李杲嶺　楊宇翔　余佳洋

摘 要：本文提出了智慧公路建設(shè)的總體框架和內(nèi)容，從科學(xué)性、可操作性和準(zhǔn)確性等角度充分發(fā)揮信息化、智能化對交通的引領(lǐng)作用，實(shí)現(xiàn)信息技術(shù)在交通運(yùn)輸運(yùn)行監(jiān)測、行業(yè)管理和社會服務(wù)領(lǐng)域的深度融合與應(yīng)用，以加快交通運(yùn)輸發(fā)展方式的轉(zhuǎn)變。

關(guān)鍵詞：智慧公路；綜合服務(wù)；服務(wù)系統(tǒng)

中圖分類號：U249.1 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1003-5168（2018）05-0100-03

Research on Wisdom Highway Integrated Service System

LI Gaoling 1 YANG Yuxiang 1 YU Jiayang2

（1.Henan Transportation Research Institute Co.， Ltd.， Zhengzhou Henan 40006；2. Beijing University of Technology，Beijing 100124）

Abstract： This paper put forward the overall framework and content of the wisdom highway construction from the scientific， feasibility and accuracy of angle information and intelligence to give full play to leading role of traffic，to achieve the depth of integration and application of information technology in transportation monitoring， industry management and social services， to accelerate the transformation of transportation development mode.

Keywords： wisdom highway；integrated services；service system

交通運(yùn)輸是現(xiàn)代信息技術(shù)應(yīng)用最廣泛的領(lǐng)域之一，信息化是衡量交通運(yùn)輸現(xiàn)代化發(fā)展水平的重要標(biāo)志。智慧交通是經(jīng)濟(jì)發(fā)展新常態(tài)下交通運(yùn)輸現(xiàn)代化的關(guān)鍵所在，是提升交通運(yùn)輸服務(wù)水平的有效途徑。作為智慧交通重要的建設(shè)內(nèi)容，智慧公路是實(shí)現(xiàn)交通運(yùn)輸轉(zhuǎn)型升級的重要保障，是交通運(yùn)輸持續(xù)創(chuàng)新發(fā)展的必由之路[1]。

1 智慧公路綜合服務(wù)系統(tǒng)組成

1.1 總體框架

圍繞“智慧監(jiān)測、智慧管理、智慧服務(wù)”的總體目標(biāo)，通過路網(wǎng)智能監(jiān)測設(shè)備實(shí)時(shí)采集交通數(shù)據(jù)信息，如交通流量、交通視頻等，經(jīng)過預(yù)處理、融合，建成以物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為基礎(chǔ)的路網(wǎng)信息感知系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對路面狀況、氣象能見度等的實(shí)時(shí)監(jiān)測，并基于GIS系統(tǒng)全面掌控路網(wǎng)實(shí)時(shí)交通狀況，實(shí)現(xiàn)公路網(wǎng)絡(luò)智慧監(jiān)測。通過云平臺實(shí)現(xiàn)交通信息數(shù)據(jù)的存儲和查詢，形成一體化的公路資產(chǎn)可視化管理系統(tǒng)、公路業(yè)務(wù)協(xié)同系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)公路網(wǎng)絡(luò)智慧管理。

1.2 系統(tǒng)構(gòu)成

智慧公路綜合服務(wù)系統(tǒng)主要包括“一個平臺”和“六個系統(tǒng)”，其中，“一平臺”即公路信息云平臺，“六系統(tǒng)”主要有路網(wǎng)信息感知系統(tǒng)、公路資產(chǎn)可視化管理系統(tǒng)、公路業(yè)務(wù)協(xié)同系統(tǒng)、智能決策系統(tǒng)、公路出行信息服務(wù)系統(tǒng)和應(yīng)急管理系統(tǒng)?，F(xiàn)在對其系統(tǒng)構(gòu)成進(jìn)行詳細(xì)分析。

1.2.1 公路信息云平臺。通過接入路網(wǎng)動態(tài)感知數(shù)據(jù)和營運(yùn)車輛衛(wèi)星定位等公路管理相關(guān)靜態(tài)、動態(tài)數(shù)據(jù)信息，借助云平臺在穩(wěn)定性等方面的優(yōu)勢，充分發(fā)揮云計(jì)算的分布式等其獨(dú)特的技術(shù)特點(diǎn)，建成集信息存儲、數(shù)據(jù)交換、資源共享、綜合處理及支持服務(wù)于一體的云平臺。

