智慧高速公路總體設計探討

栗晴暉

（河北省交通規(guī)劃設計研究院有限公司，河北 石家莊 050011）

0 引言

高速公路是當前公眾出行的主要選擇之一，為適應交通量不斷增加的需求，為公眾出行提供更好的服務，便于各部門的管理，有必要建設并發(fā)展智慧高速公路，掌握相應的總體設計思路。

1 明確需求

1.1 功能方面

1.1.1 對路網(wǎng)運行狀況進行實時監(jiān)測與監(jiān)控

（1）省域路網(wǎng)：通過對各類信息匯總，對省域路網(wǎng)實際交通狀況及環(huán)境等進行實時監(jiān)測，以掌握基本情況。

（2）市域路網(wǎng)：通過對各類信息匯總，對市域路網(wǎng)實際交通狀況及環(huán)境等進行實時監(jiān)測，以掌握基本情況。

1.1.2 對路網(wǎng)的各類應急事件進行及時處置

以應急事件類型為依據(jù)，劃分事件等級，確定不同單位承擔的職責，并編制具體的處置流程，形成完善的處置預案。重大事件需要由省級中心進行管理，其他事件可以由所在城市的市級中心進行管理。其他單位以上級中心指令為依據(jù)，結合現(xiàn)場調查結果進行事件的確認與上報[1]。

1.1.3 輔助決策

根據(jù)數(shù)據(jù)分析結果，摸清交通和事件具有的分布規(guī)律；采用歷史數(shù)據(jù)挖掘的方法對未來的交通狀況進行合理預測；綜合評估當前的資源配置狀況，使資源配置達到最優(yōu)；評估各類事件的具體處置過程，為處置流程及預案的完善提供參考依據(jù)；以處置成功的案例為依據(jù)，結合積累的各項經(jīng)驗，評估處置流程及預案，以此為完善處置流程及調整事件觸發(fā)閾值提供依據(jù)；為路網(wǎng)規(guī)劃及建設提供可靠的數(shù)據(jù)支持。

1.1.4 公路行業(yè)管理與監(jiān)管

通過對公路行業(yè)所有業(yè)務數(shù)據(jù)及資源的整合，融合不同業(yè)務對應的數(shù)據(jù)庫，以此使管理及監(jiān)管實現(xiàn)信息化，使從業(yè)人員借助綜合管理系統(tǒng)完成各類處理；此外，不同業(yè)務之間還可以實現(xiàn)信息共享[2]。

1.1.5 公眾出行服務

（1）出行前，使公眾借助網(wǎng)絡等途徑掌握交通信息；

（2）在途時，使公路借助網(wǎng)絡及各類智能終端掌握交通信息；

（3）基于網(wǎng)絡的便民服務：采用對外網(wǎng)站使公眾享受良好的咨詢及投訴等各類服務。

1.2 性能方面

（1）可用性。系統(tǒng)要有良好的可用性，如軟件的操作界面應友好，為使用者提供便利。

（2）可擴展性。系統(tǒng)要有良好的可擴展性，與公路行業(yè)及其他部門提出的互聯(lián)要求相適應。

（3）并發(fā)處理能力。系統(tǒng)要有足夠并發(fā)處理能力，即可對多起應急事件進行同時處理。

（4）信息安全。在保證基本安全性的同時，還要與國家信息安全等級保護二級要求相符。

2 總體設計

2.1 建設定位

2.2 建設目標

智慧高速公路的建設目標為：為省域路網(wǎng)保持安全暢通增添智能化、信息化手段；為路網(wǎng)運行中各類應急事件的及時處置提供可靠的信息化保證及支持；為路網(wǎng)工程的規(guī)劃建設提供決策支持；為與高速公路有關的各個行業(yè)提供可靠的業(yè)務支持；為公眾日常出行提供高質量、高水平的信息服務；為綜合交通提供各類有效服務[3]。

2.3 建設任務

基于以上智慧高速公路的需求、定位及目標，其建設任務包含下列幾個方面：

（1）建立數(shù)據(jù)中心，包括省級與市級。為重要部門及業(yè)務提供信息共享機制，為形成云計算平臺奠定基礎。

（2）完善基礎傳輸網(wǎng)絡。在沿線光纖通信網(wǎng)建設基礎上，設置各類無線通信設施，以此在車內即可實現(xiàn)上網(wǎng)，為車路通信創(chuàng)造必要的硬件條件。

