新一代智慧路網(wǎng)云平臺探索應(yīng)用

■ 文/圖 交通運輸部路網(wǎng)監(jiān)測與應(yīng)急處置中心 董雷宏

當(dāng)前，我國已進(jìn)入“數(shù)字中國”建設(shè)的重要時期，以智慧公路為代表的公路基礎(chǔ)設(shè)施數(shù)字化轉(zhuǎn)型取得了階段性成果，大批智能感知設(shè)施、智能分析系統(tǒng)、智慧服務(wù)平臺等得到廣泛應(yīng)用。從全國公路“一張網(wǎng)運行”與“一體化服務(wù)”的視角看，“部-省-路段（收費站、服務(wù)區(qū)）”三個層面還沒有形成全面、有機、高效的智慧路網(wǎng)運行整體。

全國高速公路視頻云聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)

面向全國17.7萬公里高速公路網(wǎng)，數(shù)萬座橋梁、隧道，以及1.1萬個收費站、7000余個服務(wù)區(qū)，如何站在“一張網(wǎng)”的高度定位智慧發(fā)展目標(biāo)，如何采取“網(wǎng)”的模式打破傳統(tǒng)體制機制障礙，編制“網(wǎng)”的制度規(guī)范路網(wǎng)管理與服務(wù)，并進(jìn)一步通過“網(wǎng)”的技術(shù)手段實現(xiàn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型升級，是新一代智慧路網(wǎng)的重要使命與艱巨任務(wù)。

鏈接：

“智慧路網(wǎng)云平臺”包括云控與云服務(wù)系統(tǒng)，是指面向不同層級需求，通過深度融合大數(shù)據(jù)、人工智能、區(qū)塊鏈等技術(shù)，打造的集路網(wǎng)監(jiān)測、預(yù)警應(yīng)急、出行服務(wù)、聯(lián)網(wǎng)收費等全鏈條業(yè)務(wù)功能的信息化系統(tǒng)，可提供強大云計算資源與云算力服務(wù)，是實現(xiàn)智慧路網(wǎng)精準(zhǔn)感知、精確分析、精細(xì)管理、精心服務(wù)的重要支撐手段與平臺。

/ 基本概念/

智慧路網(wǎng)是智慧公路的重要建設(shè)范疇，指以“云網(wǎng)融合”模式為引領(lǐng)，通過突破既有技術(shù)與數(shù)據(jù)瓶頸，促進(jìn)公路基礎(chǔ)設(shè)施數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化轉(zhuǎn)型升級，提升路網(wǎng)資產(chǎn)、承載對象、管理資源、服務(wù)要素等智慧化水平，可支撐公路網(wǎng)運行（準(zhǔn)）全天候、全鏈條安全暢通的路網(wǎng)系統(tǒng)。

“智慧路網(wǎng)云控系統(tǒng)”是面向行業(yè)用戶，升級建設(shè)集監(jiān)測、調(diào)度、管控、應(yīng)急、收費等云控功能的系統(tǒng)?！爸腔勐肪W(wǎng)云服務(wù)系統(tǒng)”是面向公眾與運輸從業(yè)人員的出行需求，建設(shè)的“一體化”公路出行綜合服務(wù)系統(tǒng)。

