宿遷市普通公路“智慧公路腦”建設(shè)思考

摘 要：為推動普通公路高質(zhì)量發(fā)展，本文以系統(tǒng)觀念為指導(dǎo)，數(shù)據(jù)賦能、場景牽引，專注基礎(chǔ)設(shè)施的數(shù)字化轉(zhuǎn)型。遵循省級及國家級信息化試點要求，利用人工智能、5G等技術(shù)，在宿遷信息化基礎(chǔ)上構(gòu)建智能感知、管控、服務(wù)體系，探索創(chuàng)新應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：智慧公路 公路腦 建設(shè)方案 創(chuàng)新應(yīng)用

1 緒論

國內(nèi)智慧公路建設(shè)相較國外起步晚但發(fā)力足，智慧公路平臺依托智慧公路工程進(jìn)行建設(shè)[1]。國務(wù)院、國家發(fā)展改革委、交通運(yùn)輸部等多部門推進(jìn)智慧公路試點建設(shè)，主要集中在基礎(chǔ)設(shè)施數(shù)字化、路運(yùn)一體化車路協(xié)同、北斗高精度定位綜合應(yīng)用、基于大數(shù)據(jù)的路網(wǎng)綜合管理、“互聯(lián)網(wǎng)+”路網(wǎng)綜合服務(wù)、新一代國家交通控制網(wǎng)等六個方面建設(shè)，著力提升路網(wǎng)運(yùn)行管理和服務(wù)水平[2]。目前我國智慧公路平臺建設(shè)重心主要聚焦智慧高速公路，據(jù)資料總結(jié)，已有10多個省份、40多條路段已經(jīng)完成或正在建設(shè)智慧高速公路平臺，代表性試點工程包括浙江滬杭甬智慧高速云平臺、北京延崇智慧高速、江蘇“六朵云”等示范工程。

智慧公路腦平臺建設(shè)主要依托智慧高速與普通國省道，普通公路試點少且未形成標(biāo)準(zhǔn)[3]。智慧公路腦著重運(yùn)行管理與服務(wù)，輔助決策分析不足，導(dǎo)致普通公路“智慧公路腦”頂層設(shè)計與挖掘不全面，缺乏統(tǒng)一建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)[4]。

2 “智慧公路腦”總體框架研究

本次宿遷市普通公路“智慧公路腦”建設(shè)研究項目聚焦公路基礎(chǔ)設(shè)施，圍繞智能感知、智能管控和智能服務(wù)等方面，結(jié)合宿遷現(xiàn)有公路數(shù)字化基礎(chǔ)，總體框架如圖1所示，自上而下分為應(yīng)用場景層、應(yīng)用系統(tǒng)層、數(shù)據(jù)資源層、支撐系統(tǒng)層和基礎(chǔ)設(shè)施層，整體遵循江蘇省普通國省道建設(shè)技術(shù)指南與農(nóng)村公路“一路一檔”標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系。

3 建設(shè)方案

智慧公路腦建設(shè)方案包含基礎(chǔ)設(shè)施、智慧大腦及應(yīng)用系統(tǒng)三個部分，其中基礎(chǔ)設(shè)施包含智能感知體系、智能管控體系、智能服務(wù)體系；智慧大腦包含數(shù)據(jù)中臺和算法模型；應(yīng)用系統(tǒng)包含智能建造體系、安全應(yīng)急體系、智慧養(yǎng)護(hù)體系、路網(wǎng)服務(wù)體系、協(xié)同辦公體系及智慧農(nóng)路體系。（圖2）

3.1 基礎(chǔ)設(shè)施

基礎(chǔ)設(shè)施是為“智慧公路腦”提供數(shù)據(jù)支撐的主要來源，同時基于公路腦反饋決策結(jié)果提升外場基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)備管控效率和服務(wù)水平，涵蓋智能感知體系、智能管控體系、智能服務(wù)體系三個方面。

