智慧高速设计与实践

尹蔚峰

（江苏交通控股有限公司，江苏南京 210012）

1 智慧高速发展现状

目前，包括江苏在内的很多省份高速路网流量日趋饱和，出行需求丰富多元，高新技术层出不穷，以要素驱动为牵引、以规模扩张为主要推动力的发展方式面临瓶颈，亟须通过智慧高速建设推进供给侧改革，推动行业转型升级，实现行业从要素驱动向创新驱动转变，从规模速度为主向质量效益为主转变，从传统产业向现代服务业转变。

因此很多省份开始了“智慧高速”建设。北京新机场高速公路建立“6+1”系统体系，包括：监控系统、收费系统、通信系统、管控系统、服务系统、车路协同系统、路段控制中心。浙江启动沪杭甬智慧高速建设，重点是加密路段感知设备，搭建云控平台，构造一个实体与虚拟融合的数字孪生系统；全国首条超级高速公路——杭绍甬高速公路［1］预计2022年建成，采用了“光伏路面”的设计，电动车主可以“边开车边充电”；山东滨（州）莱（芜）高速构建通信网、绿色能源网、智慧路网3个基础性网络,初步建成国内首个智能网联汽车测试环境；河北延崇高速实现公路设施的数字化和资产的动态管理，并在自动驾驶、车路协同、高精度定位等方面开展试点。

2 智慧高速的内涵

兄弟省份都在加紧建设，但各有侧重。智慧高速的内涵是在实践中不断完善、丰富和发展的，其愿景就是让人、车、路和环境更加和谐统一，让交通运行更加高效、安全、绿色［2］，让出行体验更加美好。无论过去、现在还是未来，这个愿景都不会改变。

3 江苏智慧高速的过去

3.1 总体水平全国领先

江苏智慧高速建设起步较早，特别是对外场感知层建设投入较多，如全省视频联网、交通气象监测站、计重收费、传输骨干网、出行网站等，均先于其他省份建成，省级一路三方联合值班室、96777客户服务中心也是在全国率先成立的。因此，从总体上看，江苏智慧高速建设一直走在全国前列［3］。

3.2 管理压力日益增长

第一，路网的安全运营压力，怎样减少突发事件、怎样在突发情况下保证安全运营、怎样把伤害降到最低，这是一个非常大的考验；第二，路网概念的不断扩展，以及汽车保有量的快速增长，也是管理压力的主要来源；第三，重点车辆的管控，还存在很多的不足，超载超限车辆、“两客一危”车辆的数据一直缺失；第四，逃费现象长期存在，尤其是对模糊车型和绿优车辆，还缺少有效的管理，撤销省界主线站之后，打逃压力还将急剧增大；第五，战略规划和出行需求给高速公路业主提出了更高的运营要求。

3.3 共性问题仍然凸显

和很多省份一样，江苏智慧高速建设面临着5个共性问题。

一是数据采集不全，大都采集的是“点”上的数据，而非“线”上甚至“面”上的数据；二是系统兼容性差，设备种类繁多，不同厂家不同标准，难以兼容；三是对业务支撑不足，很多是单一产品的封闭应用，缺少对业务上下游流程的串接，系统成了“空中楼阁”；四是存在信息孤岛，大多采用“烟囱式”架构分散建设，信息难交换、难融合，流程不协同、不统一；五是服务可达性弱，没有沉下心来考虑使用场景和客户体验，公众获得感低。

4 江苏智慧高速的现在

新时代江苏智慧高速设计与实践以高速公路管理者、操作者和出行者为对象，充分整合利用现有资源，深化互联网思维，运用云计算技术，化甲方为乙方，变管理为服务，对传统高速公路信息化系统进行重构和再造，全面实现高速公路调度指挥、收费稽查、内控管理、运营管理、出行服务的信息化和智能化。江苏智慧高速顶层设计理念与建设思路可以概括为：一个目标、两个基础、三大原则、四大体系和五云平台。

4.1 一个目标

以交通业务为中心，打造优秀的行业云，构建为开放合作的大生态圈，为交通行业企业和广大社会公众服务，形成完整的业务链和数据链，通过数据积累，发挥数据价值，以数字经济推动高质量发展，让出行体验更加美好。

4.2 两个基础

4.2.1 用好“互联网思维”

立足于互联网去思考和解决问题：一是坚持“以用户为中心”，在价值链各个环节中都站在用户角度去考虑问题，以用户为中心去设计产品，在服务的理念下设计出来的产品才会是好的产品。二是发扬“工匠精神”，对软件产品细节有很高要求，对信息化平台的每个流程、功能、界面都凝神聚力、不断反思、精益求精，敢于进行彻底的自我否定。三是努力“站在巨人的肩膀上”，加强和互联网公司的合作，通过对互联网平台的直接嫁接和调用，降低开发难度，弥补自有数据短板，提升服务可达性。