1.2.2 路網(wǎng)信息感知系統(tǒng)。通過重要監(jiān)測點(diǎn)的智能感知設(shè)備布控，建成網(wǎng)絡(luò)化的路網(wǎng)信息感知系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)交通信息“可視、可測、可控”。道路視頻監(jiān)控子系統(tǒng)通過布控監(jiān)控?cái)z像機(jī)，實(shí)時(shí)監(jiān)測道路狀況，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程顯示、存儲、分析視頻現(xiàn)場信息，監(jiān)視道路的交通運(yùn)行狀況，為道路交通、公共安全、應(yīng)急處置等遠(yuǎn)程管理提供輔助手段，為中央控制室值班人員處理交通事故等提供最直接、最直觀的依據(jù)。視頻交通事件檢測子系統(tǒng)通過利用視頻交通事件檢測器分析監(jiān)控?cái)z像機(jī)的視頻影像，實(shí)時(shí)檢測駛出道路、逆行等安全事件；檢測及統(tǒng)計(jì)交通流量參數(shù)，如車流量、車速等。交通氣象監(jiān)測子系統(tǒng)通過監(jiān)測站點(diǎn)對采集的氣象數(shù)據(jù)進(jìn)行處理并分析判斷，即時(shí)上報(bào)交通管理中心，再通過與系統(tǒng)用戶的互聯(lián)互通來提供信息支持。交通情況調(diào)查子系統(tǒng)是根據(jù)交通運(yùn)輸部關(guān)于交通量調(diào)查設(shè)備的技術(shù)要求進(jìn)行性能標(biāo)定，構(gòu)建公路交通情況調(diào)查的系統(tǒng)。采集斷面流量等信息，實(shí)時(shí)監(jiān)測，構(gòu)建全程斷面交通量檢測系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)低成本、高可靠的交通信息采集，為智慧公路的規(guī)劃、決策、建設(shè)及養(yǎng)護(hù)管理等提供重要的決策依據(jù)。基礎(chǔ)設(shè)施結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測子系統(tǒng)是在重點(diǎn)橋梁、隧道、邊坡等重要設(shè)施上安裝結(jié)構(gòu)健康傳感器，實(shí)時(shí)監(jiān)測設(shè)施的環(huán)境狀況等指標(biāo)，從而實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)健康狀況智能評估。

1.2.3 公路資產(chǎn)可視化管理系統(tǒng)。道路資產(chǎn)管理核心是通過經(jīng)濟(jì)有效的管理、計(jì)劃和資源分配決策，為監(jiān)測道路運(yùn)輸系統(tǒng)、優(yōu)化道路維護(hù)提供一個堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)；通過三維仿真模擬的表現(xiàn)方式，建設(shè)公路資產(chǎn)可視化管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)道路基礎(chǔ)設(shè)施和資產(chǎn)設(shè)備數(shù)字化。公路資產(chǎn)可視化管理系統(tǒng)主要包括道路基礎(chǔ)設(shè)施可視化管理子系統(tǒng)和資產(chǎn)設(shè)備可視化管理子系統(tǒng)。

1.2.4 公路業(yè)務(wù)協(xié)同系統(tǒng)。整合各信息系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一入口、單點(diǎn)登錄，一次登錄便可在統(tǒng)一的平臺和界面中獲得所有信息、完成所有業(yè)務(wù)，并實(shí)現(xiàn)跨部門、跨區(qū)域協(xié)同工作。公路業(yè)務(wù)協(xié)同系統(tǒng)主要包括辦公自動化子系統(tǒng)、干線公路養(yǎng)護(hù)管理子系統(tǒng)、公路計(jì)劃工作管理子系統(tǒng)、公路信息管理子系統(tǒng)和無人機(jī)巡線子系統(tǒng)，各個子系統(tǒng)的特點(diǎn)對比見表1。

1.2.5 智能決策系統(tǒng)。應(yīng)用交通流理論等交通工程學(xué)知識建立以知識庫為主導(dǎo)的交通狀態(tài)模型庫，實(shí)現(xiàn)交通基礎(chǔ)設(shè)計(jì)和交通流的采集與融合處理，自動形成各項(xiàng)路網(wǎng)分析評價(jià)報(bào)表，深度挖掘潛在的運(yùn)行規(guī)律，并對服務(wù)系統(tǒng)的發(fā)展規(guī)律進(jìn)行預(yù)測。