3.1.1 智能感知體系具體包括

（1）路面狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)：實時監(jiān)控道路狀況，確保交通安全；（2）橋梁健康監(jiān)測系統(tǒng)：運(yùn)用傳感器和數(shù)據(jù)分析技術(shù)評估橋梁結(jié)構(gòu)安全，預(yù)防結(jié)構(gòu)問題；（3）無人機(jī)智能巡護(hù)系統(tǒng)：自動化空中巡查城市基礎(chǔ)設(shè)施，提高巡檢效率和安全性；（4）視頻監(jiān)控系統(tǒng)：結(jié)合AI技術(shù)進(jìn)行行為分析和事件檢測，強(qiáng)化城市安全管理；（5）交通精準(zhǔn)感知與趨勢推演系統(tǒng)：通過大數(shù)據(jù)預(yù)測交通流量，為城市交通規(guī)劃提供科學(xué)依據(jù)；（6）橋梁氣象監(jiān)測系統(tǒng)：提供橋梁安全運(yùn)營所需的氣象數(shù)據(jù)支持；（7）下穿通道水位監(jiān)測系統(tǒng)：實時監(jiān)測易積水區(qū)域水位，及時預(yù)警城市內(nèi)澇問題。

3.1.2 智能管控體系具體包括

（1）智慧作業(yè)系統(tǒng)：使用智慧錐桶等設(shè)備，結(jié)合高精度地圖和信息處理平臺，提升養(yǎng)護(hù)作業(yè)效率；（2）智慧養(yǎng)護(hù)工區(qū)：通過RFID技術(shù)管理設(shè)備物資，實現(xiàn)實時庫存監(jiān)控；（3）互聯(lián)網(wǎng)+智慧誘導(dǎo)屏：以圖片渲染形式展示路網(wǎng)信息，支持發(fā)布多種實用信息；（4）情報板網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)系統(tǒng)：自動發(fā)現(xiàn)并識別設(shè)備資產(chǎn)，預(yù)警非法活動，確保網(wǎng)絡(luò)安全；（5）交通事故占道監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)：智能分析路側(cè)攝像頭數(shù)據(jù)，快速識別并響應(yīng)交通事故。

3.1.3 智能服務(wù)體系具體包括

（1）行人過街預(yù)警系統(tǒng)：利用LED屏和激光照射等方式提醒車輛和行人注意安全；（2）匝道分合流預(yù)警系統(tǒng)：通過地面誘導(dǎo)燈閃爍提醒駕駛員注意匝道情況；（3）霧天行車誘導(dǎo)系統(tǒng)：通過不同模式下的誘導(dǎo)燈操作，提高霧天行車安全性；（4）主動發(fā)光標(biāo)志系統(tǒng)：結(jié)合逆反射和主動發(fā)光技術(shù)，增強(qiáng)標(biāo)志可見性；（5）激光防疲勞光幕系統(tǒng)：夜間或低能見度條件下發(fā)射激光光束，提醒駕駛員保持警覺；（6）智慧服務(wù)設(shè)施：智慧服務(wù)區(qū)和智慧收費(fèi)站利用深度學(xué)習(xí)技術(shù)實時分析車位占用情況，提供便利服務(wù)。

3.2 智慧大腦

智慧大腦集成了大數(shù)據(jù)、云計算、物聯(lián)網(wǎng)和人工智能等前沿技術(shù)，旨在通過全面感知、實時分析、智能決策等助力實現(xiàn)綠色、高效的智慧交通生態(tài)系統(tǒng)，系統(tǒng)中包含技術(shù)中臺、業(yè)務(wù)中臺、數(shù)據(jù)中臺及AI模型服務(wù)。

3.2.1 技術(shù)中臺

平臺基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，采集交通設(shè)備設(shè)施狀態(tài)數(shù)據(jù)，實現(xiàn)公路設(shè)備數(shù)字化立體管理。通過對外場設(shè)施位置和業(yè)務(wù)需求的研究以及物聯(lián)網(wǎng)平臺的研究，形成物聯(lián)網(wǎng)平臺建設(shè)原則的標(biāo)準(zhǔn)。

