物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智慧高速公路建設(shè)中的應(yīng)用研究

郭 家

（廣西新發(fā)展交通集團(tuán)有限公司，廣西 南寧 530000）

0 引言

信息化技術(shù)的高度發(fā)展，為我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)建設(shè)帶來(lái)了新的可能性，其衍生的各類先進(jìn)技術(shù)更是帶動(dòng)了基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)事業(yè)的綜合發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)屬于比較具有代表性的衍生技術(shù)之一，在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域、工業(yè)領(lǐng)域、商業(yè)領(lǐng)域等發(fā)揮著不可替代的重要作用。但是從實(shí)際情況來(lái)看，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智慧高速公路建設(shè)中的應(yīng)用還不夠成熟，存在許多問(wèn)題亟待解決，在這種情況下對(duì)本課題進(jìn)行研究具有積極的意義。

1 智慧高速公路的內(nèi)涵

我國(guó)的經(jīng)濟(jì)建設(shè)取得了前所未有的階段性成果，社會(huì)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)更是進(jìn)入了新階段，人民群眾的生活水平由此得到了根本性提升，特別是智慧高速公路的建成，更是改變了高速公路的運(yùn)營(yíng)模式和管理模式，為人們帶來(lái)了更加便利的出行體驗(yàn)。從某種程度上來(lái)說(shuō)，智慧高速公路是從決策層面出發(fā)的、具有系統(tǒng)性設(shè)計(jì)價(jià)值的先進(jìn)基礎(chǔ)設(shè)施，其符合系統(tǒng)工程學(xué)設(shè)計(jì)的相關(guān)要求，對(duì)運(yùn)行過(guò)程中“人、車、路、環(huán)境”各項(xiàng)要素進(jìn)行有效統(tǒng)籌管控。利用智慧高速公路這種特殊的現(xiàn)代化基礎(chǔ)設(shè)施，解決傳統(tǒng)模式下高速公路運(yùn)行發(fā)展中存在的一系列問(wèn)題，提升高速公路工程社會(huì)效益、生態(tài)效益、經(jīng)濟(jì)效益等綜合效益，是推動(dòng)智慧高速公路建設(shè)發(fā)展的重要目標(biāo)。從實(shí)際應(yīng)用價(jià)值來(lái)看，智慧高速公路具有突出的管理效果，應(yīng)用效能也以一種集約化增長(zhǎng)的特征逐漸發(fā)展，對(duì)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智慧高速公路建設(shè)中的應(yīng)用進(jìn)行研究，符合我國(guó)新時(shí)代社會(huì)發(fā)展的要求［1］。

2 智慧高速公路建設(shè)任務(wù)

2.1 構(gòu)建智能化輔助平臺(tái)

智慧高速公路包括多方面內(nèi)容，而智能化輔助平臺(tái)是其中重要的組成部分之一，應(yīng)盡快建立輔助決策系統(tǒng)，借助大數(shù)據(jù)技術(shù)、人工智能技術(shù)等做好運(yùn)輸數(shù)據(jù)分析，從根本上提升高速公路工程運(yùn)行管控質(zhì)量，確保交通安全暢通。相關(guān)部門通過(guò)構(gòu)建智能化輔助平臺(tái)，進(jìn)一步提升高速公路運(yùn)行效率，有助于從根本上解決運(yùn)輸問(wèn)題，也能夠進(jìn)一步降低交通事故發(fā)生概率，為完善我國(guó)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