同時，“智慧路網(wǎng)云平臺”也是行業(yè)“十四五”規(guī)劃重要內(nèi)容，例如《公路“十四五”發(fā)展規(guī)劃》與《數(shù)字交通“十四五”發(fā)展規(guī)劃》均明確提出“建設(shè)監(jiān)測、調(diào)度、管控、應(yīng)急、服務(wù)一體的智慧路網(wǎng)云平臺，逐步實現(xiàn)對路網(wǎng)（準(zhǔn)）全天候、多要素的狀態(tài)感知，推動實現(xiàn)智能監(jiān)測與預(yù)警、實時交通誘導(dǎo)、路網(wǎng)協(xié)同調(diào)度和出行服務(wù)引導(dǎo)，提升監(jiān)管和服務(wù)效能”。在交通運輸部路網(wǎng)監(jiān)測與應(yīng)急處置中心“十四五”發(fā)展目標(biāo)中，更是將智慧路網(wǎng)云平臺作為核心內(nèi)容——“到2025年，初步建成部、省深度聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的智慧路網(wǎng)云平臺（含云控系統(tǒng)與云服務(wù)系統(tǒng)），力爭在公路網(wǎng)運行管理與服務(wù)領(lǐng)域的制度建設(shè)、標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用、科技支撐與服務(wù)成效等達(dá)到國內(nèi)一流水平?！?/p>

/ 建設(shè)需求/

近年來，隨著全國高速公路取消省界收費站后，“一張網(wǎng)”管理、服務(wù)與應(yīng)急保障的形勢已十分明確，特別是通過大規(guī)模感知設(shè)施的聯(lián)網(wǎng)工程，全行業(yè)已實現(xiàn)高速公路2.9萬處門架設(shè)施，以及近20萬路視頻終端云聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，以“云收費”“云調(diào)度”及車路協(xié)同為代表的區(qū)域路網(wǎng)智慧化升級也已遍地開花。為持續(xù)推進(jìn)高速公路視頻云聯(lián)網(wǎng)運行規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化、智能化，每周定期通報橋梁、隧道、收費站、服務(wù)區(qū)、ETC門架等關(guān)鍵點位視頻接入與在線的“兩率”情況，截至目前，視頻接入率已超過97%。

首先從全路網(wǎng)視角看，盡管部分高速公路感知設(shè)施實現(xiàn)云聯(lián)網(wǎng)，智慧路網(wǎng)云平臺初步搭建。但是，如果要獲知特定時間全國高速公路收費站（含車道）、服務(wù)區(qū)關(guān)閉或限行的情況，以及有多少路段通行受阻或存在極端天氣，特別受大霧、冰雪影響路段的詳細(xì)情況，重大突發(fā)事件實時處置情況、嚴(yán)重?fù)矶侣范稳藛T車輛滯留情況時，云平臺還無法準(zhǔn)確反饋，“監(jiān)測-分析-報告-展示-發(fā)布”的過程依然處于半人工半自動時代。

其次從路段視角看，全國高速公路每一個基本路段（相鄰兩個出入口之間的路段）及沿線收費站、服務(wù)區(qū)、橋梁、隧道、互通立交等（大約有10萬個斷面），其設(shè)施運行狀況、交通情況、突發(fā)事件等是否能夠全面、實時、準(zhǔn)確掌握，作為“路段中心”是必備課題。但是，要通過監(jiān)測上述“10萬個斷面”掌握高速公路路段及沿線設(shè)施運行情況，僅依托收費門架與視頻終端聯(lián)網(wǎng)聯(lián)控還難以實現(xiàn)。此外，全國高速公路約有3000多個“路段中心”，其建設(shè)周期、系統(tǒng)能力、智慧程度相差較大，“一刀切”要求智能化升級改造較難實現(xiàn)，故需要理清基本目標(biāo)與需求。

最后從“部-省-段”協(xié)同看，“保通保暢”是全路網(wǎng)各層級核心業(yè)務(wù)目標(biāo)之一，該目標(biāo)對智慧路網(wǎng)云平臺更高層級的功能、性能需求是不一樣的。路段、收費站、服務(wù)區(qū)是基層發(fā)現(xiàn)、處置突發(fā)事件并及時恢復(fù)通行的執(zhí)行者，故對微觀交通事件（如遺撒、行人、停車、起火及能見度、結(jié)冰等）的感知與分析更為精細(xì)與敏感；省、部層面的關(guān)注點相對宏觀，如何快速接報或篩查問題、如何及時跟蹤調(diào)度指揮、如何長效治理防止問題擴大是業(yè)務(wù)需求，故要在全面掌握路網(wǎng)流量、設(shè)施損毀、關(guān)閉限行、交通事故、嚴(yán)重?fù)矶碌惹闆r的基礎(chǔ)上，密切跟蹤突發(fā)事件處置過程與變化趨勢，通過深度精準(zhǔn)的研判分析，開展“部-省-段（站、區(qū)）”三級調(diào)度指導(dǎo)與預(yù)警防范。

