北理(lǐ)新(xīn)源载重计算动态监测系统助力重型柴油货車(chē)“用(yòng)車(chē)大户”环保监管
时间:2020-07-03 09:42来源:北京理(lǐ)工新(xīn)源 作者:BITNEI
如何管控重型柴油車(chē)一直以来都是监管部门的难题，而要管好重型柴油車(chē)，首要任務(wù)就是加强对重型柴油货車(chē)“用(yòng)車(chē)大户”的监管。但是由于人力、精力的不足，面对数量巨大，标准不一的重型柴油車(chē)，无论是定期的車(chē)辆抽检，还是日常的现场抽测，始终难以保证获得“用(yòng)車(chē)大户”真实的运行情况，北理(lǐ)新(xīn)源依托自身在大数据处理(lǐ)领域的优势，研发了动态监测系统，根据車(chē)辆上传的报文(wén)数据进行载重计算，助力“用(yòng)車(chē)大户”环保监管。
為(wèi)深入贯彻中共中央、國(guó)務(wù)院《关于全面加强生态环境保护坚决打好污染防治攻坚战的意见》、生态环境部《柴油货車(chē)污染治理(lǐ)攻坚战行动计划》和國(guó)務(wù)院印发的《打赢蓝天保卫战三年行动计划》的要求，加强柴油货車(chē)超标排放治理(lǐ)，加快降低机动車(chē)船污染物(wù)排放量，抓好重型柴油货車(chē)管控势在必行。
長(cháng)久以来如何管控重型柴油車(chē)一直都是监管部门的难题，实际上要管好重型柴油車(chē)，首要任務(wù)就是加强对重型柴油货車(chē)“用(yòng)車(chē)大户”的监管。这些“用(yòng)車(chē)大户”一方面对重型柴油車(chē)使用(yòng)频率高、强度大，另一方面相对于个體(tǐ)柴油車(chē)用(yòng)户使用(yòng)更有(yǒu)规律，更方便集中管理(lǐ)。未来合理(lǐ)有(yǒu)效的重型柴油車(chē)“用(yòng)車(chē)大户”制度将会成為(wèi)环保监管部门管控重型柴油車(chē)的有(yǒu)力抓手。
针对重型柴油車(chē)“用(yòng)車(chē)大户”的监管，地方传统监管做法包括：
1）与自有(yǒu)或日用(yòng)一定数量重型柴油車(chē)的企业建立“用(yòng)車(chē)大户”清单，并督促上述企业签订車(chē)辆达标排放承诺书。
2）加大对“用(yòng)車(chē)大户”重型柴油車(chē)的抽检力度，对检测不合格的車(chē)辆，限期维修，对于超标排放車(chē)辆比例超出标准的运输企业，列入黑名单或重点监管对象。
3）在國(guó)道、省道、高速出口等重点部位，开展常态化路检路查工作，加大对重型柴油車(chē)现场抽测力度。
4）通过安装门禁系统，实现自动识别車(chē)牌号码和車(chē)牌颜色，在車(chē)辆进出企业时，门禁系统通过管控平台的車(chē)辆信息校验接口查询校验車(chē)辆是否存在违规情况。
但是由于人力、精力的不足，面对数量巨大，标准不一的重型柴油車(chē)，无论是定期的車(chē)辆抽检，还是日常的现场抽测，始终难以保证获得“用(yòng)車(chē)大户”真实的运行情况；同时门禁监管系统由于视频监控设备布点的制约和技术限制，重型柴油車(chē)的违规、违法排放行為(wèi)难以准确识别，难以支撑及时的检测和监管。
事实上，各地政府、环保相关部门近年来一直在努力构建地方的数字监管平台，对重型柴油車(chē)的車(chē)型数据、行驶过程中的关键数据进行相关的记录，但是由于國(guó)内汽車(chē)监管领域起步较晚，发展较為(wèi)落后，现状是：虽然收集了車(chē)辆的大量信息，但是相关部门没有(yǒu)足够的精力以及相应的技术储备对这些信息进行处理(lǐ)和挖掘。与此同时，大多(duō)数汽車(chē)领域内的企业同样没有(yǒu)挖掘車(chē)辆数据、提取有(yǒu)效信息的经验，所以政府很(hěn)难找到有(yǒu)力的合作伙伴来解决环保执法监管中的困境。
北理(lǐ)新(xīn)源动态监测系统精准识别“用(yòng)車(chē)大户”行為(wèi)
