物联网技术在智慧高速公路建设中的应用研究

郭 家

（广西新发展交通集团有限公司，广西 南宁 530000）

0 引言

信息化技术的高度发展，为我国经济社会建设带来了新的可能性，其衍生的各类先进技术更是带动了基础设施建设事业的综合发展，物联网技术属于比较具有代表性的衍生技术之一，在农业领域、工业领域、商业领域等发挥着不可替代的重要作用。但是从实际情况来看，物联网技术在智慧高速公路建设中的应用还不够成熟，存在许多问题亟待解决，在这种情况下对本课题进行研究具有积极的意义。

1 智慧高速公路的内涵

我国的经济建设取得了前所未有的阶段性成果，社会基础设施建设更是进入了新阶段，人民群众的生活水平由此得到了根本性提升，特别是智慧高速公路的建成，更是改变了高速公路的运营模式和管理模式，为人们带来了更加便利的出行体验。从某种程度上来说，智慧高速公路是从决策层面出发的、具有系统性设计价值的先进基础设施，其符合系统工程学设计的相关要求，对运行过程中“人、车、路、环境”各项要素进行有效统筹管控。利用智慧高速公路这种特殊的现代化基础设施，解决传统模式下高速公路运行发展中存在的一系列问题，提升高速公路工程社会效益、生态效益、经济效益等综合效益，是推动智慧高速公路建设发展的重要目标。从实际应用价值来看，智慧高速公路具有突出的管理效果，应用效能也以一种集约化增长的特征逐渐发展，对物联网技术在智慧高速公路建设中的应用进行研究，符合我国新时代社会发展的要求［1］。

2 智慧高速公路建设任务

2.1 构建智能化辅助平台

智慧高速公路包括多方面内容，而智能化辅助平台是其中重要的组成部分之一，应尽快建立辅助决策系统，借助大数据技术、人工智能技术等做好运输数据分析，从根本上提升高速公路工程运行管控质量，确保交通安全畅通。相关部门通过构建智能化辅助平台，进一步提升高速公路运行效率，有助于从根本上解决运输问题，也能够进一步降低交通事故发生概率，为完善我国基础设施建设奠定坚实的基础。

2.2 构建完好的保障设施

第一，建设广域全息感知系统。通过架设摄像机、检测器、气象仪及桥梁、路面健康感知设备等一系列设备，对高速公路运行过程中产生的各类数据信息进行综合采集，从而让各类智能化、智慧化应用及决策落到实处。第二，建设通信系统。充分发挥5G等技术的优越性，提升高速公路通信稳定性。第三，优化供配电系统。充分利用各类新能源发电技术，在现有供配电设施的基础上，保证高速公路电力供应效果。第四，搭建智慧云平台。充分发挥各类先进技术的作用，实现智慧高速公路的综合管理，保证智慧高速公路运行效果。从客观角度出发，构建完好的保障设施，对建设智能化高速公路具有重要现实意义。它不仅能够提升智能化高速公路现代化水平，也能够在建设过程中引入大量先进技术，提高施工效率，为企业节约经济成本。

2.3 构建“三位（人、车、路）一体”的监测与服务系统

第一，建设动态监管系统。借助高清复合监测、机器视觉识别技术对高速公路的运行情况进行检查和监控，第一时间发现运行问题并进行处理，提升对车辆的管控效果。第二，主动建设车道管控系统。根据智慧高速公路的运行情况等，在自动抓拍等技术的支持下，实现不同时间、不同路段、不同车型的针对性动态管控。第三，建设车路协同系统。充分发挥第五代通信技术、自动驾驶技术、边缘计算技术等先进技术的作用，建成车路协同系统，从而对智慧高速公路车辆通行进行有效管理。第四，积极建设联网信息发布系统。通过通信网络等技术对智慧高速公路的实时路况、交通信息、事故信息等进行发布，确保人、车、路信息联通的成效，提升智慧高速公路应用价值［2］。施工单位构建“三位一体”的监测与服务体系，能够实现有关部门对智慧公路的全面监督与管理，及时了解智慧公路在运营过程中的动态，为相关部门的决策工作提供重要参考依据，同时能够降低运行过程中事故发生的概率。

