智慧高速公路架構(gòu)與發(fā)展路徑設(shè)計(jì)研究

褚薇婷

摘 要：科技在快速的發(fā)展，社會(huì)在不斷的進(jìn)步，本文闡述了高速公路從傳統(tǒng)機(jī)電系統(tǒng)到智能化生態(tài)系統(tǒng)的發(fā)展歷程，并針對(duì)傳統(tǒng)機(jī)電系統(tǒng)存在的主要問題，以智慧感知、智慧分析、智慧管理、智慧服務(wù)為核心，構(gòu)筑了“互聯(lián)網(wǎng)+”高速公路運(yùn)營與服務(wù)智能化管理的新生態(tài)，并以知識(shí)決策型智慧高速管理為建設(shè)理念，用互聯(lián)網(wǎng)的思維進(jìn)行價(jià)值探尋和規(guī)劃，提出了該生態(tài)系統(tǒng)的綜合管理架構(gòu)，充分體現(xiàn)了“互聯(lián)網(wǎng)+高速公路”的深度融合應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：智慧高速公路;架構(gòu);發(fā)展路徑設(shè)計(jì)

引言

黨的十九大明確提出要建設(shè)數(shù)字中國、智慧社會(huì)，尤其在建設(shè)現(xiàn)代化經(jīng)濟(jì)體系中明確提出要建設(shè)交通強(qiáng)國。作為基礎(chǔ)性、先行性、引領(lǐng)性、獨(dú)立性及與其他產(chǎn)業(yè)的滲透性、融合性的公路交通基礎(chǔ)設(shè)施，智慧公路網(wǎng)建設(shè)和發(fā)展無疑是建設(shè)交通強(qiáng)國、數(shù)字中國、智慧社會(huì)的重要基礎(chǔ)。近年來，伴隨隨著我國大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等現(xiàn)代信息技術(shù)的迅速發(fā)展及應(yīng)用，各級(jí)政府部門、行業(yè)主管部門都深刻認(rèn)識(shí)到利用新技術(shù)、新工藝促進(jìn)結(jié)構(gòu)優(yōu)化和轉(zhuǎn)型發(fā)展重要性。

一、智慧公路的概念

目前，業(yè)界對(duì)于智慧高速公路沒有唯一、確切的定義，每個(gè)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(lǐng)高速公路管理和運(yùn)營服務(wù)水平提升，積極推進(jìn)云計(jì)算、大數(shù)據(jù)等現(xiàn)代信息技術(shù)與高速公路管理、運(yùn)營服務(wù)的深度融合，全面深化高速公路信息數(shù)據(jù)的共享和開發(fā)利用，建立健全完善的監(jiān)測感知體系、可靠的通信保障體系、實(shí)時(shí)的預(yù)報(bào)預(yù)警體系.實(shí)現(xiàn)路網(wǎng)“可知、可測、可控、可服務(wù)”。

二、系統(tǒng)架構(gòu)

（一）軟硬件支撐硬件支撐采用混合云與本地設(shè)施相結(jié)合的方式，選取滿足需求的公有云廠家，將系統(tǒng)產(chǎn)生的監(jiān)控信息、視頻等量大且無隱私的數(shù)據(jù)保存到公有云之上，以實(shí)現(xiàn)計(jì)算資源、網(wǎng)絡(luò)資源、存儲(chǔ)資源與服務(wù)資源的統(tǒng)一劃分和管理;將系統(tǒng)產(chǎn)生的實(shí)時(shí)性與敏感性較高的數(shù)據(jù)例如收費(fèi)數(shù)據(jù)保存在本地進(jìn)行存儲(chǔ)。支撐軟件應(yīng)至少包括操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫、GIS平臺(tái)、中間件等，對(duì)該類支撐軟件采取統(tǒng)一規(guī)劃建設(shè)。

（二）智慧感知是指從數(shù)據(jù)源采集的各類業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)信息。涉及的業(yè)務(wù)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(fā)事件信息、隧道專有采集信息、收費(fèi)數(shù)據(jù)等，以及高速公路地理信息、收費(fèi)站、服務(wù)區(qū)、路橋隧等交通基礎(chǔ)信息及沿線設(shè)施信息，外場設(shè)備信息等。數(shù)據(jù)采集層為各類綜合應(yīng)用系統(tǒng)提供了數(shù)據(jù)支撐。

（三）交通云控?cái)?shù)據(jù)管理中心基于公有云與本地化存儲(chǔ)相結(jié)合的硬件支撐平臺(tái)架構(gòu)，搭建統(tǒng)一的交通云控?cái)?shù)據(jù)管理中心，整合接入高速公路各類外場設(shè)備采集的數(shù)據(jù)，利用成熟的數(shù)據(jù)模型分析算法，為高速公路出行者和管理者提供統(tǒng)一、安全、可靠、快速、便捷、透明的智能高速公路交通相關(guān)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)后臺(tái)數(shù)據(jù)挖掘與分析、信息交換與共享、多源數(shù)據(jù)的融合貫通等功能。

（四）智慧管理與服務(wù)構(gòu)建面向管理者的平臺(tái)集成管理門戶以及多個(gè)整合完成的應(yīng)用系統(tǒng)，建設(shè)面向社會(huì)公眾的多類出行信息服務(wù)系統(tǒng)。

（五）接口平臺(tái)應(yīng)具備與行業(yè)主管部門、與相關(guān)行業(yè)、與相關(guān)信息化系統(tǒng)、與互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)等的對(duì)接功能。

三、智慧高速公路發(fā)展路徑設(shè)計(jì)