（3）建設各類數(shù)據(jù)庫，包括基礎數(shù)據(jù)庫、動態(tài)數(shù)據(jù)庫、業(yè)務數(shù)據(jù)庫與主體數(shù)據(jù)庫。

（4）建立災備中心。由于省級和市級兩個管理中心的數(shù)據(jù)十分重要，所以要建立災備中心，以加強數(shù)據(jù)備份。

（5）對基礎數(shù)據(jù)進行匯總并實現(xiàn)標準化。一方面要將與智慧高速公路有直接或間接關系的所有數(shù)據(jù)均匯集到數(shù)據(jù)中心；另一方面還要使各類數(shù)據(jù)的表達實現(xiàn)唯一性，即在全省做到統(tǒng)一，在實現(xiàn)標準化后，集中存儲到數(shù)據(jù)庫中[4]。

2.4.2 試驗方法II 采用含慶大霉素的SDA，抑制供試品中細菌的生長，對霉菌和酵母菌總數(shù)計數(shù)重新進行方法適用性試驗，試驗操作同“2.4.1”。SDA在臨用前加入慶大霉素，濃度分別為5000 U·L-1（SDAq1）、10 000 U·L-1 （SDAq2） 和 50 000 U·L-1（SDAq3）。另外使用SDARM，對菌液對照組進行菌落計數(shù)。結果見表3。

（6）與其他各部門擁有的標準化數(shù)據(jù)進行共享，包括城市交通管理、氣象、醫(yī)療及運輸單位。

（7）建立完善的基礎保障體系，包括信息化標準規(guī)范保障體系、安全保障體系與運維管理保障體系，以此為智慧高速公路的持續(xù)發(fā)展提供良好保障。

2.4 總體框架

智慧高速公路的總體框架主要有以下四個層次：

2.4.1 信息采集層

主要對各類數(shù)據(jù)信息進行采集，同時上傳到兩級數(shù)據(jù)中心，可采集的數(shù)據(jù)類型有：外場不同檢測設施獲取的數(shù)據(jù)；養(yǎng)護單位及路政部門相關數(shù)據(jù)；社會中其他各個行業(yè)實現(xiàn)共享的數(shù)據(jù)等。

（1）高速公路管理部門可采集的信息類型包括：交通和氣象信息、報警信息、事件信息、運行監(jiān)控信息、各類視頻、收費信息、橋梁結構檢測信息及邊坡結構信息；

（2）路政部門可采集的信息類型包括：公路基礎信息、超限站信息、路政巡查信息、超限運輸許可信息與超限站視頻[5]；

（3）養(yǎng)護單位可采集的信息類型包括：公路養(yǎng)護信息、信息報送、公路巡查信息與安全隱患信息；

（4）國省道管理部門可采集的信息類型包括：交通與氣象信息、報警信息、事件信息、運行監(jiān)控信息、各類視頻、收費信息、橋梁結構檢測信息與邊坡結構信息；

（5）運管部門可采集的信息類型包括：危險品運輸車輛動態(tài)信息和客貨運班線信息；

（6）其他社會部門（如公安部門）可采集公共安全信息與視頻，交警部門可采集事故信息、事故黑點、視頻、施工、交通違規(guī)信息。

2.4.2 信息傳輸層

采用光纖與無線兩種通信傳輸網(wǎng)絡對采集及反饋的所有數(shù)據(jù)信息進行動態(tài)傳輸。

2.4.3 支持資源層

該層次主要設于數(shù)據(jù)中心，為數(shù)據(jù)匯總存儲提供平臺，滿足大數(shù)據(jù)中心對軟硬件基礎設施提出的要求。其中，數(shù)據(jù)存儲有兩種形式，即結構化與集群存儲。結構化存儲對非視頻類數(shù)據(jù)較為適用，而集群存儲則對視頻類數(shù)據(jù)較為適用。

