高速公路隧道智能平臺人機交互方案探討

鄒 濤

(山東高速股份有限公司 濟南市 250000)

近年來，高速公路隧道智能平臺集成化水平不斷提高，平臺管控的機電設備和需要展示的信息越來越多，針對關注度較高的高速公路隧道智能平臺，從平臺的易用性和操作便捷性、舒適性入手，提出人機交互性能提升方案，探索新形勢下、數字化下的隧道智能平臺人機交互性，滿足操作人員對智能平臺管控便捷性日益提升的要求。

1 隧道智能平臺發(fā)展現狀

高速公路隧道智能平臺從傳統(tǒng)的單一系統(tǒng)，如照明、監(jiān)控、供電、通風、消防等獨立控制，到隧道智能管控平臺的建立，到“管理、運維、監(jiān)控、檢測、控制、指揮、調度”多維度融合管理平臺的形成[1]，隧道的數字化、集成化不斷提升，能夠將所有數據統(tǒng)一集成到智能平臺進行展示，可以滿足隧道日常管理和出現緊急事件情況下的快速應用，但是現有的隧道智能平臺的智慧化、信息化、集成化往往只針對與平臺管控、管理機電設備本身，忽視了直接操作人員的主觀感受和操作便捷性，隨著大數據、人工智能的普及，隧道智能平臺的弊端逐漸顯現：

(1)平臺反饋性欠缺。界面菜單、按鈕導航、下一步操作的提示信息不夠全面，提示界面的版式不固定；不能保證操作人員在不借助說明書的情況下，就能對整體界面功能形成大致認識，操作后反饋提示不足，缺乏足夠的輸入檢查和錯誤提示功能和對異常操作的容錯處理能力，操作人員無法及時對自己執(zhí)行的操作判斷機電設備是否運轉成功。

(2)平臺故障分析欠缺。隧道機電設備復雜多樣，并且因長時間使用部分機電設備故障頻率較高，隧道智能平臺無法對可能存在的設備故障問題進行預警提示，對已出現故障問題無法進行初步分析故障原因，需要設備維修人員逐一排查，不能做到故障初步分析和故障原因診斷，導致維修效率較低。

(3)平臺決策指導欠缺。現有的隧道智能平臺當隧道中多個機電設備出現故障時，平臺只能在相應位置提示報警，還不能做到報警信息的統(tǒng)一展示。同時平臺無法對多個故障項目按照維修、使用重要程度進行優(yōu)先級排序，無法給出充分的引導、提示信息，造成操作人員只能通過日常巡查過程，將界面一一點擊查看，根據查看情況，再來做出下一步判斷。

2 隧道智能平臺人機交互構架

隧道智能平臺人機交互性能的提升，將有助于更好地服務平臺操作人員，減少操作人員因反饋、上報時間延誤導致的安全事故、責任事故，減少二次事件的發(fā)生，降低隧道安全隱患，同時能對道路、車輛、環(huán)境等方面的信息進行優(yōu)化分析，提高操作的專業(yè)化、便捷化。智能平臺基于機器學習、大數據分析等新興技術，在提升機電設備初步故障分析的能力同時，不斷提升本路段的管理水平，提高操作人員操作的效率和管理的精細程度，保障隧道交通安全。隧道智能平臺人機交互邏輯框架如圖1所示。

圖1 隧道智能平臺人機交互邏輯框架

(1)基礎設施層。包括視頻監(jiān)控、車輛檢測器、交通信號燈、交通誘導燈、可變信息標志、可變限速標志、隧道照明燈、能見度檢測器、緊急電話、隧道廣播、風速風向檢測器、軸流/射流風機、煙感探測器、能見度檢測器、CO/VI檢測器等基礎設備設施構成。

(2)信息傳輸層。依靠通信專網及互聯(lián)網[2]，在保證數據傳輸安全、快速的條件下，完成數據的采集、儲存、傳輸、展示，為數據分析層、監(jiān)控展示層提供有效、可靠的數據基礎，是故障分析、信息反饋重要的依據。

(3)數據分析層。包含反饋、分析、決策、管理四個子系統(tǒng)，是隧道智能平臺人機交互性提升的關鍵，為高速公路運營管理日常巡檢、故障分析、應急處置、數據管理等提供決策支持，提升智能平臺人機交互的智能化和科學化。

