農(nóng)村公路信息化管養(yǎng)平臺研究

文/崔毓偉

1 前言

根據(jù)國務(wù)院辦公廳關(guān)于深化農(nóng)村公路管理養(yǎng)護(hù)體制改革的意見，到2022年，要求農(nóng)村公路治理能力明顯提高，治理體系初步形成，農(nóng)村公路通行條件和路域環(huán)境明顯提升，交通保障能力顯著增強(qiáng)[1]。這表明提升農(nóng)村公路的管理能力和服務(wù)水平是未來農(nóng)村公路發(fā)展的重要任務(wù)，參考我國城市道路智能交通系統(tǒng)的長期發(fā)展，推進(jìn)農(nóng)村公路管養(yǎng)信息化程度是實(shí)現(xiàn)農(nóng)村公路管理養(yǎng)護(hù)體制改革不可或缺的技術(shù)手段。

2 農(nóng)村公路信息化建設(shè)需求分析

農(nóng)村公路是指符合規(guī)定建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)的鄉(xiāng)道、村道，包括鄉(xiāng)道、村道范圍內(nèi)的橋梁、隧道和涵洞[2]。以上海市公路“十三五”規(guī)劃為例，至2020年全市公路網(wǎng)總里程14500km，其中農(nóng)村公路達(dá)到9180km，可見農(nóng)村公路占據(jù)道路網(wǎng)整體規(guī)模的比重之大。由此，我們要立足于農(nóng)村公路自身特點(diǎn)和需求，而非直接照搬城市道路信息化建設(shè)內(nèi)容，要根據(jù)新時期新基建背景下的農(nóng)村公路建設(shè)、管理、養(yǎng)護(hù)和運(yùn)營實(shí)際，合理借鑒城市已建智能交通系統(tǒng)中的成熟方案。下表從幾個方面比較了城市道路與農(nóng)村公路的差異以及在信息化建設(shè)方面的影響[3]。

與城市道路信息化相比，農(nóng)村公路的路域特點(diǎn)和交通流特征決定了農(nóng)村公路信息化管養(yǎng)平臺“管”和“養(yǎng)”的業(yè)務(wù)方向應(yīng)該側(cè)重安全管理和設(shè)施養(yǎng)護(hù)，由此利用信息化手段監(jiān)控農(nóng)村公路重要安全隱患節(jié)點(diǎn)，管理農(nóng)村公路基礎(chǔ)設(shè)施，監(jiān)管與考核養(yǎng)護(hù)業(yè)務(wù)流程。

區(qū)別交通狀態(tài)管理交通監(jiān)控管理交通控制管理交通安全管理設(shè)施養(yǎng)護(hù)管理城市道路信息化城市道路寬，流量大且具有潮汐特點(diǎn)。通過各類交通參數(shù)采集設(shè)備，需要獲取實(shí)時交通狀態(tài)數(shù)據(jù)。城市主干道基本實(shí)現(xiàn)全程監(jiān)控，有基于視頻流的事件檢測分析，同時結(jié)合狀態(tài)采集數(shù)據(jù)發(fā)布實(shí)時路況信息。城市道路有復(fù)雜信號聯(lián)動機(jī)制，實(shí)現(xiàn)平交路口的交通流控制；針對快速路還需要車道控制和匝道控制系統(tǒng)。城市道路以小汽車為主，針對小汽車違反標(biāo)志標(biāo)線，對未帶安全帶等有礙駕駛安全的行為抓拍車牌、人臉等。城市道路結(jié)構(gòu)路面、交安設(shè)施、機(jī)電設(shè)施等分專業(yè)養(yǎng)護(hù)。隨著養(yǎng)護(hù)工具日益先進(jìn)，基于海量數(shù)據(jù)分析，為養(yǎng)護(hù)作業(yè)提供了智慧化輔助決策手段。農(nóng)村公路信息化農(nóng)村公路等級低，交通流量少，除個別熱門旅游線路外，采集實(shí)時交通狀態(tài)數(shù)據(jù)需求度不高。農(nóng)村公路車流量少，偏遠(yuǎn)路段圖像傳輸條件受限，視頻監(jiān)控應(yīng)與安防監(jiān)控結(jié)合，部署在事故多發(fā)等重要節(jié)點(diǎn)。農(nóng)村公路交通信號控制相比城市道路簡單很多，只需要自適應(yīng)信號控制即可。農(nóng)村公路與城市道路相比路況差，且小汽車、貨車、農(nóng)用車等各車型混雜，駕駛習(xí)慣隨意，交通安全管理需求更加突出。農(nóng)村公路提檔升級，不斷提高對道路健康程度和服務(wù)能力的要求，但農(nóng)村公路路段分散，總里程更長，養(yǎng)護(hù)難度更大，信息化輔助管養(yǎng)需求更高。

