智慧高速公路架構與發展路徑設計研究

褚薇婷

摘 要：科技在快速的發展，社會在不斷的進步，本文闡述了高速公路從傳統機電系統到智能化生態系統的發展歷程，并針對傳統機電系統存在的主要問題，以智慧感知、智慧分析、智慧管理、智慧服務為核心，構筑了“互聯網+”高速公路運營與服務智能化管理的新生態，并以知識決策型智慧高速管理為建設理念，用互聯網的思維進行價值探尋和規劃，提出了該生態系統的綜合管理架構，充分體現了“互聯網+高速公路”的深度融合應用。

關鍵詞：智慧高速公路;架構;發展路徑設計

引言

黨的十九大明確提出要建設數字中國、智慧社會，尤其在建設現代化經濟體系中明確提出要建設交通強國。作為基礎性、先行性、引領性、獨立性及與其他產業的滲透性、融合性的公路交通基礎設施，智慧公路網建設和發展無疑是建設交通強國、數字中國、智慧社會的重要基礎。近年來，伴隨隨著我國大數據、云計算等現代信息技術的迅速發展及應用，各級政府部門、行業主管部門都深刻認識到利用新技術、新工藝促進結構優化和轉型發展重要性。

一、智慧公路的概念

目前，業界對于智慧高速公路沒有唯一、確切的定義，每個人都有不同的理解。劉小峰是這樣解讀智慧高速公路的。從狹義的角度來說，智慧高速公路就是以信息化、智能化引領高速公路管理和運營服務水平提升，積極推進云計算、大數據等現代信息技術與高速公路管理、運營服務的深度融合，全面深化高速公路信息數據的共享和開發利用，建立健全完善的監測感知體系、可靠的通信保障體系、實時的預報預警體系.實現路網“可知、可測、可控、可服務”。

二、系統架構

（一）軟硬件支撐硬件支撐采用混合云與本地設施相結合的方式，選取滿足需求的公有云廠家，將系統產生的監控信息、視頻等量大且無隱私的數據保存到公有云之上，以實現計算資源、網絡資源、存儲資源與服務資源的統一劃分和管理;將系統產生的實時性與敏感性較高的數據例如收費數據保存在本地進行存儲。支撐軟件應至少包括操作系統、數據庫、GIS平臺、中間件等，對該類支撐軟件采取統一規劃建設。

（二）智慧感知是指從數據源采集的各類業務數據信息。涉及的業務信息包括視頻信息、交通量、速度信息、氣象、能見度信息、車輛位置信息、突發事件信息、隧道專有采集信息、收費數據等，以及高速公路地理信息、收費站、服務區、路橋隧等交通基礎信息及沿線設施信息，外場設備信息等。數據采集層為各類綜合應用系統提供了數據支撐。

（三）交通云控數據管理中心基于公有云與本地化存儲相結合的硬件支撐平臺架構，搭建統一的交通云控數據管理中心，整合接入高速公路各類外場設備采集的數據，利用成熟的數據模型分析算法，為高速公路出行者和管理者提供統一、安全、可靠、快速、便捷、透明的智能高速公路交通相關數據，實現后臺數據挖掘與分析、信息交換與共享、多源數據的融合貫通等功能。

（四）智慧管理與服務構建面向管理者的平臺集成管理門戶以及多個整合完成的應用系統，建設面向社會公眾的多類出行信息服務系統。

（五）接口平臺應具備與行業主管部門、與相關行業、與相關信息化系統、與互聯網企業等的對接功能。

三、智慧高速公路發展路徑設計

（一）智慧管理

1、監測與預警管理：監測與預警功能是高速公路運行系統的核心，主要利用智慧感知與分析信息獲得實時的道路交通運行動態、異常交通事件、氣象環境等，綜合交通動態信息、外場設備運行狀態信息，按照一定的數學模型進行計算，據此判斷當前交通運行狀況，得出最優分析結果，對異常事件進行及時預警。

2、應急事件管理：集語音、視頻、位置信息、數據業務為一體，實現遇到突發事件后的應急事件快速填報、快速處置等，解決發生緊急事件后第一時間獲取事件信息、第一時間通報相關部門，第一時間確定應急預案及措施等問題，實現應急情況下包括語音調度、視頻調度、GIS調度、數據傳輸、文本消息等多種媒體信息的互聯互通。

3、機電運維管理：對各類機電設備進行實時監測，建立運維計劃及設備檔案，實現對機電設備的及時養護管理，建立機電設備相關的全生命周期管理。

4、自由收費管理：車輛行駛至出口收費站時，使用手機支付，實現迅速繳費、迅速通過，不需提前存儲現金至銀行卡之上，達到無感收費的目的，提升車輛在收費站的通行效率。自由流收費是在互聯網技術發展之下的必然產物，也是未來高速公路收費系統的發展趨勢。

5、路政養護管理：在移動互聯技術的發展下，高速公路路政、養護業務可實現移動端的全生命周期管理，以此提升高速公路整體的運營管理水平。

（二）智慧感知

1、高速公路運管機構獲取的數據，包括了各類交通外場設施如車感線圈、攝像機等產生的數據、車載GPS或車載終端產生的車輛位置信息等數據，以及高速公路收費系統產生的車輛通行、收費數據等。這些數據能夠反映出總體的交通狀態和局部的交通狀況，與交通信息生態體系最直接相關。

2、其他關注高速公路狀態的機構獲取的數據，包括地圖服務機構提供的基礎道路GIS數據，導航服務提供機構提供的車輛GPS定位、行駛軌跡、道路狀態等數據。與高速公路運管機構獲取的數據相比，這類數據獲取的途徑不同，但仍能夠較為準確的反應交通狀況，如果兩者有效融合，將實現更為準確的道路狀態評估與預測。

3、互聯網數據，包括了公眾通過微博、微信、手機應用、論壇、廣播電臺等提供交通狀況相關的文字、圖片、音頻等數據。這些數據是對交通設施產生數據的有效補充，能夠直接反映局部的交通狀況。

4、相關行業數據，包含了氣象、環境、旅游、手機信令以及其他與交通間接相關的數據，這些數據能夠用于更準確的分析和預測交通狀況和總體交通狀態。

5、重大社會經濟活動數據，該類數據對交通狀況也會產生一定的影響，例如重大節假日期間景區周邊道路的交通產生擁堵，這些活動對交通的影響結果是局部的，而且是可以預見的。

四、結束語

我國智慧高速公路建設方興未艾，國家應加快推進智慧公路示范工程建設，盡快啟動智慧公路關鍵技術重大研發專項，編制智慧高速公路標準體系。隨著高速公路交通大數據分析與挖掘、主動交通管控、個性化信息服務、智能車路協同等一批關鍵技術的突破，必然引發高速公路運營管理模式、商業模式的創新與變革。

參考文獻

[1]張紀升，李斌，王笑京，智慧高速公路架構與發展路徑設計[J].公路交通科技，2018（1）：88-94.

[2]黃潮儀，黃覺.廣東省智慧高速公路建設頂層設計研究[J].廣東交通職業技術學院學報，2018，v.17;No.67（03）：10-14.

[3]王小軍，王少飛，涂耘.智慧高速公路總體設計[J].公路，2016（4）：137-142.