（1）中心支撐平臺

①數(shù)據(jù)中心硬件支撐平臺，包括監(jiān)控大廳/機房、監(jiān)視墻顯示、數(shù)據(jù)庫存儲、電力供應和安全系統(tǒng)、服務器、工作站及控制臺[6]；

②地理信息系統(tǒng)服務平臺，包括數(shù)據(jù)存儲/編輯/輸出、地圖更新、空間數(shù)據(jù)引擎/統(tǒng)計分析、地圖發(fā)布；

③視頻調度平臺，包括視頻切換、檢測與檢索；

④呼叫中心平臺，包括信息獲取、事件鑒別與確認、事件響應與記錄；

⑤數(shù)據(jù)共享與交流平臺，包括目錄管理、數(shù)據(jù)交換引擎、數(shù)據(jù)交換代理、數(shù)據(jù)格式轉換與基礎構件；

⑥視頻會議平臺，包括會議的發(fā)起、記錄與回放；

⑦內外網(wǎng)站平臺，包括行業(yè)業(yè)務支持與公眾服務。

（2）中心數(shù)據(jù)庫

①公路靜態(tài)數(shù)據(jù)，包括公路基礎數(shù)據(jù)庫、沿線設施數(shù)據(jù)庫、GIS空間數(shù)據(jù)庫、公路沿線設備數(shù)據(jù)庫、路景數(shù)據(jù)庫、機構/人員/網(wǎng)絡配置數(shù)據(jù)庫及權限數(shù)據(jù)庫；

②公路動態(tài)數(shù)據(jù)，包括路網(wǎng)運行監(jiān)測數(shù)據(jù)庫、視頻數(shù)據(jù)庫、統(tǒng)計數(shù)據(jù)庫和其他部門關聯(lián)信息數(shù)據(jù)庫；

③業(yè)務管理數(shù)據(jù)，包括路政業(yè)務數(shù)據(jù)庫、養(yǎng)護業(yè)務數(shù)據(jù)庫、項目管理業(yè)務數(shù)據(jù)庫、行業(yè)監(jiān)管業(yè)務數(shù)據(jù)庫、公路安全管理業(yè)務數(shù)據(jù)庫、高速公路運行管理數(shù)據(jù)庫、公路網(wǎng)運行和輔助管理數(shù)據(jù)庫、巡邏車高度數(shù)據(jù)庫、通行費數(shù)據(jù)庫、標準數(shù)據(jù)元數(shù)據(jù)庫、應急資源主題數(shù)據(jù)庫和視頻會議數(shù)據(jù)庫；

④應用主題數(shù)據(jù)，包括行業(yè)考核數(shù)據(jù)庫、安全隱患數(shù)據(jù)庫、決策輔助數(shù)據(jù)庫、出行服務數(shù)據(jù)庫、預案模型數(shù)據(jù)庫和事件管理案例數(shù)據(jù)庫[7]。

2.4.4 應用服務層

該層次同樣設于數(shù)據(jù)中心，具體包含以下幾部分：

（1）系統(tǒng)管理平臺，包括賬戶管理、基礎數(shù)據(jù)管理與權限管理等；

（2）公路行業(yè)業(yè)務綜合管理平臺，包括項目管理、路政管理、養(yǎng)護管理與高速公路聯(lián)網(wǎng)運行等；

（3）路網(wǎng)運行監(jiān)測及監(jiān)控平臺，包括數(shù)據(jù)匯總、綜合監(jiān)控與管理、信息報送等；

（4）路網(wǎng)應急處置平臺，包括應急事件監(jiān)測預警、應急智能方案與預案管理等；

（5）出行信息服務平臺，包括終端服務、出行前信息服務和個性化信息服務等；

（6）智能化輔助決策支持平臺，包括統(tǒng)計分析、交通流預測分析與歷史數(shù)據(jù)分析等。

3 結語

綜上所述，智慧高速公路本質在于引入互聯(lián)網(wǎng)來管理高速公路，并對其服務模式進行改造與優(yōu)化，以此形成開放且互聯(lián)的現(xiàn)代高速公路。以上智慧高速公路的建設思路可以為實際工作提供參考，達到預期的建設目標。