1.2.5.1 公路投資計(jì)劃子系統(tǒng)。在道路結(jié)構(gòu)、交通軸載等數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，根據(jù)各路段的路面、橋梁狀況、建設(shè)和養(yǎng)護(hù)歷史及公路通行流量等，分析和預(yù)測其未來的發(fā)展；依據(jù)所能獲得的養(yǎng)護(hù)資金，確定養(yǎng)護(hù)工程項(xiàng)目，制訂完整的公路養(yǎng)護(hù)計(jì)劃，使公路在使用年限內(nèi)經(jīng)常保持完好狀態(tài)；并有計(jì)劃地改善公路的技術(shù)指標(biāo)，以提高公路的服務(wù)質(zhì)量，最大限度地發(fā)揮公路的運(yùn)輸經(jīng)濟(jì)效益。

1.2.5.2 交通需求預(yù)測子系統(tǒng)。接入交通情況調(diào)查設(shè)備和視頻交通事件檢測設(shè)備采集的交通流量數(shù)據(jù)，構(gòu)建交通需求預(yù)測理論模型，預(yù)測未來一段時(shí)期路段交通流量，為智能行車誘導(dǎo)和公路網(wǎng)絡(luò)建設(shè)規(guī)劃提供決策依據(jù)。

1.2.6 公路出行信息服務(wù)系統(tǒng)。以移動辦公、無線數(shù)據(jù)通信和全球定位技術(shù)為基礎(chǔ)，以動態(tài)交通流信息為主要應(yīng)用內(nèi)容，為社會公眾出行提供綜合信息服務(wù)。系統(tǒng)利用無線數(shù)據(jù)通信通過交通廣播等方式向社會公眾提供實(shí)時(shí)交通信息，誘導(dǎo)公眾選擇最優(yōu)出行路徑，縮短出行人員旅途距離和時(shí)間，引導(dǎo)公眾高效、便捷、舒適地出行，最大限度地降低能源消耗和廢氣排放。

1.2.6.1 出行信息內(nèi)容管理子系統(tǒng)。該子系統(tǒng)主要有以下功能：①道路網(wǎng)絡(luò)及交通設(shè)施的電子地圖查詢?yōu)g覽功能；②交通信息檢索功能；③出行路徑查詢；④交通旅游；⑤交通信息個性化定制。

1.2.6.2 出行信息發(fā)布子系統(tǒng)。該子系統(tǒng)主要有以下功能：①網(wǎng)絡(luò)信息服務(wù)；②媒體信息服務(wù)；③路側(cè)設(shè)備信息服務(wù)。

1.2.6.3 公路霧區(qū)智能行車誘導(dǎo)子系統(tǒng)。該子系統(tǒng)結(jié)合現(xiàn)代多種道路環(huán)境監(jiān)控設(shè)備，對交通和道路氣象環(huán)境進(jìn)行監(jiān)控。利用入侵探測技術(shù)對駛?cè)腱F區(qū)的車輛作為移動物體進(jìn)行自動識別，以能見度檢測儀的數(shù)值來控制公路側(cè)邊的動態(tài)節(jié)點(diǎn)探測器運(yùn)行數(shù)量，探測器控制雙色誘導(dǎo)標(biāo)志顏色轉(zhuǎn)換，形成前后車輛需要保持的安全行車距離，對車輛行進(jìn)實(shí)行智能誘導(dǎo)。在采取對霧區(qū)的車流量管理和車距控制的措施后，車輛可以在不封道的情況下安全行駛。

1.2.7 應(yīng)急管理系統(tǒng)。在已有應(yīng)急指揮和處置系統(tǒng)基礎(chǔ)上，提升其功能、性能，打造集多項(xiàng)安全預(yù)警功能于一身的應(yīng)急指揮調(diào)度和處置系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)緊急事件下的快速響應(yīng)和科學(xué)處置。

1.2.7.1 應(yīng)急輔助決策子系統(tǒng)。在公路突發(fā)事件出現(xiàn)時(shí)，該子系統(tǒng)可預(yù)測事件發(fā)展態(tài)勢，在保證應(yīng)急救援過程時(shí)效性，并滿足最低成本要求的基礎(chǔ)上，提出了多個因素決定的多個目標(biāo)函數(shù)，得到不同情況影響下的事故緊急救援資源優(yōu)化模型，自動生成應(yīng)急處置方案，為動態(tài)調(diào)整處置方案提供參考。