3 推进智慧公路发展的必要性

3.1 符合国家交通发展

党中央始终高度重视我国交通类基础设施的建设情况，早在2012年就发布了关于交通运输行业智能交通发展的相关文件，对我国现代化交通运输业的发展目标、发展方向等进行了规定，并确定了交通运输业的长远发展目标，为后续我国智慧高速公路建设指明了方向。从相关文件的内容来看，建成具有信息化、智能化特征的高速公路工程，对现有的高速公路、国省干线公路、重要路段、大型桥梁等进行改造优化，使之能够具有更突出的感知、监控和管理效果，是未来工作的重中之重。建设智慧高速公路符合我国经济社会发展对交通类基础设施的要求，与我国现代化交通运输业发展目标完全相符，具有一定的积极意义。从整体上看，推进智能高速公路建设与我国未来发展目标具有高度一致性，能够进一步推动我国各项事业建设，也能够让我国在激烈的国际竞争环境中立于不败之地。

3.2 满足人们的出行需求

中国特色社会主义市场经济目前已经进入了快速发展阶段，人们的生活质量越来越高，机动车保有量迅速增加，这给交通基础设施带来了新的压力，而人们的交通服务需求不断增加，因此尽可能提升交通系统管理服务效果是未来工作的必然选择。在过去很长的一段时间里，我国高速公路工程都存在出行服务不到位的问题，各类服务信息不能第一时间发布并传达给出行人员，这导致一系列不便，特别是在发生公路阻断（施工、封闭、堵塞）的情况下，这一问题更加明显。当某一路段发生交通事故时，与之相关的整个路网都会陷入短时间瘫痪，给人们带来巨大的不便。以物联网技术为基础建设智慧高速公路工程，发挥智能化技术和信息化技术的优越性，是解决上述问题的必然选择，通过网站、呼叫中心、广播电视、车载终端等渠道第一时间发布信息，能够在一定程度上满足人们对出行服务的需求［3］。通过不断完善智能高速公路系统，能够加快运输速度，提升运输效率，让人们感受到先进技术给生产与生活带来的各种便利。

4 物联网技术在智慧高速公路建设中的应用分析

4.1 物联网技术概述

物联网技术是一种基于信息化技术和数字化技术的新型先进技术，能够保证服务器、个人电脑、智能通信等智能终端的互联互通。从某种程度上来说，物联网技术属于互联网技术的发展产物，其摆脱了传统信息终端的限制，让万事万物都成为互联的基础。通过物联网技术的合理应用，人们得以实现网络和终端设备的及时互通，保证了人与物品之间、物品与物品之间的互通效率。在实际应用过程中，物联网技术主要是基于各类传感设备和协议等对信息数据进行传输，以达到智能化识别、定位、跟踪、监控和管理等一系列目标。从技术层面来看，物联网技术可以分成感知层、网络传输层、信息处理应用层3个方面。首先利用传感器了解基本信息并进行采集整理，然后将其转化为数字信号，接着将各类数字信号传输到信息处理层进行加工，最后形成指令，用于更加精准地进行管理服务和信息反馈等。目前，物联网技术已经开始在越来越多的领域发挥作用，无论是环境保护、政府工作还是智能电网、智能家居等，物联网技术都扮演了极为重要的角色［4］。在社会不断发展的今天，物联网技术有着更广泛的应用，在很大程度上改变了人们的生产方式、思维方式，对促进生产力发展具有重要现实意义，因此有关部门应当高度重视，不断研究物联网技术，提出合理化意见和建议，解决好该技术在应用过程中存在的问题，让该技术更好地为人民群众的生活服务。

4.2 某智慧高速公路建设方案

在现代化建设不断取得新成果的今天，我国的交通运输业基础设施建设水平不断提升，越来越多的地区开始进行高速公路建设方面的创新和尝试，为了更好地适应公路发展要求，某市从2015年开始进行智慧高速公路建设工作，以重视科技创新、优化技术应用为基本工作原则，为提升智慧高速公路建设水平做出了巨大的努力。经过一段时间的尝试，该地区的公路管理局成功完成了普通干线路网运行监测与应急处置平台建设任务，设置了大量固定监测点和移动监测点，能够对高速公路运行情况等进行有效的实时监测。同时，从智慧设施、智慧管控和基础配套设施3个方面入手，在某重要路段倾力打造“智慧公路”，从根本上提升了高速公路检测管理水平，通过信息发布设施等渠道成功地实现了高速公路动态数据的实时传输，为高速公路养护、路政、服务等各项日常工作提供了现代化、高科技支持。

