基于物聯網的智能高速公路系統分析

劉彬彬

（安徽省交通控股集團有限公司 合安公路管理處，安徽 桐城 231400）

0 引言

高速公路作為重要的基件設施，隨著經濟體系的逐步完善，對于貨物運輸及交通事業所呈現出的需求逐漸增大。高速公路在建設過程中，必須進一步加強系統化、綜合化管理，保證高速公路在運營過程中，可以通過完整的管理措施維系交通事業的正常運行。在信息技術的支撐下，依托互聯網可打造出智能高速公路系統，通過數據信息的多節點化、對接化運算，保證高速公路在服務過程中能通過數據精準闡釋出不同操控模式中存在的一系列問題，進而為后續高速公路運營提供基礎保障。

1 物聯網與智能高速公路系統概述

1.1 物聯網

物聯網是以數據信息傳輸為基礎，搭載不同傳感設備，界定出基于數字信號與數字信息多元化傳輸的智能控制體系[1]。通過數字化、智能化技術的應用，真正推動信息化系統的建設與發展。從技術角度而言，物聯網本身作為一個綜合型的技術體系，在傳感器、射頻識別技術及網絡結構的支撐下，可以打造出基于數據信息高精準性、高可靠性傳輸的感知類網絡框架，進而保證內部所搭載的不同載體能通過網絡信息進行實時化、精準化操作，設計和構建智能操控平臺，真正實現萬物互聯。

1.2 智能高速公路系統

智能高速公路系統是以信息平臺為核心，通過通信技術、控制技術和人工智能技術等，設計構建基于數據實時化調控、指令精準化對接的高速公路信息管理系統，結合內部精密算法、邏輯理論和智能控制等，真正打造出基于監管檢測與執行的高效化公路運輸系統[2]。從信息化發展角度而言，高速公路系統智能化、自動化的實現已經成為整個社會發展的一種必然趨勢，通過對交通信息的全過程監管，保證智能控制達到人、車流量與道路的一體化監管，保證整個信息傳輸模式建立在時間與空間層面上，實現數據信息的精準對接，令管理者了解到道路的路況及不同系統監管過程中所呈現出的數據屬性，進而解決道路交通問題，實現組織化、規范化管理，為我國交通事業的發展提供新的思路。

2 智能高速公路系統的建設需求

伴隨著高速公路運營業務的不斷增加，對基層管理與組織調節所呈現出的需求也在同步增加。智能高速公路系統的建設與應用，可以搭載網絡結構與終端傳輸載體，搭建智能化、實時化的監控體系，保證系統在運行過程中可以精確反映出當前道路及交通環境和狀況[3]。從智能高速公路系統的建設特征而言，它所呈現出的訴求點如下。

第一，對于信息傳輸的時效性訴求。智能高速公路系統建設是搭設在整個網絡系統設計構建之上，以數據信息交互、數據信息動態變化特征為基礎的監測體制，它對交通流量、車流密度及現階段交通環境所能呈現出的最大核載量進行數據分析，利用大數據技術進行深度挖掘，保證內部信息可以真實反映出整個數據預測力度，降低交通事故率。此過程需要傳輸數據信息，利用其時效性特征，精準且及時地反映出當前的交通情況，并將整個信息傳輸到監管部門，提高其管理質量[3]。

第二，對于信息發布的及時性訴求。高速公路系統屬于全天候的運營模式，對于駕駛者而言，在出行過程中通常先搜索路線，然后結合路線擁堵狀態選取相對應的出行模式。此過程中，智能高速公路系統與交通管理系統相連，需要針對交通路徑及時間高峰期等，設定更完善的管理路線，其系統監測數據可以及時同步到整個軟件運行中，讓用戶及時了解交通擁堵狀況，然后選取最佳出行線路和時間。

第三，對于控制系統的響應性訴求。高速公路在投入使用后，需要針對整體的車流量進行分析，保證固有時間段、空間段內道路資源得到充分利用，避免出現道路擁擠的現象。智能高速公路系統在建設過程中，需保證數據信息接收的時效性，建設更完善的車輛調度系統，針對交通狀態及時進行監管與數據分析，進而制訂最優引導方案，提高道路利用率。例如，在高峰期間車輛存在擁堵現象或發生交通事故，則整個系統需要按照規劃路徑給出具有快速響應性、有效救援性的管理措施，爭取在最短的時間內清除故障，提高交通效率[4]。

第四，對于決策系統的服務性訴求。智能高速公路系統在建設與使用過程中，智能化主要體現于數據信息多維度處理，保障領域內數據參數可以精準反映高速公路運行狀態，為后續管理工作提供數據決策支撐。此過程中所產生的服務性訴求的全過程建立在整個公共運營模式之上，及時發現運營過程中存在的問題，配比相應的調控機制、組織結構，爭取在最短時間內解決交通問題[5]。

