智慧高速公路架构与发展路径设计研究

褚薇婷

摘 要：科技在快速的发展，社会在不断的进步，本文阐述了高速公路从传统机电系统到智能化生态系统的发展历程，并针对传统机电系统存在的主要问题，以智慧感知、智慧分析、智慧管理、智慧服务为核心，构筑了“互联网+”高速公路运营与服务智能化管理的新生态，并以知识决策型智慧高速管理为建设理念，用互聯网的思维进行价值探寻和规划，提出了该生态系统的综合管理架构，充分体现了“互联网+高速公路”的深度融合应用。

关键词：智慧高速公路;架构;发展路径设计

引言

党的十九大明确提出要建设数字中国、智慧社会，尤其在建设现代化经济体系中明确提出要建设交通强国。作为基础性、先行性、引领性、独立性及与其他产业的渗透性、融合性的公路交通基础设施，智慧公路网建设和发展无疑是建设交通强国、数字中国、智慧社会的重要基础。近年来，伴随随着我国大数据、云计算等现代信息技术的迅速发展及应用，各级政府部门、行业主管部门都深刻认识到利用新技术、新工艺促进结构优化和转型发展重要性。

一、智慧公路的概念

目前，业界对于智慧高速公路没有唯一、确切的定义，每个人都有不同的理解。刘小峰是这样解读智慧高速公路的。从狭义的角度来说，智慧高速公路就是以信息化、智能化引领高速公路管理和运营服务水平提升，积极推进云计算、大数据等现代信息技术与高速公路管理、运营服务的深度融合，全面深化高速公路信息数据的共享和开发利用，建立健全完善的监测感知体系、可靠的通信保障体系、实时的预报预警体系.实现路网“可知、可测、可控、可服务”。

二、系统架构

（一）软硬件支撑硬件支撑采用混合云与本地设施相结合的方式，选取满足需求的公有云厂家，将系统产生的监控信息、视频等量大且无隐私的数据保存到公有云之上，以实现计算资源、网络资源、存储资源与服务资源的统一划分和管理;将系统产生的实时性与敏感性较高的数据例如收费数据保存在本地进行存储。支撑软件应至少包括操作系统、数据库、GIS平台、中间件等，对该类支撑软件采取统一规划建设。

（二）智慧感知是指从数据源采集的各类业务数据信息。涉及的业务信息包括视频信息、交通量、速度信息、气象、能见度信息、车辆位置信息、突发事件信息、隧道专有采集信息、收费数据等，以及高速公路地理信息、收费站、服务区、路桥隧等交通基础信息及沿线设施信息，外场设备信息等。数据采集层为各类综合应用系统提供了数据支撑。

（三）交通云控数据管理中心基于公有云与本地化存储相结合的硬件支撑平台架构，搭建统一的交通云控数据管理中心，整合接入高速公路各类外场设备采集的数据，利用成熟的数据模型分析算法，为高速公路出行者和管理者提供统一、安全、可靠、快速、便捷、透明的智能高速公路交通相关数据，实现后台数据挖掘与分析、信息交换与共享、多源数据的融合贯通等功能。

（四）智慧管理与服务构建面向管理者的平台集成管理门户以及多个整合完成的应用系统，建设面向社会公众的多类出行信息服务系统。

（五）接口平台应具备与行业主管部门、与相关行业、与相关信息化系统、与互联网企业等的对接功能。

三、智慧高速公路发展路径设计

（一）智慧管理

1、监测与预警管理：监测与预警功能是高速公路运行系统的核心，主要利用智慧感知与分析信息获得实时的道路交通运行动态、异常交通事件、气象环境等，综合交通动态信息、外场设备运行状态信息，按照一定的数学模型进行计算，据此判断当前交通运行状况，得出最优分析结果，对异常事件进行及时预警。

2、应急事件管理：集语音、视频、位置信息、数据业务为一体，实现遇到突发事件后的应急事件快速填报、快速处置等，解决发生紧急事件后第一时间获取事件信息、第一时间通报相关部门，第一时间确定应急预案及措施等问题，实现应急情况下包括语音调度、视频调度、GIS调度、数据传输、文本消息等多种媒体信息的互联互通。

3、机电运维管理：对各类机电设备进行实时监测，建立运维计划及设备档案，实现对机电设备的及时养护管理，建立机电设备相关的全生命周期管理。

4、自由收费管理：车辆行驶至出口收费站时，使用手机支付，实现迅速缴费、迅速通过，不需提前存储现金至银行卡之上，达到无感收费的目的，提升车辆在收费站的通行效率。自由流收费是在互联网技术发展之下的必然产物，也是未来高速公路收费系统的发展趋势。

5、路政养护管理：在移动互联技术的发展下，高速公路路政、养护业务可实现移动端的全生命周期管理，以此提升高速公路整体的运营管理水平。

（二）智慧感知

1、高速公路运管机构获取的数据，包括了各类交通外场设施如车感线圈、摄像机等产生的数据、车载GPS或车载终端产生的车辆位置信息等数据，以及高速公路收费系统产生的车辆通行、收费数据等。这些数据能够反映出总体的交通状态和局部的交通状况，与交通信息生态体系最直接相关。

2、其他关注高速公路状态的机构获取的数据，包括地图服务机构提供的基础道路GIS数据，导航服务提供机构提供的车辆GPS定位、行驶轨迹、道路状态等数据。与高速公路运管机构获取的数据相比，这类数据获取的途径不同，但仍能够较为准确的反应交通状况，如果两者有效融合，将实现更为准确的道路状态评估与预测。

3、互联网数据，包括了公众通过微博、微信、手机应用、论坛、广播电台等提供交通状况相关的文字、图片、音频等数据。这些数据是对交通设施产生数据的有效补充，能够直接反映局部的交通状况。

4、相关行业数据，包含了气象、环境、旅游、手机信令以及其他与交通间接相关的数据，这些数据能够用于更准确的分析和预测交通状况和总体交通状态。

5、重大社会经济活动数据，该类数据对交通状况也会产生一定的影响，例如重大节假日期间景区周边道路的交通产生拥堵，这些活动对交通的影响结果是局部的，而且是可以预见的。

四、结束语

我国智慧高速公路建设方兴未艾，国家应加快推进智慧公路示范工程建设，尽快启动智慧公路关键技术重大研发专项，编制智慧高速公路标准体系。随着高速公路交通大数据分析与挖掘、主动交通管控、个性化信息服务、智能车路协同等一批关键技术的突破，必然引发高速公路运营管理模式、商业模式的创新与变革。

参考文献

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[3]王小军，王少飞，涂耘.智慧高速公路总体设计[J].公路，2016（4）：137-142.