大數(shù)據(jù)時代基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智慧公路應(yīng)用研究

卞一歌BIAN Yi-ge

（中交海西投資有限公司，廈門361000）

0 引言

智慧公路的建設(shè)能夠有效減少交通事故的發(fā)生，智慧公路能夠收集交通咨詢信息，通過收集交通信息和實時情況對道路上車流進行引導(dǎo)，避免發(fā)生交通堵塞的現(xiàn)象，提升公路安全性。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的在智慧公路中的使用，使通信網(wǎng)絡(luò)信息傳送的即時性得到了有效提升，增強了信息傳送的可靠性，實現(xiàn)公路的智能化運營、管理和養(yǎng)護。為推動智慧公路建管養(yǎng)模式的發(fā)展，需要不斷對物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智慧公路中的應(yīng)用進行探索創(chuàng)新。

1 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用于智慧公路的重要意義

物聯(lián)網(wǎng)——物物相連的互聯(lián)網(wǎng)，通過傳感設(shè)備和嵌入式系統(tǒng)實現(xiàn)物與物、物與人、人與人的信息傳遞和交換，為決策者提供精準的決策支撐依據(jù)，成為實現(xiàn)路車協(xié)同、建管協(xié)同、運養(yǎng)協(xié)同的智慧公路一體化運轉(zhuǎn)的有力途徑。

1.1 交通設(shè)施智能化

1.1.1 智能化的道路設(shè)施

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用于智慧公路建設(shè)，使得公路上的道路設(shè)施都具備了感知信號與傳輸信號的能力，例如標識標牌、照明設(shè)備、隔離欄等等，這些道路沿線的道路設(shè)施都具備了采集道路交通信息的功能。為更好地收集各個路段的道路交通信息，可以將道路進行劃分，使得道路數(shù)據(jù)信息的收集更為準確，例如，可以將道路劃分為路面、橋梁、隧道等等，然后再按照路程對道路進行局部劃分，使得每一個路段都有道路設(shè)施進行道路交通信息收集，使得整個道路交通信息的收集更具準確性與連接性，收集這些局部信息后，還需將信息進行篩選，將有用的信息傳達到物聯(lián)網(wǎng)管控平臺，使其對所收集交通數(shù)據(jù)進行綜合分析，然后下達指令，進行交通疏通管理。

1.1.2 智能化的車輛設(shè)施

車輛設(shè)備智能化主要體現(xiàn)在車輛配置上，通過車輛配置終端顯示信號接收器進行道路信息收集，其收集的道路信息大概有道路情況、障礙物位置、車輛位置等等，將此類信息提供給車主，能夠幫助車主有效避免碰撞事件和擁堵發(fā)生，并通過其提供的道路信息選擇合適的道路行駛，與此同時，車輛設(shè)施信息收集還能夠讓車主面臨突發(fā)狀況時，提前根據(jù)實時道路信息傳送采取相關(guān)應(yīng)對措施[1]。

車輛設(shè)施道路信息傳輸功能還具有很多好處，例如在黑夜中為車主提供道路信息，讓車主在行駛過程中保持小心謹慎的狀態(tài)，不與障礙物發(fā)生碰撞。并且，充分應(yīng)用車輛設(shè)備的全自動化功能，實現(xiàn)車輛駕駛智能化，通過相關(guān)車輛設(shè)備對周圍道路情況進行感知，在遇到車主出現(xiàn)意外的情況時，保證車輛正常運行，避免發(fā)生交通事故。

1.2 公路管理決策優(yōu)化

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用構(gòu)建的公路管控平臺，能夠收集到各個路段的實時道路交通信息，并通過對收集信息進行分析以及智能決策，以此達到疏通道路交通的目的。由于決策下達的目的是為了防止出現(xiàn)道路堵塞和交通事故，因此，決策指令的下達需要具備一定的目的性，通過對道路狀態(tài)及其道路車輛運行狀態(tài)進行推演得出結(jié)論。為了讓車輛能夠良好運行，決策的目標選擇應(yīng)從宏觀角度出發(fā)，針對實時傳遞的道路狀況信息及其車流量信息進行推演，通過對障礙物信息及其車間距信息進行分析，得出合理的道路管理策略，并下達決策，對道路狀況進行調(diào)整，控制車流量，保證道路暢通，避免由于交通擁堵出現(xiàn)交通事故。