3.2.2 業(yè)務(wù)中臺

通過對二三維數(shù)字化底座主要支撐業(yè)務(wù)、實現(xiàn)效果和硬件資源需求進(jìn)行研究，實現(xiàn)對不同業(yè)務(wù)需求、硬件配置、網(wǎng)絡(luò)環(huán)境等采用數(shù)字底座的建議。

3.2.3 數(shù)據(jù)中臺

數(shù)據(jù)中臺能夠?qū)崿F(xiàn)更廣泛的海量數(shù)據(jù)匯聚、資產(chǎn)融合；提供一站式敏捷大數(shù)據(jù)加工處理、分析和可視化服務(wù)；同時可采用快速方式快速構(gòu)建新型數(shù)據(jù)應(yīng)用，強(qiáng)化數(shù)據(jù)應(yīng)用能力，更大發(fā)揮數(shù)據(jù)價值。通過數(shù)據(jù)中臺主要支撐業(yè)務(wù)、實現(xiàn)效果和硬件資源需求進(jìn)行研究，實現(xiàn)對不同業(yè)務(wù)需求等采用數(shù)據(jù)中臺的建議。

3.2.4 AI模型服務(wù)

建設(shè)基礎(chǔ)設(shè)施數(shù)字化模型、三維數(shù)字化底座服務(wù)、公路養(yǎng)護(hù)可決策模型、路網(wǎng)全場景服務(wù)模型、物聯(lián)網(wǎng)實時感知模型及算法場景化應(yīng)用模型等AI模型服務(wù)，賦能公路行業(yè)管理科學(xué)決策。

3.3 應(yīng)用系統(tǒng)

3.3.1 智能建造體系

在智能建造體系中，感知終端和管控終端收集各種數(shù)據(jù)，包括外場感知數(shù)據(jù)、智慧作業(yè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)、外部單位填報數(shù)據(jù)等。外場數(shù)據(jù)被傳輸?shù)街腔鄞竽X的數(shù)據(jù)中臺進(jìn)行存儲和處理。智慧大腦利用基礎(chǔ)設(shè)施數(shù)字化模型、三維數(shù)字化底座服務(wù)對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，生成各類信息和決策支持，如建設(shè)進(jìn)度信息、質(zhì)量信息等，最終實現(xiàn)智能建造體系的各項功能，包括計量控制、進(jìn)度控制、質(zhì)量控制、安全管理、合同管理、信息管理及BIM協(xié)同模塊。

3.3.2 安全應(yīng)急體系

在安全應(yīng)急體系中，感知終端獲取外場基礎(chǔ)狀態(tài)信息，如基礎(chǔ)設(shè)施狀態(tài)、交通狀態(tài)、道路施工狀態(tài)、預(yù)警數(shù)據(jù)、應(yīng)急指揮調(diào)度數(shù)據(jù)等。數(shù)據(jù)中臺進(jìn)行存儲和處理，包含路面狀態(tài)數(shù)據(jù)、交通數(shù)據(jù)、各種預(yù)警數(shù)據(jù)等。智慧大腦通過基礎(chǔ)設(shè)施數(shù)字化模型、三維數(shù)字化底座服務(wù)、物聯(lián)網(wǎng)實時感知模型及安全處置流程信息等對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。最終，處理后的信息用于實現(xiàn)安全應(yīng)急體系的各項功能，包括應(yīng)急事件管理、應(yīng)急預(yù)案管理、應(yīng)急演練管理、風(fēng)險隱患管理和科技興安管理等，同時也服務(wù)于管控終端和服務(wù)終端的各種系統(tǒng)，以提升整體交通管理和安全應(yīng)急能力。

