作者簡(jiǎn)介：周永明（1979— ），工程師，研究方向：高速公路。

摘要：文章以智慧交通為研究背景，提出高速公路快速綜合應(yīng)急指揮調(diào)度系統(tǒng)研究，并通過(guò)仿真測(cè)試，驗(yàn)證了該系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案的可靠性。利用該系統(tǒng)可快速確定交通應(yīng)急事件具體位置，同時(shí)合理調(diào)度救援資源，為高速公路應(yīng)急救援工作提供便利。

關(guān)鍵詞：智慧交通;指揮調(diào)度;應(yīng)急救援

中國(guó)分類(lèi)號(hào)：U412.36+6A501834

0 引言

為了給予廣大群眾一個(gè)安全的出行環(huán)境，需要構(gòu)建一套應(yīng)急指揮調(diào)度系統(tǒng)，并利用該系統(tǒng)快速發(fā)現(xiàn)交通安全事故，合理安排救援資源調(diào)度，從而達(dá)到爭(zhēng)取更多救援時(shí)間的目的[1]。目前，關(guān)于應(yīng)急指揮調(diào)度系統(tǒng)的研究較少，當(dāng)前研發(fā)出的系統(tǒng)定位精準(zhǔn)度存在較大提升空間，而采用固定角度拍攝方式采集信息，易導(dǎo)致信息不全面[2-3]。另外，大部分系統(tǒng)不支持向用戶手機(jī)發(fā)送公路狀況消息，限制了應(yīng)急指揮通信方式[4]。為了彌補(bǔ)這些不足，本文提出智慧交通開(kāi)發(fā)思想，設(shè)計(jì)一套新的高速公路快速綜合應(yīng)急指揮調(diào)度系統(tǒng)。

1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)選取北斗技術(shù)作為定位指揮工具，借助手機(jī)信息服務(wù)平臺(tái)，建立用戶手機(jī)與監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)的通信連接。另外，利用無(wú)人機(jī)拍攝現(xiàn)場(chǎng)圖像信息，拍攝無(wú)死角，可以根據(jù)監(jiān)控需求調(diào)整無(wú)人機(jī)的飛行高度和攝像頭角度[5]。如圖1所示為系統(tǒng)總體架構(gòu)。

該系統(tǒng)主要由監(jiān)控中心計(jì)算機(jī)、服務(wù)器、信號(hào)塔、用戶手機(jī)、無(wú)人機(jī)系統(tǒng)、北斗系統(tǒng)組成，利用無(wú)人機(jī)系統(tǒng)和北斗系統(tǒng)，采集高速公路車(chē)輛信息，將這些信息發(fā)送至系統(tǒng)服務(wù)器，再由服務(wù)器同時(shí)向監(jiān)控中心和用戶手機(jī)發(fā)送相關(guān)消息，從而大大提高了系統(tǒng)通信效率，為交通應(yīng)急指揮調(diào)度提供了便利條件。

2 系統(tǒng)功能模塊設(shè)計(jì)

2.1 無(wú)人機(jī)拍攝功能

本系統(tǒng)利用無(wú)人機(jī)作為公路交通現(xiàn)場(chǎng)狀況信息采集工具，利用該工具拍攝視頻和照片，作為交通應(yīng)急指揮調(diào)度參考依據(jù)。本系統(tǒng)應(yīng)用的無(wú)人機(jī)拍攝照片清晰度支持高清，可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)公路布設(shè)情況，調(diào)整無(wú)人機(jī)飛行高度和攝像頭拍攝角度，實(shí)時(shí)采集事件現(xiàn)場(chǎng)圖像信息。為了便于指揮調(diào)度和無(wú)人機(jī)拍攝的操控設(shè)置兩種模式，分別是手機(jī)通信指揮調(diào)度和監(jiān)控中心指揮調(diào)度。

（1）手機(jī)通信指揮調(diào)度。以用戶手機(jī)作為指揮調(diào)度工具，信息通過(guò)信號(hào)塔發(fā)送給用戶手機(jī)，指揮調(diào)度人員根據(jù)接收到的信息，查詢當(dāng)前救援資源空閑情況，就近調(diào)度，從而為現(xiàn)場(chǎng)事故處理爭(zhēng)取更多時(shí)間。一般情況下，手機(jī)通信調(diào)度配合監(jiān)控中心指揮調(diào)度，作為輔助工具，當(dāng)監(jiān)控中心尚未給出調(diào)度方案時(shí)，管理人員手機(jī)接收到信息后，第一時(shí)間設(shè)計(jì)調(diào)度方案[6]。

