付长青，吴元锡，苗爽，邵航

北京千方科技股份有限公司

引言

随着我国经济社会的高速发展，机动车保有量保持快速增长态势，机动车的尾气污染已逐渐成为我国空气污染的主要来源，在机动车污染中重型货车的氮氧化物（NOx）和颗粒物（PM）排放量极为突出。在国务院2018年6月27日印发的《打赢蓝天保卫战三年行动计划》中也明确提出了“打好柴油货车污染治理攻坚战，确保柴油货车污染排放总量明显下降。”的要求。

目前针对柴油车污染治理主要聚焦于尾气排放的定点检测，包括检查站内检测、入户检测和路面遥感检测等模式，这种传统的“人海战术”治理模式无法对机动车污染防治进行有效监管。随着我国车联网、大数据应用趋势的不断深化，超过95%以上的重载货车已进行联网，行驶状态下的车辆在线率超过90%，可精准采集包括车辆位置、车辆基本信息、车辆轨迹在内的多种车联网数据，通过车联网大数据资源的整合，可为发现、打击和评估机动车超标排放提供数据支撑。因此，结合环保部门机动车尾气污染防治业务需求，以事前预警引导、事中精确打击、事后跟踪评估为目标，研究和应用基于车联网大数据的尾气排放监管平台，全面提升执法效率，切实减少高排放车辆的污染物排放，创新尾气排放监管应用模式。

一、现状及问题

近年来，为强化机动车尾气排放管理，各地环保部门持续加大机动车的污染治理力度，利用遥感监测设备等高科技手段对机动车尾气排放进行实时筛查监测，通过“以查促治”的方式提升机动车尾气排放监管能力，在机动车污染治理工作中取得了一定成效。但在机动车尾气污染治理工作中仍存在几方面不足：

（一）缺乏预警疏导手段

现有工作机制以定点检测、多部门联合上路执法为主，针对有超排记录车辆、高排放标准车辆、过期未检车辆、避检车辆、滞留车辆等无法提前设置为重点关注对象，当嫌疑车辆驶入辖区前无法及时预警，同时辖区内限行禁行政策也无法传达至车辆。

（二）检后无法跟踪车辆

针对超排等违规车辆处罚后，相关执法人员无法实时掌握滞留车辆动态，难以追踪。对于劝返车辆，无法得知车辆是否返回及其返回路线。

（三）缺乏精确打击手段

目前检测主要聚焦在综合检查站，对避检车辆、国III、重点关注企业车辆等嫌疑车辆无法跟踪、定位和打击，使检查管控效果大打折扣，无法实现无死角检查监控。

（四）监管效果无法评估

对入境车辆整体情况，检测情况等缺乏有效的统计分析和周期性的效果评估，无法研判尾气超标货车的变化趋势，评估机动车尾气排放的执法效果。

二、基于车联网大数据的尾气排放监管平台搭建思路

（一）建设思路

千方科技围绕环保部门机动车尾气污染防治业务需求，整合多方数据资源，采用大数据、物联网、云计算、人工智能等先进技术，打造基于车联网大数据的尾气排放监管平台，改变现有重型卡车检测的被动模式，建立主动防范的工作体系，实现对重型货车排放超标管理的事前预警引导、事中精确打击、事后跟踪评估，全面提升执法效率，切实减少高排放车辆的污染物排放，坚决打好柴油货车污染治理攻坚战，为改善城市空气质量奠定基础。

（二）建设目标

1、实时监控：从宏观和微观进行针对货车实时监控

从宏观和微观两个角度实现对全量货车的实时监控，宏观上可实时查看境内车辆分布麻点图、外埠车辆来源分布以及途径车辆变化趋势等信息。微观上可实时查看车辆详细信息（车型、车辆所属地、车主信息、GPS速度时间等）、车辆实时位置、车辆运行轨迹等。

2、信息发布：拓展针对货车的信息发布和引导劝返手段

将传统的信息发布和引导劝返手段进行科技化拓展，实现精确到车、精确到司机的信息发布和信息引导。

3、实时预警：实现对重点车辆的预警

可自动将有超排记录车辆、高排放标准车辆、过期未检车辆、避检车辆、滞留车辆等实时加入关注名单，并在车辆在辖区出现时自动预警。

4、创新实战：指定车辆精确打击

可对辖区内货车行驶轨迹进行大数据分析，支持通过频率最高的道路、可能存在遗漏的路口等信息，为设卡拦截、避检线路封堵等业务服务。

5、决策支持：为机动车排放管理提供精确的数据支撑

可对辖区通过车辆总数、检测车辆总数、超标排放车辆总数等进行不同周期的同比和环比分析，分析尾气超标货车的变化趋势，评估工作效果，并为下阶段工作的深入开展提供决策支持。