(4)監(jiān)控展示層。支持指揮調度中心顯示屏、電腦端操作屏、手機移動設備等多個界面信息展示和操作，是視頻監(jiān)控、可變信息情報板、異常事件檢測、火災探測、緊急電話及廣播、通風照明檢測等設備集成的展示和可操作性平臺。

3 隧道智能平臺人機交互主要業(yè)務功能

3.1 反饋提示功能

當點擊和操作智能平臺時，平臺界面給予主動反饋并提示相關下一步操作，同時提示反饋操作完成程度以及完成效果。在操作重大、重要步驟時給予提示警告、預警和可能存在的問題等相關信息。同時平臺具備檢測的性能，擁有全面的處理方法，如出現錯誤點擊和錯誤選擇的位置時，平臺主動提示應該如何處理的方法和建議，具備錯誤提示恢復和保護功能等容錯手段[3]。

3.2 故障分析能力

在原有隧道智能平臺的基礎上，將隧道大數據分析、機器學習等前沿技術應用到隧道智能平臺人機交互中，對隧道智能平臺已達到運行壽命的可能出現故障機電設備提前進行故障預警，引導機電維修人員盡早開展設備檢測。對出現的設備故障問題進行初步的數據分析，通過與數據問題庫和該隧道已存在并修復的故障模板進行對比分析，反饋設備故障可能出現的原因、問題點，進一步提升機電維修人員的維修效率。對已修復的故障問題和修復方法形成維修模板并儲存到數據庫，不斷提升隧道安全問題的主動發(fā)現、監(jiān)管的能力，提高隧道設施檢測自動化。

3.3 決策指揮能力

以智能化、信息化的分析手段為補充，平臺將給予一定時間內的自動巡查、巡檢功能，如遇問題及時報警并上報，減少因人工巡查或人工上報不及時導致的安全事故、二次事件等問題。當多個設備同時提示故障時，按照設備維修的重要程度、必要程度進行優(yōu)先排序，對可能影響交通安全的車道控制信號燈、通風照明系統(tǒng)等設備進行優(yōu)先提示維修。同時隧道智能平臺為重大交通事故、安全事故等提供已存的應急預案和聯(lián)動方案，為快速處理交通突發(fā)事件、惡劣雨雪天氣等情況提供科學手段和有效依據。

3.4 數據管理能力

數據管理能夠維護數據信息完整、保證平臺各項工作運行[4]，其功能是將數據查詢、儲存、管理、運用融為一體，提升管理效率。數據庫中包括儲存隧道現有設備臺賬、隧道設備已發(fā)生故障臺賬、隧道應急預案等，提供設備故障趨勢、設備故障類型分布、設備故障信息統(tǒng)計表等[5]，聯(lián)動設備備品備件庫，提高設備的完好率。通過數據管理聯(lián)動故障分析和決策指揮，實現全要素、全生命周期管理理念下的隧道資產數字化管理。

4 隧道智能平臺人機交互界面優(yōu)化

在提高隧道智能平臺人機交互性能的同時，應不斷優(yōu)化智能平臺人機交互界面，根據所轄路段，將道路模型與隧道模型緊密結合，避免在多個界面下的切換和顯示，保證在同一界面下進行道路情報板、隧道機電設備的監(jiān)控和管理。針對多個隧道群，要按照具體使用范圍合理安排版面，達到美觀與實用相結合的效果。在平臺設計圖標時，要根據應用的不同命令，每一個圖標都要反應一個具體的目標動作，在整個界面的顯示控制中要使用一致的風格機制，避免對軟件相關操作理解上產生歧義，如信息顯示的布局位置、各種邏輯之間的關系、規(guī)則，操控命令格式、菜單結構[6]，進一步降低操作人員重復操作和記憶負擔，提高界面設計的經濟型。

5 結論

隧道智能平臺的發(fā)展既要圍繞以人為出行服務對象的根本理念，又要兼顧著操作人員對人機交互日益增長的需求，在分析目前隧道智能平臺人機交互現狀的基礎上，從系統(tǒng)結構、系統(tǒng)功能、界面優(yōu)化等方面對智能平臺進行了研究，提出提高人機交互性的方案。隨著平臺人機交互性能的大大提升，平臺的“全要素，全周期”的智慧化、信息化、集成化將得到進一步的完善補充，在增強操作人員的用戶體驗，提高系統(tǒng)對操作人員的友好性和便捷性，構建“智慧型管理”的同時，營造一個安全、暢通、經濟的隧道環(huán)境，為駕乘人員提供更為安全、舒適的出行體驗。