（2）監(jiān)控中心指揮調(diào)度。以調(diào)度中心計(jì)算機(jī)作為指揮調(diào)度工具，管理人員在計(jì)算機(jī)操作界面查看到信息后，根據(jù)資源閑置情況，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)具體狀況，合理調(diào)配救援和危險(xiǎn)品處理資源。

所有調(diào)度工作都會(huì)上傳至管理中心，不會(huì)出現(xiàn)資源重復(fù)利用情況。監(jiān)控中心與手機(jī)同時(shí)操控，一旦調(diào)度命令下達(dá)，即刻實(shí)施，以此提高現(xiàn)場(chǎng)處理效率。

2.2 重點(diǎn)營(yíng)運(yùn)車(chē)輛感知與危險(xiǎn)品監(jiān)測(cè)功能

該項(xiàng)功能具有針對(duì)性監(jiān)控作用，按照車(chē)輛類(lèi)別和體積大小不同，篩選重點(diǎn)應(yīng)急監(jiān)控對(duì)象。本次開(kāi)發(fā)的系統(tǒng)以貨車(chē)、客車(chē)作為重點(diǎn)監(jiān)測(cè)對(duì)象，對(duì)車(chē)輛危險(xiǎn)品進(jìn)行重點(diǎn)排查。當(dāng)車(chē)輛通過(guò)安檢路段時(shí)，限定車(chē)輛通行道路，對(duì)于客車(chē)和貨車(chē)的通行道路，下調(diào)通行速度，為危險(xiǎn)品監(jiān)測(cè)預(yù)留足夠時(shí)間。設(shè)備感知車(chē)輛后開(kāi)始監(jiān)測(cè)，如果監(jiān)測(cè)到危險(xiǎn)品，則立即向用戶手機(jī)和監(jiān)控中心發(fā)送消息[7]。

2.3 移動(dòng)應(yīng)急指揮功能

本系統(tǒng)的移動(dòng)應(yīng)急指揮功能開(kāi)發(fā)，是對(duì)車(chē)輛進(jìn)行改造，實(shí)現(xiàn)指揮車(chē)與調(diào)度中心的通信連接，根據(jù)下達(dá)的調(diào)度任務(wù)，完成相關(guān)應(yīng)急工作。為了保證通信質(zhì)量，本系統(tǒng)對(duì)指揮調(diào)度車(chē)通訊傳輸方式進(jìn)行了設(shè)置，通過(guò)改造車(chē)輛結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)車(chē)輛與用戶手機(jī)、監(jiān)控中心的通信連接，從而做好應(yīng)急救援/應(yīng)急處理配合工作。根據(jù)調(diào)度要求，快速將資源運(yùn)輸至現(xiàn)場(chǎng)，從而實(shí)現(xiàn)移動(dòng)應(yīng)急指揮。本系統(tǒng)以小型車(chē)和中型客車(chē)作為指揮車(chē)，具體通信配備如下。

（1）中型客車(chē)通信配備：雙向2 M規(guī)格CSAT通信、5G公共移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)、衛(wèi)星定位、超短波通信、對(duì)空通信。

（2）小型車(chē)通信配備：5G公共移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)、衛(wèi)星定位、超短波通信。

2.4 救援養(yǎng)護(hù)車(chē)輛調(diào)度功能

本系統(tǒng)救援車(chē)輛接收到監(jiān)控中心或者用戶手機(jī)下達(dá)的救援/應(yīng)急處理命令以后，從北斗系統(tǒng)中獲取定位信息，從而確定被救援/應(yīng)急處理位置信息。根據(jù)實(shí)際情況，完成相關(guān)車(chē)輛調(diào)度和救援處理任務(wù)。如圖2所示為救援養(yǎng)護(hù)車(chē)輛調(diào)度子系統(tǒng)拓?fù)鋱D。

在圖2中，應(yīng)急救援車(chē)輛借助信號(hào)塔與監(jiān)控中心和其他管理人員用戶手機(jī)取得實(shí)時(shí)通信連接，將救援調(diào)度情況及時(shí)反饋給監(jiān)控中心和其他管理人員用戶手機(jī)。由于應(yīng)急事故存在變化特性，所以每一時(shí)段的變化，都會(huì)影響上一次應(yīng)急任務(wù)方案的作用發(fā)揮，不利于現(xiàn)場(chǎng)救援/應(yīng)急處理工作的開(kāi)展。由此，本系統(tǒng)將此情況考慮在其中，在車(chē)輛調(diào)度子系統(tǒng)中添加了雙向通信功能，并將北斗系統(tǒng)直接與應(yīng)急救援車(chē)輛通信設(shè)備連接，直接為救援車(chē)輛提供相關(guān)定位信息，以便調(diào)度人員查詢。