3 農(nóng)村公路信息化管養(yǎng)平臺總體框架

在高度城鎮(zhèn)化發(fā)展的當(dāng)下，農(nóng)村公路信息化程度很難超越所在地城鎮(zhèn)道路信息化管養(yǎng)能力，建設(shè)上也存在一定滯后性，經(jīng)費(fèi)投入有限。因此，農(nóng)村公路管養(yǎng)平臺在設(shè)計上應(yīng)最大程度共享已建城區(qū)道路管養(yǎng)平臺的基礎(chǔ)資源，結(jié)合農(nóng)村公路需求逐步擴(kuò)展應(yīng)用場景，分期分步實(shí)現(xiàn)管養(yǎng)信息化，以此有利于最大程度節(jié)省投資。

農(nóng)村公路信息化管養(yǎng)平臺總體框架與主流信息化系統(tǒng)架構(gòu)類似，由感知層、基礎(chǔ)層、平臺層和應(yīng)用層組成。其中最為重要的兩個特點(diǎn)，一是利用已建硬件基礎(chǔ)設(shè)施以云服務(wù)方式提供給農(nóng)村公路管養(yǎng)平臺使用，二是把數(shù)據(jù)作為驅(qū)動業(yè)務(wù)應(yīng)用的核心要素。

感知層采集道路巡檢圖像、重點(diǎn)部位監(jiān)控圖像、養(yǎng)護(hù)作業(yè)車輛的軌跡數(shù)據(jù)、重點(diǎn)部位結(jié)冰積水?dāng)?shù)據(jù)、設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)等，為平臺融合分析提供數(shù)據(jù)支持?；A(chǔ)層主要包括服務(wù)器、存儲、網(wǎng)絡(luò)、安全等硬件設(shè)備，為了節(jié)約投資和便于擴(kuò)展，建議利用城鎮(zhèn)道路已建基礎(chǔ)設(shè)施，通過云計算方式為所在地農(nóng)村公路管養(yǎng)平臺提供IaaS 和PaaS 支持。平臺層重點(diǎn)結(jié)合農(nóng)村公路管養(yǎng)需求組織數(shù)據(jù)，包括處理日常事務(wù)的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫，如巡檢信息上報、實(shí)時返回的監(jiān)測預(yù)警數(shù)據(jù)、流轉(zhuǎn)的管理工單以及監(jiān)控視頻流等，另外就是針對輔助決策的主題數(shù)據(jù)倉庫，如設(shè)施臺賬、道路病害主題庫、交通安全主題庫、養(yǎng)護(hù)經(jīng)費(fèi)主題庫、指標(biāo)報表主題庫等。應(yīng)用層提供基于GIS 信息的可視化展示，完成基礎(chǔ)設(shè)施建檔、道路狀況評價、養(yǎng)護(hù)方案制定、安全隱患監(jiān)控、設(shè)施監(jiān)測預(yù)警和養(yǎng)護(hù)經(jīng)費(fèi)考核等PC 端和移動端應(yīng)用。

4 農(nóng)村公路信息化應(yīng)用層建設(shè)內(nèi)容

4.1 基礎(chǔ)設(shè)施建檔

農(nóng)村公路基礎(chǔ)設(shè)施涵蓋道路、橋梁、涵洞、交安、監(jiān)控、氣象等，以往不同時間建成、不同類別的農(nóng)村公路設(shè)施信息通過簡單的表格臺賬方式記錄，數(shù)據(jù)之間難以關(guān)聯(lián)，信息更新效率低下。為基礎(chǔ)設(shè)施建立檔案，即將路橋?qū)傩孕畔?、車輛作業(yè)軌跡、監(jiān)控視頻圖像、環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)等各類靜態(tài)動態(tài)數(shù)據(jù)分圖層統(tǒng)一集成在GIS 平臺上。為數(shù)據(jù)打下GIS 標(biāo)簽，不僅僅是為了可視化展示，更重要的是數(shù)據(jù)之間的同步共享，實(shí)現(xiàn)基于數(shù)據(jù)挖掘的輔助決策。

4.2 道路狀況評價

道路狀況評價是農(nóng)村公路養(yǎng)護(hù)的關(guān)鍵業(yè)務(wù)，隨著農(nóng)村公路里程不斷增加，路面養(yǎng)護(hù)工作量也越來越大。通過巡檢車或無人機(jī)自動采集路面影像，利用圖像深度學(xué)習(xí)技術(shù)分類識別坑槽、開裂、標(biāo)線標(biāo)志破損等路面設(shè)施病害，并結(jié)合平臺的基礎(chǔ)設(shè)施檔案，將病害分析結(jié)果在GIS 圖層上標(biāo)記位置、病害名稱、時間和圖片，為養(yǎng)護(hù)方案輔助決策提供數(shù)據(jù)支持。管養(yǎng)平臺根據(jù)養(yǎng)護(hù)單位管轄范圍向?qū)?yīng)養(yǎng)護(hù)隊伍的派送維修單，維修后再將結(jié)果上報至養(yǎng)護(hù)平臺，形成工作閉環(huán)。

