农村公路信息化管养平台研究

文/崔毓伟

1 前言

根据国务院办公厅关于深化农村公路管理养护体制改革的意见，到2022年，要求农村公路治理能力明显提高，治理体系初步形成，农村公路通行条件和路域环境明显提升，交通保障能力显著增强[1]。这表明提升农村公路的管理能力和服务水平是未来农村公路发展的重要任务，参考我国城市道路智能交通系统的长期发展，推进农村公路管养信息化程度是实现农村公路管理养护体制改革不可或缺的技术手段。

2 农村公路信息化建设需求分析

农村公路是指符合规定建设标准的乡道、村道，包括乡道、村道范围内的桥梁、隧道和涵洞[2]。以上海市公路“十三五”规划为例，至2020年全市公路网总里程14500km，其中农村公路达到9180km，可见农村公路占据道路网整体规模的比重之大。由此，我们要立足于农村公路自身特点和需求，而非直接照搬城市道路信息化建设内容，要根据新时期新基建背景下的农村公路建设、管理、养护和运营实际，合理借鉴城市已建智能交通系统中的成熟方案。下表从几个方面比较了城市道路与农村公路的差异以及在信息化建设方面的影响[3]。

与城市道路信息化相比，农村公路的路域特点和交通流特征决定了农村公路信息化管养平台“管”和“养”的业务方向应该侧重安全管理和设施养护，由此利用信息化手段监控农村公路重要安全隐患节点，管理农村公路基础设施，监管与考核养护业务流程。

区别交通状态管理交通监控管理交通控制管理交通安全管理设施养护管理城市道路信息化城市道路宽，流量大且具有潮汐特点。通过各类交通参数采集设备，需要获取实时交通状态数据。城市主干道基本实现全程监控，有基于视频流的事件检测分析，同时结合状态采集数据发布实时路况信息。城市道路有复杂信号联动机制，实现平交路口的交通流控制；针对快速路还需要车道控制和匝道控制系统。城市道路以小汽车为主，针对小汽车违反标志标线，对未带安全带等有碍驾驶安全的行为抓拍车牌、人脸等。城市道路结构路面、交安设施、机电设施等分专业养护。随着养护工具日益先进，基于海量数据分析，为养护作业提供了智慧化辅助决策手段。农村公路信息化农村公路等级低，交通流量少，除个别热门旅游线路外，采集实时交通状态数据需求度不高。农村公路车流量少，偏远路段图像传输条件受限，视频监控应与安防监控结合，部署在事故多发等重要节点。农村公路交通信号控制相比城市道路简单很多，只需要自适应信号控制即可。农村公路与城市道路相比路况差，且小汽车、货车、农用车等各车型混杂，驾驶习惯随意，交通安全管理需求更加突出。农村公路提档升级，不断提高对道路健康程度和服务能力的要求，但农村公路路段分散，总里程更长，养护难度更大，信息化辅助管养需求更高。

3 农村公路信息化管养平台总体框架

在高度城镇化发展的当下，农村公路信息化程度很难超越所在地城镇道路信息化管养能力，建设上也存在一定滞后性，经费投入有限。因此，农村公路管养平台在设计上应最大程度共享已建城区道路管养平台的基础资源，结合农村公路需求逐步扩展应用场景，分期分步实现管养信息化，以此有利于最大程度节省投资。

农村公路信息化管养平台总体框架与主流信息化系统架构类似，由感知层、基础层、平台层和应用层组成。其中最为重要的两个特点，一是利用已建硬件基础设施以云服务方式提供给农村公路管养平台使用，二是把数据作为驱动业务应用的核心要素。

感知层采集道路巡检图像、重点部位监控图像、养护作业车辆的轨迹数据、重点部位结冰积水数据、设备状态数据等，为平台融合分析提供数据支持。基础层主要包括服务器、存储、网络、安全等硬件设备，为了节约投资和便于扩展，建议利用城镇道路已建基础设施，通过云计算方式为所在地农村公路管养平台提供IaaS 和PaaS 支持。平台层重点结合农村公路管养需求组织数据，包括处理日常事务的业务数据库，如巡检信息上报、实时返回的监测预警数据、流转的管理工单以及监控视频流等，另外就是针对辅助决策的主题数据仓库，如设施台账、道路病害主题库、交通安全主题库、养护经费主题库、指标报表主题库等。应用层提供基于GIS 信息的可视化展示，完成基础设施建档、道路状况评价、养护方案制定、安全隐患监控、设施监测预警和养护经费考核等PC 端和移动端应用。

