛貨物配送時(shí)效性和車輛的利用率。

（2）車聯(lián)網(wǎng)智能識別技術(shù)

平臺借助車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，聯(lián)通車輛中的CAN?Bus、車頭車后及車內(nèi)多路視頻設(shè)備、北斗系統(tǒng)定位設(shè)備、胎壓監(jiān)控系統(tǒng)、ADAS、DMS、車廂溫度/煙感探測器等電子設(shè)備，實(shí)現(xiàn)對車輛運(yùn)行狀態(tài)、道路周邊情況、司機(jī)駕駛狀態(tài)等信息的實(shí)時(shí)采集和監(jiān)控，通過對駕駛員人臉的智能識別技術(shù)以及車輛運(yùn)行環(huán)境的視頻智能識別技術(shù)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)車輛駕駛安全隱患，做到對車輛即將發(fā)生的碰撞事故、危險(xiǎn)駕駛行為、輪胎運(yùn)行不正常等情況進(jìn)行提前預(yù)警、報(bào)警，以便及時(shí)處置在途異常事件，不斷提升行車安全水平。

（3）支持車輛跟蹤監(jiān)測的信息索引及存儲技術(shù)

平臺設(shè)計(jì)接入百萬臺級的車輛，涉及海量的車輛實(shí)時(shí)狀態(tài)信息和位置數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)存儲和訪問，若采用傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)存儲方式，在進(jìn)行數(shù)據(jù)查詢和跨行讀取數(shù)據(jù)時(shí)，會消耗大量的計(jì)算尋址時(shí)間，難以承載如此大數(shù)據(jù)量、高并發(fā)的寫入和讀取壓力。本平臺系統(tǒng)采取云表格存儲技術(shù)，基于倒排索引和列式存儲，保證了系統(tǒng)的高并發(fā)讀寫和查詢能力，如將一臺車的數(shù)據(jù)按照時(shí)間先后順序集中存儲，對中央處理器（Central Processing Unit,CPU）和內(nèi)存要求較低，讀寫性能接近于磁盤和網(wǎng)卡最大吞吐能力，可極大地降低硬件投入成本，并實(shí)現(xiàn)在海量數(shù)據(jù)下更快地查詢和跟蹤監(jiān)測。

（4）車輛管控信息大數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)計(jì)算技術(shù)

平臺平均每天在線車輛達(dá)10萬臺以上，系統(tǒng)需要統(tǒng)計(jì)每天每臺車的行駛里程、耗油量、異常數(shù)據(jù)等各項(xiàng)指標(biāo)，平均每臺車每天約有4 000 條記錄，合計(jì)40 億條數(shù)據(jù)。若采用傳統(tǒng)的計(jì)算方式，無法將40億條數(shù)據(jù)全部載入內(nèi)存，需按車輛逐個計(jì)算，雖然可進(jìn)行一些優(yōu)化，如多線程多機(jī)器，但消耗的時(shí)間仍在2h以上。采用大數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)計(jì)算技術(shù)后，系統(tǒng)以數(shù)據(jù)并行和流水線方式執(zhí)行任意流數(shù)據(jù)程序，將計(jì)算的過程拆解為數(shù)據(jù)源、分組計(jì)算單元、計(jì)算結(jié)果存儲3 個步驟，通過20臺4 個CPU、16GB 內(nèi)存的集群計(jì)算服務(wù)器，僅需數(shù)秒即可完成計(jì)算。原本需要夜晚集中批處理后第二天才能提供數(shù)據(jù)的工作，已經(jīng)可以在大數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)計(jì)算技術(shù)下秒級完成，更好地為運(yùn)營服務(wù)提供支撐。

2.4 平臺架構(gòu)設(shè)計(jì)

（1）總體架構(gòu)

為滿足快遞業(yè)務(wù)需求，采用“終端+網(wǎng)絡(luò)+平臺+客戶”整體架構(gòu)，建立統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)、統(tǒng)一接入、統(tǒng)一維護(hù)的車輛管控平臺。終端涉及車聯(lián)網(wǎng)信息的綜合采集（車輛發(fā)動機(jī)、溫度/煙感數(shù)據(jù)）、視頻識別與分析、語音指令與播報(bào)等，實(shí)時(shí)自動采集車輛運(yùn)行數(shù)據(jù)、駕駛行為數(shù)據(jù)及生產(chǎn)運(yùn)輸數(shù)據(jù)；網(wǎng)端涉及3G/4G+短信無線通訊技術(shù)、北斗定位技術(shù)等，將車輛位置、告警信息、實(shí)時(shí)視頻、車輛發(fā)動機(jī)等各類數(shù)據(jù)信息實(shí)時(shí)傳輸至平臺[20]；平臺端涉及云計(jì)算、分布式部署、開放接入?yún)f(xié)議等，采用云服務(wù)器，部署通信中心、業(yè)務(wù)系統(tǒng)、實(shí)時(shí)分析、配置管理中心、日志統(tǒng)計(jì)分析、監(jiān)控模塊等，在負(fù)載均衡、數(shù)據(jù)庫備份、緩存、數(shù)據(jù)分析、文件存儲、安全防護(hù)等方面提供良好的技術(shù)支撐；客戶端涉及移動互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)[21]、可視化分析等，通過PC端、手機(jī)端和第三方平臺與用戶直觀交互。平臺總體架構(gòu)如圖2所示。