4.3 安全隱患監(jiān)控

農(nóng)村公路重點(diǎn)部位如交叉口、橋下涵洞、長下坡或急彎處逐步實(shí)現(xiàn)監(jiān)控盲點(diǎn)全覆蓋。圖像通過GIS 圖層集成到管養(yǎng)平臺上，監(jiān)控員通過視頻監(jiān)控圖像判斷現(xiàn)場情況，并與交警部門實(shí)現(xiàn)聯(lián)動。比如，通過視頻查看橋涵橋孔積水是否超過安全閾值，及時通知相關(guān)人員現(xiàn)場處置，疏導(dǎo)交通。

4.4 設(shè)施監(jiān)測預(yù)警

設(shè)施監(jiān)測預(yù)警主要是依托智能傳感器、GIS 信息對重點(diǎn)橋梁涵洞進(jìn)行健康監(jiān)測、對重點(diǎn)路段布置超限超重檢測裝置、對道路通信供電節(jié)點(diǎn)設(shè)備進(jìn)行運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測以及路面結(jié)冰檢測等，結(jié)合基礎(chǔ)設(shè)施檔案、設(shè)施使用年限、道路病害數(shù)據(jù)、監(jiān)控圖像、超重車輛數(shù)據(jù)、公眾上報信息等多源數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對道路病害、道路設(shè)施故障以及其他影響道路交通安全等內(nèi)容進(jìn)行預(yù)警，降低人工巡檢工作量，為智能化制定養(yǎng)護(hù)方案提供支持。

4.5 養(yǎng)護(hù)方案考核

基于GIS 圖層對基礎(chǔ)設(shè)施建檔，智能評價道路健康狀況以及監(jiān)測重點(diǎn)部位和設(shè)施，進(jìn)而開展數(shù)據(jù)融合分析，為農(nóng)村公路養(yǎng)護(hù)、大中修等養(yǎng)護(hù)方案制定提供決策建議；同時，根據(jù)上述實(shí)時監(jiān)測數(shù)據(jù)、巡檢數(shù)據(jù)、公眾投訴也可以考核管養(yǎng)方案的執(zhí)行結(jié)果。

4.6 養(yǎng)護(hù)經(jīng)費(fèi)管理

降低管理成本是建設(shè)農(nóng)村公路管養(yǎng)平臺的目標(biāo)之一，通過基礎(chǔ)設(shè)施的數(shù)字檔案，能夠讓每一筆經(jīng)費(fèi)投入更加有據(jù)可查；通過重點(diǎn)設(shè)施的健康程度監(jiān)測以及安全隱患點(diǎn)監(jiān)控，使問題及時得到解決，減少大中修頻率，最大程度節(jié)約經(jīng)費(fèi)投入。另外，科學(xué)制定道路養(yǎng)護(hù)方案，成本監(jiān)督要伴隨始終，項目事前有費(fèi)用估算，事中有支出監(jiān)督，事后有統(tǒng)計報表，從而為合理使用養(yǎng)護(hù)經(jīng)費(fèi)提供支持。

4.7 移動終端應(yīng)用

移動終端應(yīng)用能夠有效提高農(nóng)村公路人工巡檢效率，與管養(yǎng)平臺互動，起到移動巡檢上報、維修派單處置、考核人員設(shè)備、社會公眾監(jiān)督等作用。通過手機(jī)APP，巡檢員可以將道路病害準(zhǔn)確定位并上報，也可以接受平臺下發(fā)的派單指令；同時，移動端也是考核巡檢人員的有效工具，比如清潔車是否按照預(yù)定軌跡行動、巡檢人員是否到達(dá)指定地點(diǎn)完成二維碼打卡等。此外，群眾發(fā)現(xiàn)道路危險源或其他養(yǎng)護(hù)漏洞也可以通過移動端投訴，充分發(fā)揮群眾參與農(nóng)村公路管養(yǎng)的監(jiān)督作用。

5 結(jié)語

推進(jìn)農(nóng)村公路信息化是建設(shè)四好農(nóng)村路的重要方面，本文論述了農(nóng)村公路信息化的主要應(yīng)用需求，建議在已建城區(qū)道路管養(yǎng)平臺的基礎(chǔ)上延伸構(gòu)建農(nóng)村公路信息化管養(yǎng)平臺。其中，基礎(chǔ)層利用已建硬件設(shè)施為農(nóng)村公路平臺提供云服務(wù)，從而共享數(shù)據(jù)和算力資源，開展基于數(shù)據(jù)分析的安全管理和設(shè)施養(yǎng)護(hù)，最后給出多種應(yīng)用場景，為農(nóng)村公路信息化系統(tǒng)建設(shè)和管理提供了參考。