基于多功能信息桿的數(shù)字道路多系統(tǒng)協(xié)同建設(shè)方案

王 全

（高新興科技集團(tuán)股份有限公司，廣東 廣州 510663）

1 數(shù)字道路整體架構(gòu)

1.1 數(shù)字道路整體架構(gòu)

數(shù)字道路整體架構(gòu)如圖1所示。數(shù)字道路整體架構(gòu)主要包含感知層、基礎(chǔ)層、網(wǎng)絡(luò)層、設(shè)施層、數(shù)據(jù)層、平臺(tái)應(yīng)用層等，涵蓋公安交警、車路協(xié)同、道路照明等核心業(yè)務(wù)[1-2]。

圖1 數(shù)字道路整體架構(gòu)

1.2 多功能信息桿

多功能信息桿是一種集成信息化產(chǎn)品與感知設(shè)備于一身的復(fù)合型產(chǎn)品，具備智慧照明、信息發(fā)布、緊急呼叫、環(huán)境監(jiān)測(cè)、智能充電樁等功能，可實(shí)現(xiàn)交通信號(hào)控制、電警卡口建設(shè)、測(cè)速卡口建設(shè)、車路協(xié)同前端感知設(shè)備搭載、車輛信息動(dòng)態(tài)采集和準(zhǔn)確識(shí)讀、相關(guān)交通標(biāo)志牌及交通誘導(dǎo)信息屏掛載等功能。多功能信息桿采用模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，可結(jié)合地方政策、地理位置、功能需求等選擇最優(yōu)的搭建方案，實(shí)現(xiàn)信息化基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)。多功能信息桿的示意圖如圖2所示。

圖2 多功能信息桿的示意圖

信息化建設(shè)過(guò)程中經(jīng)常出現(xiàn)多桿林立的現(xiàn)象，多功能信息桿能夠有效避免桿體重復(fù)建設(shè)造成的資源浪費(fèi)及資金浪費(fèi)，對(duì)市容市貌的美化起到良好的作用。

2 各業(yè)務(wù)協(xié)同建設(shè)方案

2.1 照明外場(chǎng)建設(shè)方案

參照《城市道路照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》等文件對(duì)城市道路照明的高度、間距、亮度等方面作出要求。同時(shí)，需要考慮大路口的照明強(qiáng)化需求及強(qiáng)化照明與一般道路照明的協(xié)同問(wèn)題。一般情況下，應(yīng)優(yōu)先考慮路口強(qiáng)化照明的選點(diǎn)，反推一般道路照明的選點(diǎn)。在多系統(tǒng)協(xié)同時(shí)，一般照明點(diǎn)位需要遷就選點(diǎn)要求更高的交管等專業(yè)[3]。

2.2 交管外場(chǎng)建設(shè)方案

交管外場(chǎng)布設(shè)一般涉及信號(hào)燈點(diǎn)位選取、路口電子警察點(diǎn)位選取、路段測(cè)速卡口點(diǎn)位選擇、信息發(fā)布屏點(diǎn)位選擇。

信號(hào)燈的點(diǎn)位選擇需要保證對(duì)向駛?cè)肼房诘能囕v能夠清晰獲得信號(hào)燈光源。一般將點(diǎn)位選擇在駛?cè)肼房谲囕v對(duì)向駛出車道的停止線及延長(zhǎng)線的正上方。點(diǎn)位如果受其他構(gòu)造物的影響，在保證沒(méi)有遮擋的情況下，向駛出方向移動(dòng)不超過(guò)15 m[4]。

路口電子警察的點(diǎn)位選取需要保證可以抓拍到不系安全帶、接打電話、闖紅燈、壓實(shí)線、不按規(guī)定車道行駛、不禮讓行人等違法行為，其反向抓拍單元至少覆蓋人行斑馬線到停止線后10 m范圍，并可以清晰抓拍范圍內(nèi)車牌信息。路口電子警察點(diǎn)位一般選在停止線后20～30 m，如果有其他構(gòu)造物影響，可以適當(dāng)把范圍擴(kuò)大到18～35 m，保證沒(méi)有遮擋的情況下，盡量考慮向遠(yuǎn)端移動(dòng)[5]。

路段測(cè)速卡口點(diǎn)位選擇需要盡量遠(yuǎn)離路口且較為平順的路段上，重點(diǎn)關(guān)注長(zhǎng)下坡、多彎道等路段布設(shè)，具體位置允許有少量偏移[6]。

信息發(fā)布屏點(diǎn)位選擇需要在重點(diǎn)提示信息相關(guān)位置的前面，且預(yù)留50～200 m的反應(yīng)距離，如信息發(fā)布屏主要用以提醒重大路口的交通狀況，應(yīng)該布設(shè)在駛?cè)肼房诜较蚓嗦房?0～200 m的位置。