（三）总体架构

基于车联网大数据的尾气排放监管平台建设，千方科技在充分利用现有信息化成果基础上，严格依据相关法律法规及相应技术规定的规章要求，以业务流程应用为主线，以协同执法大数据中心为核心，以一站式协同执法的模式为纽带，以信息化标准和安全体系为保障，建设业务规范、部署灵活、协作互联、信息共享、安全可靠的尾气排放监管平台。同时，通过依据完善的技术标准和相关规范，建立长效的数据更新、共享服务等机制。

图 基于车联网大数据的尾气排放监控平台总体架构

支撑层：主要通过整合已有的主机、存储、网络、安全等硬件设备，将硬件资源虚拟化，构建云平台硬件资源池，将硬件资源如CPU，内存，存储，网络等作为一种服务支撑信息化系统运行。

数据层：平台通过整合多部门、多系统的货车基础数据、历史轨迹数据、货车定位数据、治超检测数据、环保检测数据、及其他相关业务数据等全量的数据资源，构建机动车尾气排放治理大数据中心，实现各部门间数据的共享交换，为平台建设提供高效、稳定、全面的数据服务支持。

应用层：以大数据中心加工生成的各类数据为基础，构建服务机动车排放监管业务的货车监控、信息引导、预警管理、精确打击和分析评估五类应用。

三、平台功能设计

基于车联网大数据的尾气排放监管平台为环保部门进行车辆超排监管场景服务，主要设计包含货车监控、信息引导、预警管理、精确打击和分析评估等功能模块。

（一）货车监控模块

1、货车态势监控

车辆分布麻点图。以地图渲染的方式重点突出行政区域及骨干道路，并以麻点图形式实时展现辖区境内全部车辆实时位置。

外埠车辆来源地分布。每天进入辖区的车辆常来自全国各地，系统根据车辆归属地省域编码信息，进行数据分析及统计，通过图形化的方式展示各省车辆分布情况。

途经车辆变化趋势。系统根据途经辖区的车辆数量，进行数据分析及统计，通过图形化的方式展示途经车辆数量的同比环比变化趋势。

2、单车监控

车辆实时位置监控。可在地图中查看车辆实时位置动态数据，包含行驶状态、速度、方向、当前位置描述等信息。

车辆详细信息查询。可查看车辆详细信息，包含车牌号、车牌颜色、车架号、车辆类型、车辆品牌、车辆型号、总质量、核定载质量、外廓尺寸、货厢内部尺寸、轴数等信息。

车辆轨迹展示。可实现重载货车轨迹数据查询和回放。可根据车牌号、车辆行驶时间查询重载货车的车辆运行轨迹，展示的数据包括车辆的行驶轨迹和车辆对的停靠点。同时还可查询车辆运行的详细信息，包括车辆行驶状态、信息上报时间、GPS里程、行驶速度以及当前位置描述等车辆详细信息；可实现对查询到的车辆轨迹数据到的模拟回放，并可查看车辆的实时运行信息，包括车辆停靠点等，同时还可通过设置轨迹回放进度来调整车辆轨迹模拟运行速度，还可暂停和启动轨迹播放行为。

车辆证件查询。可查看车辆相关证件信息，包含车辆行驶证、车身照片、驾驶证。

（二）信息引导模块

1、疏导绕行引导

信息编辑。可在平台中输入标题、内容，选择有效期，选定区域（包含辖区及自定义区域），保存信息至数据库，支持重置和取消操作，绑定好需要发送的区域围栏，保存成功后平台自动下发绕行信息至车机。