3 基于物聯網的智能高速公路系統分析

3.1 決策支持系統

基于物聯網的智能高速公路系統，在建設過程中，必須針對數據信息進行實時化傳輸與界定，保證終端操控系統與監管系統之間可以實現行程數據高度集中與整合。結合數據信息的收集、存儲及深度挖掘，了解高速公路的通行情況，從而制定出具備一定預期性的交通疏導對策，避免交通問題的產生。智能高速公路交通決策功能如圖1所示。在人機交互界面中會顯示高速公路信息和高速公路智能決策信息，分別通過流量監控、緊急事件和擁擠信息查證3個模塊，分析高速公路當前的運作模式。對于智能決策方案系統，則是通過高速公路既有的數據庫體系，將公路預備案信息策略庫信息和模型庫的信息進行整合，將擁堵屬性及經濟時間進行數據挖掘處理，整合到智能解決方案中的知識庫系統，再經由推理機構及各類數據算法，制訂完善的決策方案，顯示在人際交互界面中，方便管理人員及時了解到職能處理方案及當前道路的運行過程中所存在的一系列問題，提升高速公路管理質量。

圖1 決策支持系統

3.2 緊急救援系統

緊急救援系統是智能高速公路系統中的一個重要子模塊，它將當前數據信息進行整合，結合整個系統處理機制，制訂出多部門、多機構聯動的處理方案，保證救援系統在運行過程中可以及時明確各類救援措施，提高實際救援質量（如圖2所示）。在建設智能高速公路緊急救援系統過程中，需要以信息采集模塊、報警模塊、數據確認及方案生成模塊為主體，結合救援實施方案、文檔數據處理方案、調控方案、資源維護方案等，對數據信息所呈現出的事故進行記錄，最后經由服務資源與系統傳輸模塊，將整個事件所呈現出的消耗模式進行分化設定，保證每一類數據信息可以真實反映出當前智能高速公路緊急救援系統的應用特征，提高實際管理質量。

圖2 緊急救援系統

3.3 智能調度系統

智能高速公路系統中的調度機構如圖3所示，針對現階段道路運行模式中呈現出的擁擠及事故等進行分析，依據數據在不同節點下的映射形式，設計制定具備高可行性與引導性的交通管制措施。物聯網支撐下的智能高速公路系統，在運行過程中主要是對入口匝道進行數據分析，在高速公路上路口與下路口之間的匝道中，匝道是擁堵問題產生的關鍵點，在控制車速的過程中，如果單一節點內的車輛較多時，將產生一定的擁堵現象[5]。為此，通過監控傳感裝置對入口匝道進行路徑誘導，比對車流量控制與高速公路主線中的車速、車流量，然后通過速度控制可以對整個區域內的車流量進行緩沖，保證交通流量在匝道入口與出口處可以持續性運作，避免出現擁堵的問題。例如，在實際調度過程中，中央操控系統可以針對當前擁堵路段進行數據分析，結合車速、車流量，設計出預期時間段車輛疏導的可行性方案，然后結合模擬功能，測評出落實當前方案是否可在短時間內完成交通疏導。通過交通主系統下達相應的操控指令，讓交通執法人員明晰當前管理工作的邏輯工序，這樣在現場疏導過程中，可以極大地提高工作效率[6]。

圖3 智能調度系統

3.4 信息發布系統

信息發布系統（如圖4所示）的設定則是針對整個物聯網所呈現出的數據采集傳輸與存儲，將信息融合到整個平臺中，通過系統集中化處理，可以將不同組內的信息機構進行整合，建設完善的信息發布平臺，保證各類信息內容可以精準反映出交通情況。例如調度控制系統，收費系統、緊急事故救援系統，在不同系統運作過程中，依據整個信息發布平臺，審批各類信息處理與內容，最后經由信息發布管理平臺，設定出多類別的傳輸形式，依據不同交通訴求，設計出完整的信息管理框架[7]。例如，在信息平臺發布過程中，可以將當前數據信息通過高速信息網、可變信息板、限速模式、廣播模式及車載定位系統進行發布，這樣在不同監管模式下可以真正實現車輛信息與交通環境的點對點設定，保證每一類數據信息參數的精準性，同時可以映射出當前交通環境之間存在的一系列問題，為用戶提供實時化信息，保證交通出行的便捷性。

圖4 信息發布系統

4 結語

綜上所述，物聯網支撐下的高速公路系統智能化、自動化的實現，需要深度運用各類信息技術、先進設備，打造出多位聯動的處理框架，提高信息監管效能。為進一步提高高速公路智能監管質量，需要加快完善信息管理系統，挖掘出物聯網與車輛、駕駛人員、高速公路之間的關系，打造出智慧型運營體系，實現高速公路轉型升級。