重型柴油車(chē)监管重点在于对“用(yòng)車(chē)大户”的管控。而“用(yòng)車(chē)大户”的识别是基础，传统的“用(yòng)車(chē)大户”名单构建相对静态，有(yǒu)多(duō)少車(chē)辆登记在册，对应的國(guó)标等基本的信息会在名单构建初期填写完整，但是后续的企业使用(yòng)情况、車(chē)辆运行状况没有(yǒu)一个合适的系统流程来进行管理(lǐ)和监控；同时，针对海量的汽車(chē)报文(wén)数据，缺乏相关的方法和技术进行处理(lǐ)，提取其中的有(yǒu)用(yòng)信息。
北理(lǐ)新(xīn)源依托自身在大数据处理(lǐ)领域的优势，力图為(wèi)重型柴油車(chē)辆的数据分(fēn)析提供相关解决方案。其中根据車(chē)辆上传的报文(wén)数据进行载重计算，将為(wèi)“动态监测”系统奠定坚实的基础。
与传统的車(chē)辆载重计算方式不同，空气阻力指数、道路坡度数据等复杂参数将不会出现在我们的计算过程中，只需利用(yòng)速度、发动机扭矩、发动机转速这三个指标，我们就可(kě)以计算得出较為(wèi)可(kě)靠的車(chē)辆质量，所以较于以往苛刻的实验室式算法，我们的算法更简洁、有(yǒu)效。当然，之所以能(néng)采用(yòng)简化的算法是与实际应用(yòng)场景离不开的：由于最终目标是识别货車(chē)的装货、卸货点，所以只要我们能(néng)够确定候选的装货、卸货点发生了统计意义上显著的质量变化，即可(kě)确定该点是否為(wèi)真实的装卸货地点。
算法的计算流程图如下：
其中，算法最基本也是最重要的一环是对車(chē)辆的报文(wén)数据进行切分(fēn)，此步的目的是找到发动机做功近似全部转化為(wèi)車(chē)辆速度的过程，下一步利用(yòng)动能(néng)定理(lǐ)，计算得出車(chē)辆的质量，在获得車(chē)辆若干行驶片段对应的质量后，结合車(chē)辆停驻点算法，进行计算和显著性检验，分(fēn)别确定各停驻点前后的质量水平，最终获得载卸货点。
基于算法的结果，结合现有(yǒu)的“用(yòng)車(chē)大户”静态登记信息监管部门可(kě)以做到对“用(yòng)車(chē)大户”的“双重识别”：一方面是通过传统的車(chē)辆档案识别，辅助门禁监管工作的开展，切实落实进出厂；另一方面通过算法，通过时空特征精准回溯用(yòng)車(chē)单位的用(yòng)車(chē)行為(wèi)，实现污染溯源。
“用(yòng)車(chē)大户”行為(wèi)识别实践
利用(yòng)北理(lǐ)新(xīn)源载卸货算法，基于5月份一周的测试数据进行计算，最终载卸货点识别结果如下图所示：
可(kě)以看到地图上频繁出现载卸货行為(wèi)的地点较為(wèi)清晰地被识别出来，并且通过POI信息解析后这些地点对应到物(wù)流中心、钢厂这些“用(yòng)車(chē)大户”。
基于車(chē)辆上传的报文(wén)数据进行计算：
（1）载卸货点识别是一个动态的过程，在一个相对较長(cháng)的时间周期内我们不光可(kě)以获取重点“用(yòng)車(chē)大户”，还可(kě)以监测重型柴油車(chē)使用(yòng)规律，例如高峰使用(yòng)时间、重点使用(yòng)區(qū)域等。
（2）分(fēn)析特定區(qū)域内重型柴油車(chē)分(fēn)布的演变过程，追踪货車(chē)使用(yòng)的完整生命周期，管控重点企业不再是纸上谈兵，地方重型車(chē)监管平台真正做到实时、有(yǒu)效管理(lǐ)。
现阶段，由于重型車(chē)地方监管平台的刚刚起步，算法实际遇到了各式各样的问题，诸如：数据质量不高、关键指标缺失等，但相信随着平台的逐步完善，数据质量的不断提高，未来结合不断演变更新(xīn)的算法，将会发展出更加符合应用(yòng)场景、效果更好的算法模型，从下列几方面辅助环保部门监管执法工作开展：
1）有(yǒu)利于政府环保部门准确识别超排車(chē)辆来源，精准执法。
2）有(yǒu)助于政府环保部门及时管控超排車(chē)辆，提升执法效率。
3）作為(wèi)目前门禁监管系统的有(yǒu)益补充，辅助地方政府考核进出厂車(chē)辆管控措施的落实情况。
4）有(yǒu)益于政府环保部门构建完整的用(yòng)車(chē)大户管理(lǐ)體(tǐ)系，指导环保入户监督检查工作的开展。