2.3 車路協(xié)同外場(chǎng)建設(shè)方案

目前主流的車路協(xié)同解決方案要求雷達(dá)及視頻需要對(duì)道路上的車輛完全覆蓋。現(xiàn)有的車路協(xié)同雷達(dá)產(chǎn)品能夠覆蓋400～600 m，視頻攝像頭產(chǎn)品也能覆蓋同樣的距離。在設(shè)計(jì)布設(shè)點(diǎn)位時(shí)，一般路段每隔400 m布設(shè)一套雷達(dá)及攝像頭，相鄰兩組盡量對(duì)向布設(shè)；路口處適當(dāng)加密，可參照電子警察的布設(shè)方式，即每個(gè)進(jìn)口方向布設(shè)一套。

2.4 網(wǎng)絡(luò)傳輸建設(shè)方案

在數(shù)字道路的建設(shè)原則下，城市道路照明的通信需求與傳統(tǒng)的城市道路照明具有較大區(qū)別，如傳統(tǒng)的城市照明不需要路燈獨(dú)立控制，一般為統(tǒng)一回路，實(shí)現(xiàn)對(duì)路燈開閉控制。

在數(shù)字道路體系下，每盞路燈應(yīng)獨(dú)立控制，基于有限通信或無(wú)線通信方式，通過(guò)路燈控制器實(shí)現(xiàn)對(duì)路燈的開關(guān)及亮度控制，解決掛載其他設(shè)備供電問(wèn)題，對(duì)不同時(shí)段采用不同的道路照明策略，滿足民眾生活需求及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的前提下，減少道路照明用電量。

車路協(xié)同系統(tǒng)要求低延遲。以路段或小區(qū)域?yàn)楣?jié)點(diǎn)進(jìn)行有線光纖的匯聚，并在此節(jié)點(diǎn)進(jìn)行時(shí)效性強(qiáng)的業(yè)務(wù)處理及分析。再?gòu)膮R聚節(jié)點(diǎn)，通過(guò)有線光纖，完成與后臺(tái)的通信。

交管系統(tǒng)的信號(hào)控制系統(tǒng)及電子警察系統(tǒng)都需要在路口形成閉合的局域網(wǎng)環(huán)境，再?gòu)穆房趨R聚點(diǎn)，通過(guò)有線光纖完成與后臺(tái)的通信。路段測(cè)速卡口及信息發(fā)布屏需要從桿下機(jī)箱，通過(guò)有線光纖，實(shí)現(xiàn)與后臺(tái)的通信。

2.5 供電系統(tǒng)建設(shè)方案

在數(shù)字道路體系下，要求所有多功能信息桿24 h供電。

2.6 協(xié)同設(shè)計(jì)方案

在區(qū)域內(nèi)的路口選定信號(hào)燈點(diǎn)位、電子警察點(diǎn)位以及加強(qiáng)照明點(diǎn)位；在路口間的路段，按照城市道路照明要求選取照明點(diǎn)位；根據(jù)車路協(xié)同、路段測(cè)速卡口需求及信息發(fā)布屏需求選擇適當(dāng)位置布置照明點(diǎn)位。

3 前端集約化建設(shè)探討

3.1 集約化建設(shè)原則

前端設(shè)備集約化建設(shè)以設(shè)備復(fù)用為主要原則，包括場(chǎng)景復(fù)用和功能復(fù)用。

場(chǎng)景復(fù)用是指同一場(chǎng)景下，通過(guò)視頻圖像和數(shù)據(jù)的共享，滿足多個(gè)行業(yè)部門業(yè)務(wù)應(yīng)用需求。如安裝卡口攝像機(jī)，完成道路機(jī)動(dòng)車輛抓拍，既滿足公安部門車輛抓拍需求，又滿足交通運(yùn)輸部門交通流量數(shù)據(jù)采集的需求和城管要求渣土車識(shí)別需求，此類場(chǎng)景可以復(fù)用同一前端設(shè)備。

功能復(fù)用是指基于同一個(gè)視頻攝像機(jī)終端，內(nèi)置多種算法或多個(gè)視頻采集鏡頭，滿足最大覆蓋面、最小設(shè)備量的要求。如車輛人臉卡口攝像機(jī)可以同時(shí)支持車輛抓拍、車內(nèi)人臉抓拍、視頻采集等功能。

3.2 業(yè)務(wù)部門需求分析

（1）交通安全管理需求。針對(duì)道路交通狀態(tài)和交通違法行為進(jìn)行管理，包括視頻監(jiān)控、卡口電警、違停抓拍、測(cè)速抓拍等，保障城市交通的安全和暢通，為信號(hào)控制、交通管制提供支撐。