“部-省-段”三級需求分析

高速公路“保通保暢”監(jiān)測看板

實現(xiàn)高速公路設(shè)施數(shù)字化、感知全息化、狀態(tài)可視化、研判智能化、調(diào)度實時化是建設(shè)智慧路網(wǎng)云平臺的基本需求，落到不同層面、不同業(yè)務(wù)、不同用戶視角，仍有很多需要研究和細(xì)化的內(nèi)容。

/ 探索應(yīng)用/

截至2022年底，由交通運輸部立項的“公路網(wǎng)運行管理與服務(wù)平臺”（一期）基本建成并投入使用，其可視為智慧路網(wǎng)云平臺的初級系統(tǒng)。該平臺包括：視頻監(jiān)測（即視頻云聯(lián)網(wǎng)）、運行監(jiān)測、協(xié)調(diào)處置及綜合分析四大應(yīng)用子系統(tǒng)；路網(wǎng)運行數(shù)據(jù)范圍涵蓋：交通流量、阻斷事件、交通擁堵、設(shè)施開關(guān)、公路氣象、視頻圖像、車輛特征等，以及應(yīng)急保障（含應(yīng)急物資、救援車輛、事件預(yù)警等）、聯(lián)網(wǎng)收費（含清分結(jié)算、前裝發(fā)行、門架狀態(tài)、車道設(shè)施、ETC使用、預(yù)約出行）、出行服務(wù)（含服務(wù)區(qū)、充電樁、路況信息）等。同時，基于流量數(shù)據(jù)可衍生提取形成客貨運輸流量、運量、運距、周轉(zhuǎn)量等指標(biāo)。

目前，基于該平臺的相關(guān)數(shù)據(jù)，交通運輸部已基本實現(xiàn)高速公路網(wǎng)流量及客貨運輸關(guān)鍵指標(biāo)秒級計算（5s）與實時對比分析，可匯總展示擁堵路段與擁堵收費站變化情況，并通過疊加近20萬路視頻點位進(jìn)行指揮調(diào)度。目前，正積極推動橋梁、隧道、服務(wù)區(qū)（含車位、充電樁等）動態(tài)情況，以及路段、收費站關(guān)閉限行情況的全面聯(lián)網(wǎng)，研究突破公路突發(fā)事件人工報送效率低下、信息不對稱及調(diào)度指揮不順暢等問題。

為此，交通運輸部重點開展了基于“LBS+視頻”的AI智能分析等探索應(yīng)用，為嘗試解決高效篩查高速公路網(wǎng)異常情況提供支撐。首先全面提示提升視頻云平臺“兩率”，搭建視頻云智能分析環(huán)境，為開展視頻智能分析打下基礎(chǔ)，其次選取典型擁堵收費站、路段作為研究樣本，確保分析結(jié)果具有代表性；再次確立了“視頻+LBS”技術(shù)路線，創(chuàng)新了“劃線法”等擁堵研判的智能算法；最后研發(fā)了“部省站”三級視頻智能分析平臺，初步實現(xiàn)了智能篩查的擁堵路段、收費站與視頻云平臺監(jiān)測調(diào)度的聯(lián)動展示。