区域围栏设置。系统可向自定义区域内的车辆下发信息，信息发送后，区域内的车辆即可收到下发消息；下发区域可进行画圆设定，也可进行自定义区域边界范围。

信息审核。为确保下发信息的准确性和合理性，所下发信息需经审核通过后，方可下发至车机终端。

信息查询。用户可通过搜索所发信息的标题，进行历史下发信息的查询和展示。

信息统计。用户可根据绕行引导类别、信息下发年度、季度、月度、日度等多维度信息进行统计绕行引导信息发布情况。

2、劝返通知

信息编辑。平台可输入车牌号、通知内容并保存，后台将劝返通知直接发送至车机，同时实时跟踪车辆运行状态。

信息审核。为确保下发信息的准确性和合理性，所下发信息需经审核通过后，方可下发至车机终端。

信息查询。用户可通过搜索所发信息的标题，进行历史下发信息的查询和展示。

信息统计。用户可根据信息下发年度、季度、月度、日度等多维度信息进行统计劝返信息发布情况。

人工呼叫。平台中列表默认展现检查超标、超出规定时间仍未驶离辖区的车辆列表，可针对每辆车进行人工呼叫，确认人工呼叫后从列表中自动移除。

（三）预警管理模块

1、黑名单车辆管理

系统中提供黑名单车辆信息维护和排量超标车辆自动加入黑名单的功能。

黑名单车辆信息维护。管理员可进行黑名单车辆的信息添加、修改、删除等操作，实现黑名单车辆的维护管理。

黑名单自动识别。排量超标车辆驶入辖区境内，即自动识别添加为黑名单车辆，并对其进行持续跟踪和处理。

黑名单车辆预警。针对驶入辖区的黑名单车辆，平台自动下发预警信息，并支持对车辆的实时追踪。

2、避检车辆预警

针对未从检查站驶入辖区的避检车辆，平台自动下发预警信息，并支持对车辆的实时追踪。

3、滞留车辆预警

针对检查不达标且在规定时间内未驶离辖区的车辆，平台自动下发预警信息，并支持对车辆的实时追踪。

（四）精确打击模块

1、设卡分析

通过大数据分析每日或者每月境内高速、国道、省道车流量排行情况，得出通过频率最高的道路，为设卡提供有效数据支撑。

2、避检线路分析

通过大数据分析每日或者每月境内未通过检查站驶入辖区的车辆，得出进入辖区的避检线路列表，并按照通过避检线路的车辆数进行排序，为查漏补缺提供有效数据支撑。

3、移动作战定位

发现违规车辆时，监管平台实时对单兵APP发送违规车辆的位置信息及特征信息，提高移动单兵执法效率和准确性。

（五）分析评估模块

1、货运车辆综合分析

以图表的方式展现辖区车辆统计信息，包含车辆总数、车辆类型、车辆来源、入境目的等。

车辆总量：对驶入过辖区的车辆进行统计和展示，支持以图形化的方式展示同比环比等趋势。

车辆类型：对驶入过辖区的车辆按车辆类型进行分类统计和展示。

车辆来源：通过车辆轨迹数据和车辆静态信息确定车辆的车籍地，对驶入过辖区的车辆按车辆来源进行分类统计和展示。

入境目的：通过车辆轨迹数据判断车辆的入境目的，对驶入过辖区的车辆按入境目的进行分类统计和展示。

2、货运车辆检测情况分析

以图表的方式展现各检查站检测情况统计信息，包含检测车辆总量、超排车辆总量、绕行车辆数量等。

检测车辆总量：对通过检查站的检测车辆进行统计和展示。

超排车辆总量：对通过检查站的超排车辆进行统计和展示。

绕行车辆数量：对通过检查站的绕行车辆进行统计和展示。

3、超排车辆源头分析

结合被检超排车辆数据，分析车辆的轨迹、来源地、所属运输公司、所属省、市、县管理机构，对超排车辆源头进行分析。

4、污染防治综合效果评估

以图表的方式展现境内机动车污染防治综合效果，包含车辆总数周期性对比、超排车辆周期性对比等。

车辆总数周期性对比：以图表的方式展现检查站检测车辆总数周期性对比。

超排车辆周期性对比：以图表的方式展现检查站检测超排车辆总数周期性对比。

四、应用案例

北京市延庆区生态环境局依托交通业务数据，整合已经建设的延庆区汽车尾气遥感检测系统以及北京市生态环境局建设的北京市流动污染源监管平台的业务资源，建设延庆区进京综合检查站环保协同执法平台，该平台以基于车联网大数据的尾气排放监控为核心，综合环保、交通、交管、动物卫生监督、林木等各项业务检查，有效提升检查站工作效率及检查管理力度，进一步提升科技检查能力，加强违法运输治理工作，有效遏制违法行为，最大程度提升检测效率和通行能力。

该平台实现对全部进京柴油车尾气检测全覆盖的目标，对尾气超标排放的车辆进行追根溯源，追溯车辆所属企业、车主，监督其对超标排放车辆进行整改或淘汰，达到从源头上有效控制车辆尾气排放污染源，提高尾气治理效果。

五、结束语

近年来，机动车的尾气污染已成为城市大气污染的主要来源，机动车尾气污染对人体健康的危害，对大气环境质量带来了巨大的压力，对环境保护提出了挑战。基于车联网大数据的尾气排放监管平台，通过整合多方数据资源，运用大数据和人工智能技术创新机动力尾气排放监管模式，改变现有重型卡车检测的被动模式，建立主动防范的工作体系，有效提升环保部门重型卡车尾气污染防治监管水平，从源头上有效控制车辆尾气排放污染源，用科技助力蓝天保卫战行动计划。