圖2 快遞車輛管控平臺總體架構(gòu)圖

（2）邏輯架構(gòu)

本文將快遞車輛管控平臺的邏輯層次劃分為感知層、網(wǎng)絡(luò)層、基礎(chǔ)設(shè)施層、數(shù)據(jù)層、平臺層、應(yīng)用層及展示層。技術(shù)選型時(shí)采用開源框架，各層之間高內(nèi)聚、低耦合，通過Spring 微服務(wù)，使各服務(wù)相對獨(dú)立，實(shí)現(xiàn)快速迭代開發(fā)。主要邏輯如圖3所示。

（3）技術(shù)架構(gòu)

快遞車輛管控平臺系統(tǒng)技術(shù)架構(gòu)采用阿里云技術(shù)，實(shí)現(xiàn)快速部署、易于擴(kuò)展、智能管理。其中，通信中心、業(yè)務(wù)系統(tǒng)、實(shí)時(shí)分析、配置管理中心、日志統(tǒng)計(jì)分析、監(jiān)控模塊部署在阿里云ECS 服務(wù)器中；系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫部署在阿里云RDS中；緩存組件使用阿里云Redis；車輛軌跡、CAN?Bus 等數(shù)據(jù)保存在阿里云開放結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)服務(wù)（Open Table Service,OTS）中，運(yùn)用大數(shù)據(jù)對車輛位置信息進(jìn)行分析及計(jì)算。該平臺系統(tǒng)通過車載終端設(shè)備實(shí)時(shí)輸入視頻、發(fā)動機(jī)、位置、速度、告警等車輛運(yùn)行數(shù)據(jù)，通過PC端、移動端App輸出管理工具，讓車輛調(diào)度人員、駕駛員、外包承運(yùn)商等全部參與到運(yùn)輸過程管控中，讓系統(tǒng)管理實(shí)時(shí)高效、無所不在。系統(tǒng)技術(shù)架構(gòu)如圖4所示。

圖3 快遞車輛管控平臺系統(tǒng)邏輯架構(gòu)圖

圖4 快遞車輛管控平臺系統(tǒng)技術(shù)架構(gòu)圖

3 快遞車輛管控平臺應(yīng)用案例

3.1 案例背景

為統(tǒng)籌調(diào)配運(yùn)力資源，實(shí)現(xiàn)運(yùn)力可視化管理，中國郵政集團(tuán)有限公司從2018 年5 月至今，在全國郵政85個一、二級中心局推廣上線車輛管控平臺，已累計(jì)接入各類干線運(yùn)輸車輛20.8 萬余臺，累計(jì)監(jiān)控車輛運(yùn)行軌跡849 萬次，注冊司機(jī)20.2 萬人，注冊承運(yùn)商281 家，通過車輛管控平臺構(gòu)建共享運(yùn)力資源池、在線監(jiān)控車輛全過程、量化評估承運(yùn)商服務(wù)、精細(xì)化對標(biāo)運(yùn)輸成本，重塑了郵政干線運(yùn)輸生產(chǎn)管控流程，實(shí)現(xiàn)對郵件運(yùn)輸和車輛運(yùn)行全方位在線實(shí)時(shí)管控，初步實(shí)現(xiàn)了智能感知、全程監(jiān)管、透明管控的郵政車輛精細(xì)化管控目標(biāo)，全面提升了郵政運(yùn)輸?shù)目梢暬芾硭健?/p>

3.2 應(yīng)用效果

（1）事前預(yù)警，輔助安全駕駛

快遞業(yè)的運(yùn)輸安全監(jiān)管通常以事中抽查、事后處罰為主，過程管控力度較弱。車輛管控平臺系統(tǒng)利用人臉識別、視覺分析等技術(shù)，綜合判斷駕駛員注意力下降、呆滯、蛇形行駛等駕駛狀態(tài)，提前預(yù)判車輛運(yùn)行途中的安全風(fēng)險(xiǎn)，通過向駕駛員發(fā)出疲勞預(yù)警、碰撞預(yù)警、偏離預(yù)警等報(bào)警，提醒駕駛員采取緊急措施控制車輛，加強(qiáng)車輛行駛中的管控力度，降低車輛行駛事故風(fēng)險(xiǎn)。此外，利用CANBus 技術(shù)可識別急加速、急減速、急剎車等車輛行駛狀態(tài)，并將駕駛行為數(shù)據(jù)化，在云端通過人工智能（Artificial Intelligence,AI）進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，預(yù)判安全系數(shù)，協(xié)助車隊(duì)開展主動安全駕駛培訓(xùn)。