2.2 構(gòu)建完好的保障設(shè)施

第一，建設(shè)廣域全息感知系統(tǒng)。通過(guò)架設(shè)攝像機(jī)、檢測(cè)器、氣象儀及橋梁、路面健康感知設(shè)備等一系列設(shè)備，對(duì)高速公路運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生的各類數(shù)據(jù)信息進(jìn)行綜合采集，從而讓各類智能化、智慧化應(yīng)用及決策落到實(shí)處。第二，建設(shè)通信系統(tǒng)。充分發(fā)揮5G等技術(shù)的優(yōu)越性，提升高速公路通信穩(wěn)定性。第三，優(yōu)化供配電系統(tǒng)。充分利用各類新能源發(fā)電技術(shù)，在現(xiàn)有供配電設(shè)施的基礎(chǔ)上，保證高速公路電力供應(yīng)效果。第四，搭建智慧云平臺(tái)。充分發(fā)揮各類先進(jìn)技術(shù)的作用，實(shí)現(xiàn)智慧高速公路的綜合管理，保證智慧高速公路運(yùn)行效果。從客觀角度出發(fā)，構(gòu)建完好的保障設(shè)施，對(duì)建設(shè)智能化高速公路具有重要現(xiàn)實(shí)意義。它不僅能夠提升智能化高速公路現(xiàn)代化水平，也能夠在建設(shè)過(guò)程中引入大量先進(jìn)技術(shù)，提高施工效率，為企業(yè)節(jié)約經(jīng)濟(jì)成本。

2.3 構(gòu)建“三位（人、車、路）一體”的監(jiān)測(cè)與服務(wù)系統(tǒng)

第一，建設(shè)動(dòng)態(tài)監(jiān)管系統(tǒng)。借助高清復(fù)合監(jiān)測(cè)、機(jī)器視覺(jué)識(shí)別技術(shù)對(duì)高速公路的運(yùn)行情況進(jìn)行檢查和監(jiān)控，第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)運(yùn)行問(wèn)題并進(jìn)行處理，提升對(duì)車輛的管控效果。第二，主動(dòng)建設(shè)車道管控系統(tǒng)。根據(jù)智慧高速公路的運(yùn)行情況等，在自動(dòng)抓拍等技術(shù)的支持下，實(shí)現(xiàn)不同時(shí)間、不同路段、不同車型的針對(duì)性動(dòng)態(tài)管控。第三，建設(shè)車路協(xié)同系統(tǒng)。充分發(fā)揮第五代通信技術(shù)、自動(dòng)駕駛技術(shù)、邊緣計(jì)算技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)的作用，建成車路協(xié)同系統(tǒng)，從而對(duì)智慧高速公路車輛通行進(jìn)行有效管理。第四，積極建設(shè)聯(lián)網(wǎng)信息發(fā)布系統(tǒng)。通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)對(duì)智慧高速公路的實(shí)時(shí)路況、交通信息、事故信息等進(jìn)行發(fā)布，確保人、車、路信息聯(lián)通的成效，提升智慧高速公路應(yīng)用價(jià)值［2］。施工單位構(gòu)建“三位一體”的監(jiān)測(cè)與服務(wù)體系，能夠?qū)崿F(xiàn)有關(guān)部門對(duì)智慧公路的全面監(jiān)督與管理，及時(shí)了解智慧公路在運(yùn)營(yíng)過(guò)程中的動(dòng)態(tài)，為相關(guān)部門的決策工作提供重要參考依據(jù)，同時(shí)能夠降低運(yùn)行過(guò)程中事故發(fā)生的概率。

3 推進(jìn)智慧公路發(fā)展的必要性

3.1 符合國(guó)家交通發(fā)展

黨中央始終高度重視我國(guó)交通類基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)情況，早在2012年就發(fā)布了關(guān)于交通運(yùn)輸行業(yè)智能交通發(fā)展的相關(guān)文件，對(duì)我國(guó)現(xiàn)代化交通運(yùn)輸業(yè)的發(fā)展目標(biāo)、發(fā)展方向等進(jìn)行了規(guī)定，并確定了交通運(yùn)輸業(yè)的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展目標(biāo)，為后續(xù)我國(guó)智慧高速公路建設(shè)指明了方向。從相關(guān)文件的內(nèi)容來(lái)看，建成具有信息化、智能化特征的高速公路工程，對(duì)現(xiàn)有的高速公路、國(guó)省干線公路、重要路段、大型橋梁等進(jìn)行改造優(yōu)化，使之能夠具有更突出的感知、監(jiān)控和管理效果，是未來(lái)工作的重中之重。建設(shè)智慧高速公路符合我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展對(duì)交通類基礎(chǔ)設(shè)施的要求，與我國(guó)現(xiàn)代化交通運(yùn)輸業(yè)發(fā)展目標(biāo)完全相符，具有一定的積極意義。從整體上看，推進(jìn)智能高速公路建設(shè)與我國(guó)未來(lái)發(fā)展目標(biāo)具有高度一致性，能夠進(jìn)一步推動(dòng)我國(guó)各項(xiàng)事業(yè)建設(shè)，也能夠讓我國(guó)在激烈的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境中立于不敗之地。