4.3 物联网技术在智慧高速公路建设中的应用

4.3.1 交通诱导系统

智慧高速公路建设由多个部分组成，而交通诱导系统是其中比较具有代表性的组成部分，它是以基础信息平台所采集的基础信息（高速公路自然状态、施工、设计、使用和维护档案、环境状况、天气条件等）为参考、自动进行公路运行情况检测的系统，在实际应用中发挥着不可替代的作用［5］。物联网技术在交通诱导系统当中扮演着重要角色，不仅提升了高速公路运行情况检测效率，还能够对收集到的信息进行综合分析，确定特定路段的交通运行情况，在此基础上预测和分析高速公路后续的交通流特点，根据提前制定的应急措施和应急方案等进行应对和管理。从实际情况来看，物联网技术在高速公路交通诱导系统中的应用，提升了车辆引导的水平，保证了交通诱导的效果。

4.3.2 救援服务系统

高速公路运行管理工作十分复杂，而救援服务则显得格外重要，当发生交通事故或特殊情况时，救援人员需要第一时间到达现场并进行处理和协助。基于物联网技术的高速公路救援系统能够第一时间确定交通事故或突发情况的发生位置、待救援人数等重要信息，再借助交通控制、应急保障、数据服务系统等，对现场救援提供数据支持和交通协调服务，有助于对应急事件进行及时处理，从而提高高速公路管控水平。将先进信息化技术应用于救援系统中，能够全面提升运营效率，将伤亡人数降至最低，对智慧公路发展具有重要作用。有关部门应当不断引进先进技术，对现有系统进行改造与升级，从而不断提升服务水平。

4.3.3 车辆识别与车辆监控系统

高速公路运营管理离不开车辆识别监控等，而利用物联网技术建成的车辆识别和监控系统，能够为运营管理提供数据支持。车辆识别系统是其中比较重要的组成部分，保证了收费站运行效果，解决了传统高速公路收费管理困难的问题，能够在物联网技术的支持下，对公路上正在行驶的车辆及停靠的车辆进行准确识别。此外，该系统还具有车辆速度监控、车辆行驶距离监控等功能，能够直接将车辆情况和车牌信息联系起来，保证智慧高速公路运行管理效果［6］。完善的车辆识别及车辆监控系统能够让有关部门对运行车辆实施全面监督与管理，有助于保障交通系统安全，也有助于推进交通事业全面发展。

4.3.4 电子不停车收费系统

电子不停车收费系统（E T C）已经比较成熟，其主要借助物联网技术，建成一种路测天线与车载电子标签之间的专用短程通信渠道，驾驶员不需要刻意停车就可以完成缴费。从实际情况来看，电子不停车收费系统的应用，保证了车辆信息的收集、传输效率，在车辆电子标签和外场设备的支持下，实现了车辆收费数据的即时传递，收费站的管理系统则可以以数据为基础进行扣费和图像处理等，这对提升智慧高速公路运营管理效果有一定的积极作用。

4.3.5 智慧调度管理系统

物联网技术在智慧高速公路建设中的应用并不局限于上文中提到的几个方面内容，智慧调度管理系统同样十分重要，其能够在高速公路调度运行工作中发挥重要作用。根据实际应用情况来看，智慧调度管理系统解决了传统调度模式下突发事件无法处理、常规事件应对速度慢的问题，借助物联网技术的信息采集、处理、存储和传输功能，实现了对高速公路运行情况的准确识别，还能够根据系统预案进行即时处理，加快智慧高速公路问题处理速度［7］。

5 结束语

在现代交通运输业建设目标的指导下，我国的智慧高速公路建设已经取得了阶段性成果，一些地区开始在高速公路建设中应用物联网技术，并从根本上提升了救援服务系统、车辆识别与车辆监控系统、电子不停车收费系统、智慧调度管理系统的应用效果。在今后的工作中，技术人员应根据智慧高速公路发展需求，不断探索物联网技术在智慧高速公路建设中的有效应用。