4.2.2 用好“云计算技术”

不再沿用以往自建机房、硬件堆叠的方式，而是依托公有云平台开展信息化建设，利用云计算弹性计费的特点，甩开硬件包袱，并且直接使用云端各类应用，降低开发成本，提高开发效率。江苏交通控股有限公司（以下简称“江苏交控”）与云厂商的关系已演变成产品经理与产品研发的关系，满足技术需求后直接购买服务。术业有专攻，一个云平台不可能解决所有的问题，但博采众云之长，可以支撑交通全行业信息化建设需求。

4.3 三大原则

4.3.1 统筹建设，分步实施

江苏交控通过一系列积极的改革举措，整体把控、通盘考虑信息化发展总体架构和建设节奏，实现自上而下的信息化顶层设计，建设覆盖全路网的统一平台，通过平台应用促进路网的标准化管理，天然支撑全数据共享和扁平化管理。智慧高速建设不可能“一步到位，一气呵成”，也不是“交钥匙”工程，而是一种长期的、持续改善的系统工程。江苏不再采用传统的“瀑布开发”模式，而是遵循互联网行业开发理念，采用“敏捷开发”模式，以人为核心、关注业务优先级、关注使用效果，使用迭代式的增量开发，不断完善升级，从量变到质变，积小胜为大胜。

4.3.2 以我为主，自主可控

根据“以我为主”的原则和信息化建设需求，江苏交控不盲目迷信知名公司的战略咨询，不盲目投资成本上亿的信息系统，不盲目采取超过千人的外包模式，而是主动担当、亲身上阵，建立自己的核心团队，变甲方为乙方，坚持自主编写顶层设计方案、自主搭建云平台系统架构、自主开展软件产品设计、自主监管软件研发、自主部署安全防控、自主参与功能测试……根据实际需求，探索出了适合自身特点的智慧高速发展之路，努力建设实用、管用、好用的信息化平台。

4.3.3 创新引领，示范引导

一是“以出行者为中心”进行理念创新。始终坚持高速公路行业是服务行业这一定位，拒绝骄娇二气、摆正自身位置，真正感悟操作者、出行者的使用场景、操作习惯、功能需求，打造服务可达、操作合理、界面友好的信息化平台，融管理于服务、变管理为服务，提升客户感知与公众满意度。二是“以业务为灵魂”进行路径创新。将信息化建设路径由技术导向转变为问题导向，沉下身子、面向一线，将信息化平台和业务流程深度捆绑，所搭建的信息化平台均是基于业务土壤而生，所有的创新既来源于业务需求和问题反馈，又服务于业务应用和业务创新。三是“以互联网为标杆”进行技术创新。主动向互联网行业“对标找差”，改变原有传统的技术模式，平台来之于云、成之为云，从“烟囱”架构到扁平架构，从商业软件到开源软件，各种创新为智慧高速建设探索了新的模式，树立了新的标杆。

4.4 四大体系

4.4.1 架构体系

按照“云”“管”“端”整体IT架构组建智慧高速信息系统：“云”是公有云服务，“管”是可控信息管道，“端”是丰富智能终端。业务系统按照统一平台模式和扁平化的架构进行建设。软件架构体现开放性原则，各层松散耦合，内外部系统易于对接。

4.4.2 网络体系

构建自主可控的新一代传输架构，SD-WAN即软件定义广域网，是具有安全性、灵活性、经济性的特点，利用这套网络架构，可以承载视频监控、收费备用、稽查打逃、车牌识别等智慧高速全部数据业务。

4.4.3 用户体系

建设用户统一访问入口，对信息系统的数据和服务进行整合，折叠多样性应用，提供个性化的、安全的、一站式的信息资源访问环境。建立唯一的用户信息库，具有唯一识别，提供一种方便、安全的认证方法。建立统一的权限管理平台，实现组织结构、人员、角色、应用的全领域管理。

4.4.4 运维体系

根据信息化发展趋势，将智慧高速各应用系统的运维功能与业务系统紧密结合，不单独研发针对信息化设备和平台的运维系统，而是将运维功能集成在各个业务系统中，更直观、更全面也更高效。

4.5 五朵云平台

4.5.1 调度云

围绕高速公路路网调度打造的流程全覆盖、管理全方位、社会全参与的实时互动的云服务，是具有典型特征的行业云。调度云面向高速公路的全体管理者与使用者，通过一个云平台，直接服务于交通运输部、各省级交通管理部门、各路段管理单位的管理者、一路三方的现场人员、后台的指挥调度人员以及广大社会公众。调度云可以平滑支撑公安、路政、消防等相关部门的业务操作，在统一平台上实现跨部门、跨层级、跨区域的业务融合。