2 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智慧公路交通體系中的具體應(yīng)用

2.1 道路交通安全環(huán)境監(jiān)測

在車輛運行過程中，容易受到環(huán)境因素及其高速公路道路路況的影響而造成交通事故發(fā)生，為了避免這些客觀事物因素的影響，可以使用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對城市道路進行實時監(jiān)控，并構(gòu)建多樣化的道路交通安全監(jiān)測系統(tǒng)，保證司機能夠及時接收到相關(guān)道路的路況信息，以此避免高速公路上交通事故發(fā)生的概率[2]。

建立物聯(lián)網(wǎng)智能化道路監(jiān)測系統(tǒng)能夠?qū)崟r監(jiān)控道路路面信息，并將接收到的路面信息傳輸?shù)椒?wù)器，并將道路信息上傳到各類導(dǎo)航APP，使駕駛員了解到更準確的實時路況，提前接收到道路預(yù)警，減少交通事故發(fā)生的風(fēng)險。

2.2 智能交通大數(shù)據(jù)平臺

為了更好地進行道路管理，可以利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、交通大數(shù)據(jù)、云計算能力構(gòu)建智能交通大數(shù)據(jù)管理平臺，該平臺一是能夠動態(tài)感知和獲取實時監(jiān)測的信息，使交通基礎(chǔ)設(shè)施、交通流及環(huán)境等狀態(tài)感知更加動態(tài)和實時；二是提供無處不在和隨需而動的信息服務(wù)，提供的信息服務(wù)遍及交通運輸領(lǐng)域的各個角落，隨時隨地提供個性化、多樣化的信息服務(wù)；三是提高主動預(yù)警和快速響應(yīng)的安全保障，通過車路協(xié)同、運養(yǎng)協(xié)同等方式，實現(xiàn)對危險狀況的主動預(yù)警和事件的快速響應(yīng)；四是構(gòu)建信息共享和業(yè)務(wù)協(xié)同的運輸體系，推動運輸通道、樞紐、運輸方式等資源的優(yōu)化配置，促進運輸方式之間的無縫銜接和零換乘。

2.3 多功能智慧路燈

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)還可應(yīng)用于道路照明系統(tǒng)，構(gòu)建集LED照明、5G 基站、視頻監(jiān)控、信息發(fā)布、遠程燈控、一鍵報警、充電樁、WIFI 無線等多功能高配置的智能照明系統(tǒng)。智能照明系統(tǒng)在熱點區(qū)域提供的不僅有各類寬帶業(yè)務(wù)，還有遠程燈控IoT 類的業(yè)務(wù)；在非熱點區(qū)域則只提供遠程燈控IoT 類的業(yè)務(wù)。這樣的設(shè)置安排節(jié)省了智慧公路建設(shè)的投資成本，減少了智慧照明系統(tǒng)的能源消耗，與此同時，有效提升了高速公路的照明率。

2.4 數(shù)據(jù)處理與分析

智慧公路包含許多數(shù)據(jù)信息，且其收集的道路交通數(shù)據(jù)信息是進行實時更新計算，以此支持決策下達，因此，就導(dǎo)致智慧公路信息采集的種類繁多，數(shù)據(jù)信息采集單位存在差異的情況。使用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)能夠良好解決這一問題，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)能夠?qū)⒉杉畔⑦M行歸一化處理，將所有數(shù)據(jù)信息進行統(tǒng)一管理，使其在統(tǒng)一數(shù)量級上，并對數(shù)據(jù)進行綜合分析，以此得出更準確的決策結(jié)論。