（2）交通運(yùn)輸管理需求。針對(duì)軌道交通、客運(yùn)樞紐、火車站、重要公交站點(diǎn)、停車場(chǎng)、碼頭等重要區(qū)域進(jìn)行全天候監(jiān)控，可以監(jiān)控軌道交通、公共交通、兩客一危等車輛行駛情況及道路損毀等情況。

（3）城市管理需求。針對(duì)施工車輛的拋撒遺漏、未按照指定時(shí)間路線行駛等行為進(jìn)行監(jiān)管。針對(duì)出店經(jīng)營(yíng)、沿街晾曬、戶外廣告、垃圾堆積、游商攤販等行為進(jìn)行全天候監(jiān)管。

3.3 攝像機(jī)設(shè)備集約化建設(shè)

攝像機(jī)復(fù)用及布建遵循一機(jī)多用、一機(jī)多能原則。基于同一個(gè)視頻終端，通過(guò)視頻圖像和數(shù)據(jù)共享滿足多個(gè)行業(yè)部門業(yè)務(wù)應(yīng)用需求，實(shí)現(xiàn)“一機(jī)多用”的目的。基于同一個(gè)視頻終端，集合多個(gè)智能檢測(cè)、識(shí)別算法集成，實(shí)現(xiàn)交通流采集、違章檢測(cè)、占道經(jīng)營(yíng)等2個(gè)或2個(gè)以上的功能，達(dá)到“一機(jī)多能”目的。

違停抓拍復(fù)用。在交通管理業(yè)務(wù)中，交警部門對(duì)路段中車輛違停抓拍的需求較大，也是交警核心工作之一。在車路協(xié)同系統(tǒng)建設(shè)過(guò)程中，路段上每間隔200～300 m設(shè)置獲取車輛行駛視頻的攝像機(jī)，以實(shí)現(xiàn)路段全覆蓋。從布設(shè)的密度及布設(shè)的規(guī)范上，均可滿足交警對(duì)路段車輛違停抓拍的業(yè)務(wù)需求。在滿足交通管理部門對(duì)路段違停抓拍的業(yè)務(wù)要求的前提下，違停抓拍設(shè)備可復(fù)用車路協(xié)同系統(tǒng)。

視頻監(jiān)控復(fù)用車路協(xié)同系統(tǒng)。車路協(xié)同系統(tǒng)建設(shè)過(guò)程中，前端攝像頭需求量較大，需要在所有路段布置攝像機(jī)，滿足交通管理和城市治安的監(jiān)控需求。可在城市道路視頻監(jiān)控上復(fù)用車路協(xié)同系統(tǒng)，避免資源浪費(fèi)。

4 數(shù)據(jù)共享復(fù)用

4.1 信控?cái)?shù)據(jù)共享

隨著車聯(lián)網(wǎng)及車路協(xié)同系統(tǒng)的普及，車路協(xié)同系統(tǒng)在建設(shè)過(guò)程中，需要獲取信控路口的信號(hào)燈狀態(tài)信息，實(shí)現(xiàn)信號(hào)燈和車輛的聯(lián)動(dòng)控制。具體的解決方案主要包括：

（1）車路協(xié)同系統(tǒng)自行建設(shè)信控路口燈態(tài)識(shí)別視頻系統(tǒng)，通過(guò)前端攝像機(jī)識(shí)別信號(hào)燈狀態(tài)。

（2）路口設(shè)備實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)互通。

（3）聯(lián)通信控系統(tǒng)和車路協(xié)同系統(tǒng)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)后端數(shù)據(jù)互通。基于集約化建設(shè)的原則，優(yōu)先選擇在路口設(shè)備直接實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)互通，減少重復(fù)建設(shè)。

4.2 電子車牌數(shù)據(jù)共享

電子車牌能夠準(zhǔn)確采集機(jī)動(dòng)車軌跡信息，交通管理和車路協(xié)同等業(yè)務(wù)均有此方面的數(shù)據(jù)需求。在電子車牌系統(tǒng)建設(shè)過(guò)程中，可在前端電子車牌系統(tǒng)中完成交通管理和車路協(xié)同的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)互聯(lián)互通。

4.3 雷達(dá)數(shù)據(jù)復(fù)用

車路協(xié)同的雷達(dá)設(shè)備包括毫米波雷達(dá)和激光雷達(dá)兩種，主要用于采集流量、車速、排隊(duì)長(zhǎng)度等信息，與交通管理部門進(jìn)行數(shù)據(jù)共享，為交通管理業(yè)務(wù)提供數(shù)據(jù)支撐[7]。

5 結(jié)語(yǔ)

在“新基建”以及數(shù)字化發(fā)展的相關(guān)政策推動(dòng)下，物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、車路協(xié)同等技術(shù)不斷升級(jí)，數(shù)字道路建設(shè)將進(jìn)入大規(guī)模建設(shè)階段。未來(lái)，隨著技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字道路建設(shè)的硬件配置和整體方案也將不斷的優(yōu)化。