3.3.3 智慧養(yǎng)護(hù)體系

在智慧養(yǎng)護(hù)體系中，感知終端通過各種監(jiān)測系統(tǒng)收集交通狀況及養(yǎng)護(hù)數(shù)據(jù)，如路面狀態(tài)、橋梁健康、無人機(jī)巡查、智慧作業(yè)系統(tǒng)、養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)、運(yùn)維系統(tǒng)等，這些數(shù)據(jù)傳遞給數(shù)據(jù)中臺進(jìn)行存儲和處理。智慧大腦利用數(shù)據(jù)中臺的數(shù)據(jù)，通過基礎(chǔ)設(shè)施數(shù)字化模型、三維數(shù)字化底座服務(wù)、公路養(yǎng)護(hù)可決策模型等算法模型進(jìn)行分析和處理，生成決策支持信息。最終，這些信息用于實現(xiàn)智慧養(yǎng)護(hù)體系的各項功能，包括橋梁健康監(jiān)測、隧道健康監(jiān)測、道路病害監(jiān)測、機(jī)電運(yùn)維監(jiān)測、隧道運(yùn)維監(jiān)測及養(yǎng)護(hù)決策分析模塊，以提升基礎(chǔ)設(shè)施的管理和維護(hù)效率。

3.3.4 路網(wǎng)服務(wù)體系

在路網(wǎng)服務(wù)體系中，感知終端、管控終端收集各種數(shù)據(jù)，如路面狀態(tài)、視頻監(jiān)控、交通信息等，并將這些數(shù)據(jù)傳輸?shù)街腔鄞竽X的數(shù)據(jù)中臺。數(shù)據(jù)中臺整理和分析這些數(shù)據(jù)后，提供給基礎(chǔ)設(shè)施數(shù)字化模型、三維數(shù)字化底座服務(wù)、公路養(yǎng)護(hù)可決策模型等算法模型進(jìn)行進(jìn)一步處理。最終，處理后的信息用于實現(xiàn)路網(wǎng)服務(wù)體系的各項功能，包括路網(wǎng)態(tài)勢、視頻監(jiān)控、車輛畫像、根因分析、事件仿真、信息發(fā)布及應(yīng)急演練模塊，從而實現(xiàn)對整個交通系統(tǒng)的智能管理和優(yōu)化。

3.3.5 協(xié)同辦公體系

協(xié)同辦公體系主要對接宿遷市現(xiàn)有系統(tǒng)資源，包含部、省、市三級系統(tǒng)，并將業(yè)務(wù)流程數(shù)據(jù)傳輸?shù)街腔鄞竽X的數(shù)據(jù)中臺。智慧大腦通過數(shù)據(jù)分析和業(yè)務(wù)流程邏輯處理，提供多層級、跨部門的協(xié)同辦公、黨建辦公、行業(yè)知識庫等協(xié)同辦公服務(wù)。

3.3.6 智慧農(nóng)路體系

在智慧農(nóng)路體系中，感知終端收集各種基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)傳遞到智慧大腦的數(shù)據(jù)中臺進(jìn)行存儲和處理。智慧大腦利用算法模型對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，生成各類服務(wù)和決策支持。最終，分析和決策結(jié)果用于實現(xiàn)智慧農(nóng)路體系的各項功能，包括統(tǒng)一數(shù)據(jù)底座、建設(shè)管理、養(yǎng)護(hù)管理、路長制管理、綜合管理及運(yùn)營管理模塊，以實現(xiàn)對農(nóng)路的高效管理和維護(hù)。

4 結(jié)語

本文圍繞全市普通公路高質(zhì)量發(fā)展，堅持系統(tǒng)觀念、數(shù)據(jù)賦能、場景牽引，聚焦普通公路基礎(chǔ)設(shè)施數(shù)字化轉(zhuǎn)型，進(jìn)一步提升運(yùn)行效率與服務(wù)品質(zhì)。根據(jù)江蘇省普通公路基礎(chǔ)設(shè)施數(shù)字化轉(zhuǎn)型升級（智慧擴(kuò)容）和全國農(nóng)村公路“一路一檔”信息化試點要求，聚焦人工智能、5G、大數(shù)據(jù)、無人機(jī)等新興技術(shù)應(yīng)用，基于宿遷普通公路已有信息化基礎(chǔ)，構(gòu)建“智能感知-智能管控-智能服務(wù)”示范應(yīng)用體系，探索在普通公路建設(shè)管理、智慧管養(yǎng)、安全風(fēng)險動態(tài)感知、大數(shù)據(jù)應(yīng)用等方面打造若干創(chuàng)新性、前瞻性應(yīng)用。

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