1.1.1 课程体系 目前该课程是电子科学与技术专业的选修课，为学生知识拓展，以及能力提升之用．集成电路设计设置在电子科学与技术专业大三第2学期，修完的专业基础课只有模拟电子电路、数字电子电路、电路分析、理论物理基础和半导体物理，对集成电路设计课程来说，还缺少必要的固体物理、晶体管物理以及量子力学．此外，也没有集成电路设计相关的专业课，如集成电路工艺、集成电路设计CAD、集成电路封装与测试等专业课．若没有集成电路专业基础课的学习，学生后续学习就比较吃力，教师讲授也相对较困难，也就是说，不管对教师教学，还是学生学习，都没有很好的知识体系框架的保障．

4.5.2 服务云

以“互联网+高速”模式应用为支撑，针对出行个体，分析出行需求，找准服务痛点，丰富服务功能，整合服务入口，挖掘服务价值，围绕移动终端提供伴随式出行信息服务。“江苏高速”微信公众号主打道路视频“一键可视”、收费站开关“一键可查”、道路气象“一键可知”、路遇困难“一键救援”多项自助查询服务。

4.5.3 收费云

建设高识别率的云端车牌识别系统，平台具备深度学习能力，不断提升算法能力；通过门架系统实时获取视频、高清抓拍、ETC、CPC等数据并进行全面分析；通过大数据分析迅速对车辆历史行驶轨迹、行驶时间等信息进行准确还原；建立独立分析模型，找出异常车辆信息，为收费、值机和执法提供“数字化取证”，打击各种偷逃通行费的违法、违规行为。

4.5.4 内控云

依据企业内控机制，结合业务特点，建成横向到边、纵向到底的综合管控云平台。全面覆盖行政、办公、人力、投资、采购、合同、支付等全流程管理，实现对重要业务流程的全方位管控，并和智慧高速各业务平台实现数据共享和业务协同，通过平台标准化促进管理标准化、高效化、科学化，提高内部管控效率，支撑管理模式创新。

4.5.5 资管云

5 江苏智慧高速的未来

5.1 智慧门架

现在很多智慧城市建设，都将灯杆作为数据采集载体、业务入口和发布平台。高速公路的基础条件更好，智慧门架建设和路灯一样，同样具备分布广、数量大、位置固定、可识别性强的特点，并已经集成了ETC和CPC交互、车牌抓拍、视频、供电、网络等多个系统，未来一方面可以进一步融入信息采集、情报发布、传输中继等功能，另一方面还可以拓展为路侧边缘计算节点，全球最大的车路协同基础设施网已经初具雏形。

5.2 5G传输

5G可满足各种场景下人与物、物与物的连接，将推动网络世界从“二维”到“三维”的转变，让虚拟与现实更精准对接。基于安全、可靠、低延时和高带宽的5G网络连接，路方可对交通的流量、速度、方向进行调整和控制，车方可获得及时、准确、可靠的路况、预警和服务，并有望满足未来远控驾驶、辅助驾驶、自动驾驶的连接要求。下一步，争取在五峰山未来高速上率先实现5G全覆盖［3］。

5.3 OBU上车

收费政策调整为ETC发展带来了前所未有的机遇，大量OBU被安装在汽车上，大量车主开通了ETC账户，可实现从高速到城市、从路内到路外，包括能源、交通、旅游、保险、金融、生活等多个场景的支付应用，为车主提供上得高速、下得停车场、进得商圈、回得家园的便捷服务。未来还可以将OBU拓展为车车交互、车路交互的载体，更可以成长为车端的计算中枢和数据中心，为车主提供伴随式服务，并作为承载终端支撑车生活、自动驾驶等应用落地。

“智慧”这个词一直是形容人的，既然可以用它来描述高速公路，那智慧高速应该也像人一样，由大脑、神经和躯干三个部分组成。上述的3个场景，恰好代表了这3个部分。智慧门架代表着智能终端，是躯干；5G传输代表着高速传输，是神经；无数个OBU和云端资源连接起来，代表着数据中心，是大脑。

智能终端由各类智能硬件、传感设备和发布设备组成，主要作用是底层的感知、外场的发布、边缘计算，以及执行控制指令。传输系统向上往数据中心传递从感知系统采集的信息；向下望终端传递决策信息和必要的外部信息。数据中心集中汇聚全量的交通信息和外部信息，对所有交通要素进行监控，对各类信息进行分析、研判和决策，对高速公路各要素和资源进行调配；支撑整个高速体系的智慧运行。三者彼此促进、有机结合，未来车路协同、远程驾驶、跟踪服务、自动驾驶，甚至构造一个以车为身份标识的社交、娱乐、生活世界，都不再只是想象。

智慧高速无法一蹴而就，需要不断地探索创新，如同人类的进化一样，智慧高速建设只有起点没有终点，唯有将技术应用创新和管理创新、服务创新、商业创新结合起来，才能打造更繁荣的高速公路产业生态圈，让人、车、路和环境更加和谐统一，让交通运行更加高效、安全、绿色，让出行体验更加美好。