1.2.7.2 應(yīng)急指揮調(diào)度子系統(tǒng)。該子系統(tǒng)以保證在出現(xiàn)特殊情況時(shí)可以采取適當(dāng)應(yīng)急措施，積極、快速、有序地處理各類事件，保障公路的正常、安全運(yùn)行，并逐步實(shí)現(xiàn)應(yīng)急指揮、應(yīng)急資源和應(yīng)急過程等信息化管理。保證事故發(fā)生時(shí)能夠及時(shí)與交警、公共媒體、氣象、路政等部門互通信息，以便能及時(shí)得到相關(guān)部門的協(xié)助，為應(yīng)急指揮和調(diào)度提供支撐。

1.2.7.3 應(yīng)急處置評估子系統(tǒng)。通過對應(yīng)急處置過程信息的記錄，實(shí)現(xiàn)對事件本身及其應(yīng)急處置效果的分析和評估。該子系統(tǒng)主要具有監(jiān)測預(yù)警能力和應(yīng)急處置與救援能力等。應(yīng)急處理的核心是對受災(zāi)區(qū)域人和物資的搶救，同時(shí)還應(yīng)評估對獲救人員物資的投入比例，為以后科學(xué)有效的救援提供參考。同時(shí)，應(yīng)準(zhǔn)確無誤地發(fā)布相應(yīng)的應(yīng)急處理和災(zāi)區(qū)信息，以實(shí)現(xiàn)在最短時(shí)間恢復(fù)公路交通秩序。

2 智慧公路綜合服務(wù)系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)

2.1 信息云平臺技術(shù)

云平臺以數(shù)據(jù)為中心，以虛擬化和調(diào)度技術(shù)為手段來整合和調(diào)配分布在網(wǎng)絡(luò)上的大量服務(wù)器集群以及其他網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的處理能力，并利用面向服務(wù)架構(gòu)（SOA）為用戶提供各種安全、可靠、高效、便捷的應(yīng)用數(shù)據(jù)服務(wù)。

2.2 路網(wǎng)信息感知技術(shù)

2.2.1 智能視頻監(jiān)控技術(shù)。智能視頻監(jiān)控技術(shù)主要包括視頻傳輸、高清視頻信號壓縮編碼和電子顯示屏，每種技術(shù)又分為不同的小類，具體見表2。

2.2.2 視頻交通事件檢測技術(shù)。由于模式識別、圖像處理、計(jì)算機(jī)視覺及人工智能等技術(shù)的快速發(fā)展，因此，國外開展交通事件的視頻技術(shù)研究較早，技術(shù)也比較成熟。目前，國外已經(jīng)研究出多種交通事件視頻檢測系統(tǒng)，如Autoscope、Traficon等。

2.2.3 交通氣象監(jiān)測技術(shù)。常見的公路環(huán)境氣象監(jiān)測主要包括風(fēng)速、風(fēng)向等氣象要素。每一氣象要素均會對公路路面的氣象狀況產(chǎn)生影響。交通氣象監(jiān)測的關(guān)鍵技術(shù)包括：風(fēng)速風(fēng)向測量技術(shù)、溫濕度測量技術(shù)、能見度測量技術(shù)、降水測量技術(shù)和氣壓及光強(qiáng)測量技術(shù)。

2.2.4 交通信息采集技術(shù)。路網(wǎng)交通信息采集主要依靠道路兩側(cè)的傳感器來實(shí)現(xiàn)。交通信息采集技術(shù)主要包括：磁頻采集技術(shù)、波頻采集技術(shù)、視頻采集技術(shù)、基于全球定位的采集技術(shù)和激光式交通情況調(diào)查系統(tǒng)。

3 結(jié)語

智慧服務(wù)在數(shù)據(jù)挖掘和分析的基礎(chǔ)上，融合分析各渠道數(shù)據(jù)，開發(fā)創(chuàng)新型智能決策系統(tǒng)、公路出行信息服務(wù)系統(tǒng)和應(yīng)急管理系統(tǒng)，通過交通廣播、專用通信、網(wǎng)絡(luò)發(fā)布等方式為相關(guān)用戶提供點(diǎn)對面和點(diǎn)對點(diǎn)的多維度、個性化的定制服務(wù)。

參考文獻(xiàn)：

[1]肖冬榮.智能化車輛-高速公路系統(tǒng)決策模型分析[J].武漢理工大學(xué)學(xué)報(bào)（交通科學(xué)與工程版），1996（3）：295-300.