3.2 滿足人們的出行需求

中國(guó)特色社會(huì)主義市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)目前已經(jīng)進(jìn)入了快速發(fā)展階段，人們的生活質(zhì)量越來(lái)越高，機(jī)動(dòng)車保有量迅速增加，這給交通基礎(chǔ)設(shè)施帶來(lái)了新的壓力，而人們的交通服務(wù)需求不斷增加，因此盡可能提升交通系統(tǒng)管理服務(wù)效果是未來(lái)工作的必然選擇。在過(guò)去很長(zhǎng)的一段時(shí)間里，我國(guó)高速公路工程都存在出行服務(wù)不到位的問(wèn)題，各類服務(wù)信息不能第一時(shí)間發(fā)布并傳達(dá)給出行人員，這導(dǎo)致一系列不便，特別是在發(fā)生公路阻斷（施工、封閉、堵塞）的情況下，這一問(wèn)題更加明顯。當(dāng)某一路段發(fā)生交通事故時(shí)，與之相關(guān)的整個(gè)路網(wǎng)都會(huì)陷入短時(shí)間癱瘓，給人們帶來(lái)巨大的不便。以物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為基礎(chǔ)建設(shè)智慧高速公路工程，發(fā)揮智能化技術(shù)和信息化技術(shù)的優(yōu)越性，是解決上述問(wèn)題的必然選擇，通過(guò)網(wǎng)站、呼叫中心、廣播電視、車載終端等渠道第一時(shí)間發(fā)布信息，能夠在一定程度上滿足人們對(duì)出行服務(wù)的需求［3］。通過(guò)不斷完善智能高速公路系統(tǒng)，能夠加快運(yùn)輸速度，提升運(yùn)輸效率，讓人們感受到先進(jìn)技術(shù)給生產(chǎn)與生活帶來(lái)的各種便利。

4 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智慧高速公路建設(shè)中的應(yīng)用分析

4.1 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)概述

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是一種基于信息化技術(shù)和數(shù)字化技術(shù)的新型先進(jìn)技術(shù)，能夠保證服務(wù)器、個(gè)人電腦、智能通信等智能終端的互聯(lián)互通。從某種程度上來(lái)說(shuō)，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)屬于互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展產(chǎn)物，其擺脫了傳統(tǒng)信息終端的限制，讓萬(wàn)事萬(wàn)物都成為互聯(lián)的基礎(chǔ)。通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的合理應(yīng)用，人們得以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)和終端設(shè)備的及時(shí)互通，保證了人與物品之間、物品與物品之間的互通效率。在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)主要是基于各類傳感設(shè)備和協(xié)議等對(duì)信息數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸，以達(dá)到智能化識(shí)別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理等一系列目標(biāo)。從技術(shù)層面來(lái)看，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以分成感知層、網(wǎng)絡(luò)傳輸層、信息處理應(yīng)用層3個(gè)方面。首先利用傳感器了解基本信息并進(jìn)行采集整理，然后將其轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，接著將各類數(shù)字信號(hào)傳輸?shù)叫畔⑻幚韺舆M(jìn)行加工，最后形成指令，用于更加精準(zhǔn)地進(jìn)行管理服務(wù)和信息反饋等。目前，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)已經(jīng)開始在越來(lái)越多的領(lǐng)域發(fā)揮作用，無(wú)論是環(huán)境保護(hù)、政府工作還是智能電網(wǎng)、智能家居等，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)都扮演了極為重要的角色［4］。在社會(huì)不斷發(fā)展的今天，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)有著更廣泛的應(yīng)用，在很大程度上改變了人們的生產(chǎn)方式、思維方式，對(duì)促進(jìn)生產(chǎn)力發(fā)展具有重要現(xiàn)實(shí)意義，因此有關(guān)部門應(yīng)當(dāng)高度重視，不斷研究物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，提出合理化意見和建議，解決好該技術(shù)在應(yīng)用過(guò)程中存在的問(wèn)題，讓該技術(shù)更好地為人民群眾的生活服務(wù)。