此外，在積極推進(jìn)高速公路擁堵篩查視頻算法與AI分析平臺建設(shè)的同時，交通運輸部正在同步編制行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《公路網(wǎng)運行評價技術(shù)規(guī)范》，從經(jīng)濟高效、便捷順暢、綠色集約、安全可靠、智能先進(jìn)等視角，全方位評價公路網(wǎng)運行實際狀況及特征，以及影響公路網(wǎng)正常運行的安全、環(huán)境、事件等因素。其中，擁堵收費站、擁堵路段、繁忙服務(wù)區(qū)是便捷順暢類的重要評價指標(biāo)。通過同步開展評價指標(biāo)算法研究，雙向促進(jìn)全路網(wǎng)依托視頻結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)與智能化分析的應(yīng)用示范，力爭以擁堵智能判定為突破口，重點圍繞交通流量、交通事件、公路氣象等推廣視頻AI分析應(yīng)用，同時，有效銜接“部-省-段（站、區(qū)）”三級調(diào)度業(yè)務(wù)，促進(jìn)高速公路“一張網(wǎng)”閉環(huán)管理模式。

/ 目標(biāo)展望/

作為行業(yè)“十四五”時期提出的重要任務(wù)目標(biāo)，智慧路網(wǎng)云平臺未來發(fā)展前景十分可觀。以交通運輸部路網(wǎng)監(jiān)測與應(yīng)急處置中心“十四五”發(fā)展規(guī)劃為例，作為打造“全天候保障的公路網(wǎng)運行監(jiān)測調(diào)度中心”的重要支撐，智慧路網(wǎng)云平臺目標(biāo)將是具有30萬核以上算力資源（含4萬核AI算力），可實現(xiàn)全量路網(wǎng)數(shù)據(jù)資源匯聚與智能應(yīng)用的云控系統(tǒng)與日均用戶活躍量千萬級的云服務(wù)系統(tǒng)，未來可支撐實現(xiàn)全國公路網(wǎng)運行整體效益最優(yōu)化、安全風(fēng)險最小化和服務(wù)質(zhì)量最佳化的智慧路網(wǎng)遠(yuǎn)景目標(biāo)。

下一步，將重點推進(jìn)實現(xiàn)交通量、出行量、運輸量及重點車輛標(biāo)識、軌跡、載重等數(shù)據(jù)分鐘級應(yīng)用，實現(xiàn)路網(wǎng)運行周、月、年自動化評價研判，開展擁堵頻發(fā)、事件多發(fā)路段的人工智能分析，支撐開展重點區(qū)域、重點路段、重要時段的路網(wǎng)運行調(diào)度與擁堵治理。同時，持續(xù)推進(jìn)流量監(jiān)測、擁堵判定、事件預(yù)警等統(tǒng)一算法服務(wù)，升級視頻網(wǎng)關(guān)智能分析功能，開展視頻云聯(lián)網(wǎng)“嵌入式”AI分析應(yīng)用，拓展監(jiān)測調(diào)度、預(yù)報預(yù)警、統(tǒng)計分析等視頻云聯(lián)網(wǎng)分析應(yīng)用能力，支撐實現(xiàn)全國路網(wǎng)運行態(tài)勢可視化綜合展示。

至“十四五”時期末，面向高速公路打造全要素感知、全網(wǎng)絡(luò)覆蓋、全天候應(yīng)用的智慧路網(wǎng)監(jiān)測調(diào)度體系，將實現(xiàn)“路網(wǎng)監(jiān)測更精準(zhǔn)實時、調(diào)度指揮更精細(xì)高效、研判分析更精確智能”的目標(biāo)要求，作為智慧路網(wǎng)云平臺建設(shè)關(guān)鍵領(lǐng)域，視頻云聯(lián)網(wǎng)的范圍、深度、內(nèi)容將進(jìn)一步擴大，視頻質(zhì)量與智能化程度將大幅提升，切實支撐“指哪看哪、調(diào)哪通哪”，實現(xiàn)關(guān)鍵點段、設(shè)施狀態(tài)的智能研判與評價。

基于“視頻+LBS”的AI分析平臺