（一）智慧管理

1、監(jiān)測與預(yù)警管理：監(jiān)測與預(yù)警功能是高速公路運(yùn)行系統(tǒng)的核心，主要利用智慧感知與分析信息獲得實(shí)時(shí)的道路交通運(yùn)行動(dòng)態(tài)、異常交通事件、氣象環(huán)境等，綜合交通動(dòng)態(tài)信息、外場設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)信息，按照一定的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行計(jì)算，據(jù)此判斷當(dāng)前交通運(yùn)行狀況，得出最優(yōu)分析結(jié)果，對(duì)異常事件進(jìn)行及時(shí)預(yù)警。

2、應(yīng)急事件管理：集語音、視頻、位置信息、數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)為一體，實(shí)現(xiàn)遇到突發(fā)事件后的應(yīng)急事件快速填報(bào)、快速處置等，解決發(fā)生緊急事件后第一時(shí)間獲取事件信息、第一時(shí)間通報(bào)相關(guān)部門，第一時(shí)間確定應(yīng)急預(yù)案及措施等問題，實(shí)現(xiàn)應(yīng)急情況下包括語音調(diào)度、視頻調(diào)度、GIS調(diào)度、數(shù)據(jù)傳輸、文本消息等多種媒體信息的互聯(lián)互通。

3、機(jī)電運(yùn)維管理：對(duì)各類機(jī)電設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，建立運(yùn)維計(jì)劃及設(shè)備檔案，實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)電設(shè)備的及時(shí)養(yǎng)護(hù)管理，建立機(jī)電設(shè)備相關(guān)的全生命周期管理。

4、自由收費(fèi)管理：車輛行駛至出口收費(fèi)站時(shí)，使用手機(jī)支付，實(shí)現(xiàn)迅速繳費(fèi)、迅速通過，不需提前存儲(chǔ)現(xiàn)金至銀行卡之上，達(dá)到無感收費(fèi)的目的，提升車輛在收費(fèi)站的通行效率。自由流收費(fèi)是在互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展之下的必然產(chǎn)物，也是未來高速公路收費(fèi)系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)。

5、路政養(yǎng)護(hù)管理：在移動(dòng)互聯(lián)技術(shù)的發(fā)展下，高速公路路政、養(yǎng)護(hù)業(yè)務(wù)可實(shí)現(xiàn)移動(dòng)端的全生命周期管理，以此提升高速公路整體的運(yùn)營管理水平。

（二）智慧感知

1、高速公路運(yùn)管機(jī)構(gòu)獲取的數(shù)據(jù)，包括了各類交通外場設(shè)施如車感線圈、攝像機(jī)等產(chǎn)生的數(shù)據(jù)、車載GPS或車載終端產(chǎn)生的車輛位置信息等數(shù)據(jù)，以及高速公路收費(fèi)系統(tǒng)產(chǎn)生的車輛通行、收費(fèi)數(shù)據(jù)等。這些數(shù)據(jù)能夠反映出總體的交通狀態(tài)和局部的交通狀況，與交通信息生態(tài)體系最直接相關(guān)。

2、其他關(guān)注高速公路狀態(tài)的機(jī)構(gòu)獲取的數(shù)據(jù)，包括地圖服務(wù)機(jī)構(gòu)提供的基礎(chǔ)道路GIS數(shù)據(jù)，導(dǎo)航服務(wù)提供機(jī)構(gòu)提供的車輛GPS定位、行駛軌跡、道路狀態(tài)等數(shù)據(jù)。與高速公路運(yùn)管機(jī)構(gòu)獲取的數(shù)據(jù)相比，這類數(shù)據(jù)獲取的途徑不同，但仍能夠較為準(zhǔn)確的反應(yīng)交通狀況，如果兩者有效融合，將實(shí)現(xiàn)更為準(zhǔn)確的道路狀態(tài)評(píng)估與預(yù)測。

3、互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)，包括了公眾通過微博、微信、手機(jī)應(yīng)用、論壇、廣播電臺(tái)等提供交通狀況相關(guān)的文字、圖片、音頻等數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)是對(duì)交通設(shè)施產(chǎn)生數(shù)據(jù)的有效補(bǔ)充，能夠直接反映局部的交通狀況。

4、相關(guān)行業(yè)數(shù)據(jù)，包含了氣象、環(huán)境、旅游、手機(jī)信令以及其他與交通間接相關(guān)的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)能夠用于更準(zhǔn)確的分析和預(yù)測交通狀況和總體交通狀態(tài)。

5、重大社會(huì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)數(shù)據(jù)，該類數(shù)據(jù)對(duì)交通狀況也會(huì)產(chǎn)生一定的影響，例如重大節(jié)假日期間景區(qū)周邊道路的交通產(chǎn)生擁堵，這些活動(dòng)對(duì)交通的影響結(jié)果是局部的，而且是可以預(yù)見的。

四、結(jié)束語

我國智慧高速公路建設(shè)方興未艾，國家應(yīng)加快推進(jìn)智慧公路示范工程建設(shè)，盡快啟動(dòng)智慧公路關(guān)鍵技術(shù)重大研發(fā)專項(xiàng)，編制智慧高速公路標(biāo)準(zhǔn)體系。隨著高速公路交通大數(shù)據(jù)分析與挖掘、主動(dòng)交通管控、個(gè)性化信息服務(wù)、智能車路協(xié)同等一批關(guān)鍵技術(shù)的突破，必然引發(fā)高速公路運(yùn)營管理模式、商業(yè)模式的創(chuàng)新與變革。

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