4.2 某智慧高速公路建設(shè)方案

在現(xiàn)代化建設(shè)不斷取得新成果的今天，我國(guó)的交通運(yùn)輸業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)水平不斷提升，越來(lái)越多的地區(qū)開始進(jìn)行高速公路建設(shè)方面的創(chuàng)新和嘗試，為了更好地適應(yīng)公路發(fā)展要求，某市從2015年開始進(jìn)行智慧高速公路建設(shè)工作，以重視科技創(chuàng)新、優(yōu)化技術(shù)應(yīng)用為基本工作原則，為提升智慧高速公路建設(shè)水平做出了巨大的努力。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的嘗試，該地區(qū)的公路管理局成功完成了普通干線路網(wǎng)運(yùn)行監(jiān)測(cè)與應(yīng)急處置平臺(tái)建設(shè)任務(wù)，設(shè)置了大量固定監(jiān)測(cè)點(diǎn)和移動(dòng)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，能夠?qū)Ω咚俟愤\(yùn)行情況等進(jìn)行有效的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。同時(shí)，從智慧設(shè)施、智慧管控和基礎(chǔ)配套設(shè)施3個(gè)方面入手，在某重要路段傾力打造“智慧公路”，從根本上提升了高速公路檢測(cè)管理水平，通過(guò)信息發(fā)布設(shè)施等渠道成功地實(shí)現(xiàn)了高速公路動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳輸，為高速公路養(yǎng)護(hù)、路政、服務(wù)等各項(xiàng)日常工作提供了現(xiàn)代化、高科技支持。

4.3 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智慧高速公路建設(shè)中的應(yīng)用

4.3.1 交通誘導(dǎo)系統(tǒng)

智慧高速公路建設(shè)由多個(gè)部分組成，而交通誘導(dǎo)系統(tǒng)是其中比較具有代表性的組成部分，它是以基礎(chǔ)信息平臺(tái)所采集的基礎(chǔ)信息（高速公路自然狀態(tài)、施工、設(shè)計(jì)、使用和維護(hù)檔案、環(huán)境狀況、天氣條件等）為參考、自動(dòng)進(jìn)行公路運(yùn)行情況檢測(cè)的系統(tǒng)，在實(shí)際應(yīng)用中發(fā)揮著不可替代的作用［5］。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在交通誘導(dǎo)系統(tǒng)當(dāng)中扮演著重要角色，不僅提升了高速公路運(yùn)行情況檢測(cè)效率，還能夠?qū)κ占降男畔⑦M(jìn)行綜合分析，確定特定路段的交通運(yùn)行情況，在此基礎(chǔ)上預(yù)測(cè)和分析高速公路后續(xù)的交通流特點(diǎn)，根據(jù)提前制定的應(yīng)急措施和應(yīng)急方案等進(jìn)行應(yīng)對(duì)和管理。從實(shí)際情況來(lái)看，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在高速公路交通誘導(dǎo)系統(tǒng)中的應(yīng)用，提升了車輛引導(dǎo)的水平，保證了交通誘導(dǎo)的效果。

4.3.2 救援服務(wù)系統(tǒng)

高速公路運(yùn)行管理工作十分復(fù)雜，而救援服務(wù)則顯得格外重要，當(dāng)發(fā)生交通事故或特殊情況時(shí)，救援人員需要第一時(shí)間到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)并進(jìn)行處理和協(xié)助?；谖锫?lián)網(wǎng)技術(shù)的高速公路救援系統(tǒng)能夠第一時(shí)間確定交通事故或突發(fā)情況的發(fā)生位置、待救援人數(shù)等重要信息，再借助交通控制、應(yīng)急保障、數(shù)據(jù)服務(wù)系統(tǒng)等，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)救援提供數(shù)據(jù)支持和交通協(xié)調(diào)服務(wù)，有助于對(duì)應(yīng)急事件進(jìn)行及時(shí)處理，從而提高高速公路管控水平。將先進(jìn)信息化技術(shù)應(yīng)用于救援系統(tǒng)中，能夠全面提升運(yùn)營(yíng)效率，將傷亡人數(shù)降至最低，對(duì)智慧公路發(fā)展具有重要作用。有關(guān)部門應(yīng)當(dāng)不斷引進(jìn)先進(jìn)技術(shù)，對(duì)現(xiàn)有系統(tǒng)進(jìn)行改造與升級(jí)，從而不斷提升服務(wù)水平。

