初探数据分析在“电子警察”设备自动化巡检工作方面的应用

杜德煜

摘要：本文通过对“电子警察”设备的某些关键数据、指标进行定量分析，自动判断该设备是否存在故障，提高设备故障的发现效率。

一、背景

“电子警察”作为交通违法行为的采集设备，已经成为交通管理工作中重要的辅助装备，在遏制交通违法方面成果显著。在工况正常的情况下，可以24小时不间断的对该地点的违法行为进行监控，大大节省警力。正因其诸多优点，上海市公安局交通警察总队在市财政的大力支持下，经过近8年的建设，截至2018年1月，上海市交警总队所辖“电子警察”设备已达3716套，分布于全市16个区的道路。

因此，面对如此大量却分散的设备，如何应用现代化管理手段及时发现设备故障，成为一个重要的课题。

二、面临的问题

（一）单纯的人工巡检存在故障发现周期长的问题

现有的“电子警察”故障主要依靠人工巡检发现，每套设备至少应当在1个季度内被巡检一次，但总量的提升缩短了平摊在每套设备上的巡检时间；特别是诸如时间误差、摄像头黑屏等问题光靠人工查看往往无法快速发现。

（二）单纯的人工巡检存在效率较低的问题

上海市交警总队的“电子警察”设备呈现“中心密、郊区疏”的形态，人工巡检作业时需要花大量的时间用在赶点上；中心城的设备虽密度相对较高，但巡检工作对交通的影响、城区较为拥堵等问题却成为人工巡检的新问题。

三、问题的解决思路

人工方式所面临的弊端有两种解决思路：第一种是加大人工投入，但实际操作中发现，该方法投入过大，将使原本已经拮据的经费雪上加霜；第二种是开发自动化监测系统，尽可能利用现有的条件，通过一定的算法判断故障。

四、问题的解决方案

（一）软硬件基础

1.设备全联网。总队的“电子警察”设备散布于全市，若要对其进行自动化监测，势必要求进行联网。租用上海联通公司VPDN与4G无线网络进行设备联网工作，并在后续建设中将无线联网作为“电子警察”设备的标配。

2.统一上传的数据格式。总队在进行“电子警察”设备联网工作时，规定了数据联网传输的协议格式，其中已经包含了校时与时间偏差记录、违法数据与图片上传功能、工控机系统硬盘剩余量等数据模块。

3.建立设备档案。总队为所有的“电子警察”设备建立了基础资料，较为全面的反应了设备的所在地点、建设年份、抓拍的违法类型、建设与维护单位、IP信息、是否带有高污染车辆黑名单功能等基本信息。

（二）监测周期

选择合适的监测周期有利于客观反应设备的运行状态。周期过短，则采样点过密，一来增加设备的开销，有悖于节省经费的初衷；二来众多监测数据样本量不足，降低故障报告的准确率。周期过长，则易引起信号丢失，降低故障报告的有效率。结合现有硬件设备的性能与巡检、运维需求，我们将监测周期定为24小时。

（三）监测维度

为客观体现“电子警察”设备正常与否，选择合适的监测维度至关重要。选得过多，大量地错误上报故障，会导致使用人员对系统丧失信心；选得过少，大量的故障没有发现，则没有体现自动化监测对于人工巡检的优势。经过甄别，我将监测维度分成了两大类。

1.第一類：关键性数据。该类数据将对自动监测结果产生决定性作用。

设备在用状态标记：标记设备是否在用。值为“正常”、“停用”。

最大校时误差：设备时间与中心平台时间的差值，应当不大于10秒。值为实际数字与“无校时”。

高污染车名单下载：设备所载名单与中心同步情况。值为“成功下载”、“无需下载”、“未下载”。

违法类型匹配性：设备所传的违法类型应当是预先登记的类型范围的子集。值为“匹配”、“未匹配”。

限速值匹配性：设备所传的测速值应当不小于预先登记的限速值。值为“匹配”、“未匹配”。

2.第二类：观察类数据。该类数据不对自动监测结果产生决定性作用，作用是辅助操作人员通过观察数据进一步验证自动监测的结果。

违法总量：所上传的违法总数量。

卡口总量：所上传的过车总数量。

网络情况：设备对中心ping指令的响应情况。每周期至少ping2次。

将上述维度列为观察项的原因如下：

（1）只有当监视范围内有特定违法产生，“电子警察”设备才会进行违法抓拍，并非所有点位都会在监测周期内产生违法数据。

（2）作为“电子警察”设备，且受限于技术、资金与实际工作需求，卡口功能仅为附带功能，并非所有设备的标配。

（四）系统运行逻辑

将以上关键性监测数据作为判断条件，分别得出3种监测结果：正常、抢修、客观故障。并根据判断做出相应处理措施。

（五）判断逻辑

为得到各个“关键性监测数据项”，需要进行数据的收集与碰撞。其中较为的复杂是“违法类型匹配性”这一项。

1.违法类型匹配性

（1）通过对设备建立“一点一档案”，可以得到各个详细的违法类型清单，并将所有登记的违法类型合并。

（2）将周期内该设备上传的违法类型进行归类。

（3）将每一个上传的违法类型与登记的违法类型进行比较。当上传类型不是登记类型的子集时，则标记该上传类型为“不匹配”；当上传类型是登记类型的子集时，则标记该上传类型为“匹配”。

（4）对各个检验结果进行汇总，凡是任意一个违法类型检验为“不匹配”，则该套设备的上传违法类型评判为“不匹配”。

（六）报表结果

通过上述一系列的逻辑判断，可以得出周期内每套设备的监测结果，对报表结果进行分析和处理。

五、自动化监测系统的优势

（一）可灵活适应设备规模。根据2018年市财政计划，总队每年新增“电子警察”设备约700套，其中更替老旧设备约200套，合计每年净增约500套。通过设置合理的采样周期和监测维度，利用现有硬件设备完全可以胜任此项工作。

（二）算法调整优化工作可持续。对今后工作中新的关注重点，只需要将新的检测维度做定量分析，进而加入到监测系统中，即可完成本系统的算法调整工作。

（三）缩短故障的发现周期。该系统的故障判断周期为24小时，相比纯人工巡检制度的短则7天长则3个月，有明显进步，可互为补充。

六、结语

上海公安在龚道安局长的带领下正在着力打造“智慧公安”，如何利用好、分析好数据是其中非常重要的工作。本文所采用的自动化巡检思路，旨在抛砖引玉，希望能对各种信息采集终端的设备维护工作提供一定的想法或借鉴，为“智慧公安”时代下的规模化建设工作与运维工作提供有力的支撑。

参考文献：

[1]上海市人民政府.《上海市城市总体规划》（2017-2035年）：4-29