（2）提升運(yùn)輸效率，促進(jìn)節(jié)能減排

從單一線路調(diào)度下單、承運(yùn)商接單、車輛進(jìn)站裝車、道路運(yùn)行及到站卸車，實(shí)現(xiàn)運(yùn)輸全程信息無斷點(diǎn)，全面掌握上萬條線路運(yùn)行情況；并通過將車輛運(yùn)行位置、當(dāng)班司機(jī)、裝載郵件量等相關(guān)數(shù)據(jù)集成，利用大數(shù)據(jù)分析預(yù)測運(yùn)力需求，優(yōu)化運(yùn)行線路，動態(tài)調(diào)配全網(wǎng)運(yùn)力，使郵政長途一干車輛日均行駛里程達(dá)到740km 以上，郵政運(yùn)輸車輛使用效率提升了約40%，貴州、山西等省份部分郵政車輛日均里程高達(dá)1 000km，達(dá)到甚至超過歐美發(fā)達(dá)國家單車日均行駛里程。車輛管控平臺上線前后，郵政長途一干車輛日均行駛里程對比如圖5所示。

圖5 郵政長途一干車輛日均行駛里程

郵政車輛日均行駛里程計(jì)算公式如下：

式中：MA為郵車日均行駛里程（km）；Mi為第i輛郵車行駛總里程（km），i=1,2,…,n；n為郵車總數(shù)量（輛）；D為工作天數(shù)（d）。

（3）精細(xì)管控，降低運(yùn)輸成本

分析車管平臺數(shù)據(jù)（如表1所示）可以看出，同一線路、同一車型下，駕駛行為較好的貨車司機(jī)每百公里可節(jié)省油耗3L，長途車輛月行駛里程基本在2 萬km 以上，以每升柴油5 元計(jì)算，每月節(jié)省油費(fèi)約3 000 元，一年節(jié)省近3.6 萬元，僅油費(fèi)一項(xiàng)就節(jié)省了13%。在全國道路貨物運(yùn)輸價(jià)格指數(shù)中，油耗大約占公路運(yùn)輸物流成本的27%，通過車輛管控平臺改善貨車司機(jī)駕駛行為，車輛運(yùn)營成本平均一年可下降3.5%。

表1 駕駛行為對油耗影響對比表

（4）落實(shí)北斗戰(zhàn)略，精準(zhǔn)調(diào)度

促進(jìn)北斗系統(tǒng)有機(jī)融入快遞行業(yè)發(fā)展體系，利用北斗系統(tǒng)率先實(shí)現(xiàn)車輛定位的安全自主可控，對我國國家安全和經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展具有重要意義。疫情期間，利用北斗系統(tǒng)規(guī)劃線路，對運(yùn)載疫情防控物資的郵政車輛進(jìn)行全程監(jiān)控，引導(dǎo)醫(yī)用、生活物資快速抵達(dá)，累計(jì)開行發(fā)往湖北的省際郵政車輛6 110 輛次，運(yùn)送物資73 320t，確保防疫物資及時(shí)、準(zhǔn)確送達(dá)。

4 結(jié)語

本文通過將快遞運(yùn)輸業(yè)務(wù)與車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、單北斗定位終端相結(jié)合，構(gòu)建了車聯(lián)網(wǎng)與快遞產(chǎn)業(yè)深度融合的“終端+網(wǎng)絡(luò)+平臺+客戶”快遞車輛管控平臺，并在郵政車輛管理實(shí)踐中進(jìn)行了應(yīng)用，解決了車輛、貨物、司機(jī)之間，車載設(shè)備與車載設(shè)備之間，平臺與設(shè)備、車輛、貨物、司機(jī)、管理者之間信息互聯(lián)互通、智能協(xié)同的問題，通過基于車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快遞車輛管控平臺，實(shí)現(xiàn)了整個快遞運(yùn)輸過程可視化、數(shù)字化，管理科學(xué)化，成本管控精細(xì)化，考核評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)化，促進(jìn)了快遞企業(yè)降低運(yùn)營成本、提高網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營效率、減少安全事故。但受限于本平臺系統(tǒng)設(shè)計(jì)之初，未考慮快遞企業(yè)關(guān)心的每件貨物全程實(shí)時(shí)追蹤問題，目前只能提供車貨匹配后的貨物跟蹤，尚不能實(shí)現(xiàn)脫離車輛的全程貨物實(shí)時(shí)追蹤功能。未來將進(jìn)一步研究全程貨物追蹤技術(shù)，并與無人駕駛技術(shù)、無人機(jī)運(yùn)送方式、快遞路徑智能優(yōu)化等結(jié)合，持續(xù)提升快遞車輛運(yùn)輸效率、拓展運(yùn)送方式，促進(jìn)快遞運(yùn)輸高質(zhì)量發(fā)展。