4.3.3 車輛識(shí)別與車輛監(jiān)控系統(tǒng)

高速公路運(yùn)營(yíng)管理離不開車輛識(shí)別監(jiān)控等，而利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)建成的車輛識(shí)別和監(jiān)控系統(tǒng)，能夠?yàn)檫\(yùn)營(yíng)管理提供數(shù)據(jù)支持。車輛識(shí)別系統(tǒng)是其中比較重要的組成部分，保證了收費(fèi)站運(yùn)行效果，解決了傳統(tǒng)高速公路收費(fèi)管理困難的問(wèn)題，能夠在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的支持下，對(duì)公路上正在行駛的車輛及?？康能囕v進(jìn)行準(zhǔn)確識(shí)別。此外，該系統(tǒng)還具有車輛速度監(jiān)控、車輛行駛距離監(jiān)控等功能，能夠直接將車輛情況和車牌信息聯(lián)系起來(lái)，保證智慧高速公路運(yùn)行管理效果［6］。完善的車輛識(shí)別及車輛監(jiān)控系統(tǒng)能夠讓有關(guān)部門對(duì)運(yùn)行車輛實(shí)施全面監(jiān)督與管理，有助于保障交通系統(tǒng)安全，也有助于推進(jìn)交通事業(yè)全面發(fā)展。

4.3.4 電子不停車收費(fèi)系統(tǒng)

電子不停車收費(fèi)系統(tǒng)（E T C）已經(jīng)比較成熟，其主要借助物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，建成一種路測(cè)天線與車載電子標(biāo)簽之間的專用短程通信渠道，駕駛員不需要刻意停車就可以完成繳費(fèi)。從實(shí)際情況來(lái)看，電子不停車收費(fèi)系統(tǒng)的應(yīng)用，保證了車輛信息的收集、傳輸效率，在車輛電子標(biāo)簽和外場(chǎng)設(shè)備的支持下，實(shí)現(xiàn)了車輛收費(fèi)數(shù)據(jù)的即時(shí)傳遞，收費(fèi)站的管理系統(tǒng)則可以以數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)進(jìn)行扣費(fèi)和圖像處理等，這對(duì)提升智慧高速公路運(yùn)營(yíng)管理效果有一定的積極作用。

4.3.5 智慧調(diào)度管理系統(tǒng)

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智慧高速公路建設(shè)中的應(yīng)用并不局限于上文中提到的幾個(gè)方面內(nèi)容，智慧調(diào)度管理系統(tǒng)同樣十分重要，其能夠在高速公路調(diào)度運(yùn)行工作中發(fā)揮重要作用。根據(jù)實(shí)際應(yīng)用情況來(lái)看，智慧調(diào)度管理系統(tǒng)解決了傳統(tǒng)調(diào)度模式下突發(fā)事件無(wú)法處理、常規(guī)事件應(yīng)對(duì)速度慢的問(wèn)題，借助物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的信息采集、處理、存儲(chǔ)和傳輸功能，實(shí)現(xiàn)了對(duì)高速公路運(yùn)行情況的準(zhǔn)確識(shí)別，還能夠根據(jù)系統(tǒng)預(yù)案進(jìn)行即時(shí)處理，加快智慧高速公路問(wèn)題處理速度［7］。

5 結(jié)束語(yǔ)

在現(xiàn)代交通運(yùn)輸業(yè)建設(shè)目標(biāo)的指導(dǎo)下，我國(guó)的智慧高速公路建設(shè)已經(jīng)取得了階段性成果，一些地區(qū)開始在高速公路建設(shè)中應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，并從根本上提升了救援服務(wù)系統(tǒng)、車輛識(shí)別與車輛監(jiān)控系統(tǒng)、電子不停車收費(fèi)系統(tǒng)、智慧調(diào)度管理系統(tǒng)的應(yīng)用效果。在今后的工作中，技術(shù)人員應(yīng)根據(jù)智慧高速公路發(fā)展需求，不斷探索物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智慧高速公路建設(shè)中的有效應(yīng)用。