4 农村公路信息化应用层建设内容

4.1 基础设施建档

农村公路基础设施涵盖道路、桥梁、涵洞、交安、监控、气象等，以往不同时间建成、不同类别的农村公路设施信息通过简单的表格台账方式记录，数据之间难以关联，信息更新效率低下。为基础设施建立档案，即将路桥属性信息、车辆作业轨迹、监控视频图像、环境监测数据等各类静态动态数据分图层统一集成在GIS 平台上。为数据打下GIS 标签，不仅仅是为了可视化展示，更重要的是数据之间的同步共享，实现基于数据挖掘的辅助决策。

4.2 道路状况评价

道路状况评价是农村公路养护的关键业务，随着农村公路里程不断增加，路面养护工作量也越来越大。通过巡检车或无人机自动采集路面影像，利用图像深度学习技术分类识别坑槽、开裂、标线标志破损等路面设施病害，并结合平台的基础设施档案，将病害分析结果在GIS 图层上标记位置、病害名称、时间和图片，为养护方案辅助决策提供数据支持。管养平台根据养护单位管辖范围向对应养护队伍的派送维修单，维修后再将结果上报至养护平台，形成工作闭环。

4.3 安全隐患监控

农村公路重点部位如交叉口、桥下涵洞、长下坡或急弯处逐步实现监控盲点全覆盖。图像通过GIS 图层集成到管养平台上，监控员通过视频监控图像判断现场情况，并与交警部门实现联动。比如，通过视频查看桥涵桥孔积水是否超过安全阈值，及时通知相关人员现场处置，疏导交通。

4.4 设施监测预警

设施监测预警主要是依托智能传感器、GIS 信息对重点桥梁涵洞进行健康监测、对重点路段布置超限超重检测装置、对道路通信供电节点设备进行运行状态监测以及路面结冰检测等，结合基础设施档案、设施使用年限、道路病害数据、监控图像、超重车辆数据、公众上报信息等多源数据，实现对道路病害、道路设施故障以及其他影响道路交通安全等内容进行预警，降低人工巡检工作量，为智能化制定养护方案提供支持。

4.5 养护方案考核

基于GIS 图层对基础设施建档，智能评价道路健康状况以及监测重点部位和设施，进而开展数据融合分析，为农村公路养护、大中修等养护方案制定提供决策建议；同时，根据上述实时监测数据、巡检数据、公众投诉也可以考核管养方案的执行结果。

4.6 养护经费管理

降低管理成本是建设农村公路管养平台的目标之一，通过基础设施的数字档案，能够让每一笔经费投入更加有据可查；通过重点设施的健康程度监测以及安全隐患点监控，使问题及时得到解决，减少大中修频率，最大程度节约经费投入。另外，科学制定道路养护方案，成本监督要伴随始终，项目事前有费用估算，事中有支出监督，事后有统计报表，从而为合理使用养护经费提供支持。

4.7 移动终端应用

移动终端应用能够有效提高农村公路人工巡检效率，与管养平台互动，起到移动巡检上报、维修派单处置、考核人员设备、社会公众监督等作用。通过手机APP，巡检员可以将道路病害准确定位并上报，也可以接受平台下发的派单指令；同时，移动端也是考核巡检人员的有效工具，比如清洁车是否按照预定轨迹行动、巡检人员是否到达指定地点完成二维码打卡等。此外，群众发现道路危险源或其他养护漏洞也可以通过移动端投诉，充分发挥群众参与农村公路管养的监督作用。

5 结语

推进农村公路信息化是建设四好农村路的重要方面，本文论述了农村公路信息化的主要应用需求，建议在已建城区道路管养平台的基础上延伸构建农村公路信息化管养平台。其中，基础层利用已建硬件设施为农村公路平台提供云服务，从而共享数据和算力资源，开展基于数据分析的安全管理和设施养护，最后给出多种应用场景，为农村公路信息化系统建设和管理提供了参考。