3 構(gòu)建智慧運營與智慧養(yǎng)護體系

3.1 智慧運營體系的構(gòu)建

為了促進智慧道路建設(shè)，可以充分利用物聯(lián)網(wǎng)的特殊性，構(gòu)建智慧公路物聯(lián)網(wǎng)運營體系，建立科學(xué)化、智能化、信息化的運營體系[4]。若想做到智能運營，首先需要對各個路段的交通狀況進行檢測，實時監(jiān)測其道路擁堵情況及其車流量運行狀況，道路障礙物信息、道路信息也要進行檢測，然后將相關(guān)數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)较嚓P(guān)平臺，將信息進行篩選，過濾，保存有效信息，將其有效信息進行整合歸一，通過大數(shù)據(jù)技術(shù)進行分析，推演道路運行狀況，以此得到最優(yōu)下達指令，如果指令不是最優(yōu)，那么需要重新進行數(shù)據(jù)信息分析，道路情況推演，直到得出最優(yōu)決策指令，將決策信息傳遞到用戶處，引導(dǎo)其應(yīng)對各種道路突發(fā)事件，提高交通指揮的有效性，避免發(fā)生交通事故。

用戶在接收到相關(guān)道路交通信息后，可以遵循平臺給出的決策指令計劃車輛運行路線及其車輛運行速度，也可以根據(jù)自己主觀判斷進行決定。如此一來，讓車主提前接收到道路交通狀況，能夠有效減少交通事故發(fā)生，有利于用戶躲避障礙物，安全行車，提升公路車輛運行安全性。

3.2 智慧養(yǎng)護體系的構(gòu)建

就目前的公路養(yǎng)護管理中，主要借助人力，通過人車上路的方式開展巡查、清掃、檢測、道路養(yǎng)護工作，然而，道路養(yǎng)護往往受車速、人員經(jīng)驗、注意力等因素影響，不僅養(yǎng)護效率低，并且養(yǎng)護效果一般。并且，通過調(diào)查發(fā)現(xiàn)，我國大多數(shù)公路養(yǎng)護不對公路進行日常性檢修，總是等到公路出現(xiàn)問題后，才會針對性采取修復(fù)工作，導(dǎo)致對交通造成影響，減少公路壽命。因此，需要將從前“被動養(yǎng)護”的工作模式，變成“主動養(yǎng)護”模式，秉持“物聯(lián)網(wǎng)助力智慧養(yǎng)護”的思路，共同構(gòu)建“預(yù)防性養(yǎng)護”、“修復(fù)養(yǎng)護”、“道路全壽命周期管理”場景下的解決方案。智慧養(yǎng)護系統(tǒng)涉及方面較多，從道路施工建設(shè)開始一直延伸到后期道路使用過程都有所涉及。在道路施工初始階段，需要在道路結(jié)構(gòu)關(guān)鍵位置預(yù)埋傳感設(shè)備，通過傳感設(shè)備收集道路變化情況，提前預(yù)知道路出現(xiàn)的問題，針對性進行道路提前養(yǎng)護。同時，為了讓道路各個路段都能得到監(jiān)測，在預(yù)埋傳感設(shè)備時需要將其進行廣泛分布，以此做到監(jiān)測各個路段的結(jié)構(gòu)變化情況。為了能夠?qū)B(yǎng)護工作做到最好，需要將傳感設(shè)備傳遞的結(jié)構(gòu)信息與道路建成初期的結(jié)構(gòu)信息進行比對分析，找出道路結(jié)構(gòu)變化的關(guān)鍵，根據(jù)其最終分析所得信息制定養(yǎng)護計劃，提前對道路進行修補，防止道路結(jié)構(gòu)在長時間得不到養(yǎng)護的情況下，最后出現(xiàn)大規(guī)模損壞的現(xiàn)象。

在具體應(yīng)用上，利用視覺AI 路面日常養(yǎng)護快速巡查技術(shù)，通過便攜式快速采集終端裝置開展自動化、智能化、低成本、高效率、可量化、直觀化的日常養(yǎng)護巡查工作；又或者，通過無損檢測傳感機器人，實現(xiàn)智能化全面性高精度道路檢測。

4 結(jié)束語

在智慧公路建設(shè)中應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)公路設(shè)備智能化，優(yōu)化決策指令，并構(gòu)建物聯(lián)網(wǎng)管控平臺，使得整個智慧公路的管理更為科學(xué)化，提升智慧公路管理的質(zhì)量。并且物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用還有利于對收集數(shù)據(jù)信息的歸一化處理，從而更好地進行數(shù)據(jù)綜合分析，幫助實現(xiàn)公路管控合理化。最后，還要將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用于公路運營與養(yǎng)護等方面，保障公路質(zhì)量，提高道路運行的安全性。