3 系統(tǒng)軟件平臺(tái)開(kāi)發(fā)

3.1 平臺(tái)主要功能

本系統(tǒng)利用北斗技術(shù)軟件開(kāi)發(fā)工具，借助互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境，開(kāi)發(fā)一套應(yīng)急指揮調(diào)度軟件平臺(tái)。為了給予用戶更多便利，本系統(tǒng)在定位救援位置的同時(shí)，增加了路況判斷、分流預(yù)案、應(yīng)急救援指揮、遠(yuǎn)程通信等功能。以下為系統(tǒng)軟件核心功能：

（1）路況判斷。利用數(shù)據(jù)庫(kù)創(chuàng)建路況類(lèi)型，每一種路況對(duì)應(yīng)一套應(yīng)急調(diào)度方案。

（2）分流預(yù)案。為了加快應(yīng)急調(diào)度，按照案件情況不同，設(shè)計(jì)不同調(diào)度處理方案。對(duì)于數(shù)據(jù)庫(kù)不存在的案件，討論后生成調(diào)度方案。

（3）應(yīng)急救援指揮。當(dāng)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)到現(xiàn)場(chǎng)需要應(yīng)急處理時(shí)，借助基站同時(shí)向用戶手機(jī)和監(jiān)控中心分別發(fā)送消息，以此提高事件處理效率。

（4）遠(yuǎn)程通信。本系統(tǒng)與手機(jī)APP對(duì)接，為調(diào)度工作開(kāi)展提供了便利條件。為了保證信息時(shí)效性，每間隔10 s系統(tǒng)自動(dòng)更新信息。如果用戶正在使用APP，支持手動(dòng)立即更新。

3.2 平臺(tái)應(yīng)急聯(lián)動(dòng)與處理

3.2.1 平臺(tái)應(yīng)急聯(lián)動(dòng)指揮調(diào)度流程

（1）第一步：無(wú)人機(jī)系統(tǒng)將采集到的圖像信息發(fā)送給移動(dòng)應(yīng)急指揮平臺(tái)，包括用戶手機(jī)和監(jiān)控中心。

（2）第二步：對(duì)視頻圖像進(jìn)行處理，確定準(zhǔn)確位置信息，同時(shí)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)狀況進(jìn)行判斷，從中挖掘危險(xiǎn)物品、安全事故等重要信息。

（3）第三步：監(jiān)控中心將篩選到的重要信息輸入調(diào)度軟件，查詢當(dāng)前救援資源空閑情況，根據(jù)事故位置信息進(jìn)行匹配，生成調(diào)度任務(wù)。

（4）第四步：將調(diào)度任務(wù)發(fā)送給匹配到的調(diào)度車(chē)輛，完成救援處理。

3.2.2 平臺(tái)應(yīng)急處理

平臺(tái)應(yīng)急處理功能的開(kāi)發(fā)，主要是根據(jù)收集到的信息，下發(fā)應(yīng)急調(diào)度命令。按照設(shè)定的條件，判斷當(dāng)前應(yīng)急處理資源需求，而后利用北斗系統(tǒng)定位，找到定位周?chē)仍Y源，就近下達(dá)資源調(diào)度命令。調(diào)度資源的分配對(duì)平臺(tái)應(yīng)急處理功效的發(fā)揮影響較大，所以必須保證資源調(diào)配合理性。本系統(tǒng)增加了資源分配檢驗(yàn)功能，生成資源調(diào)度命令后，遍歷資源庫(kù)，檢驗(yàn)當(dāng)前需要調(diào)度的資源是否處于空閑狀態(tài)，如果均處于空閑狀態(tài)，則下達(dá)調(diào)度命令，反之，重新匹配。

4 系統(tǒng)測(cè)試分析

本次測(cè)試主要對(duì)系統(tǒng)的交通事故定位/危險(xiǎn)品定位精準(zhǔn)度、調(diào)度指揮中心接收信息時(shí)效性、用戶手機(jī)接收信息時(shí)效性、應(yīng)急救援資源調(diào)配合理性進(jìn)行測(cè)試。關(guān)于系統(tǒng)測(cè)試工作的開(kāi)展，通過(guò)建立仿真測(cè)試環(huán)境，模擬不同高速公路突發(fā)狀況，測(cè)試系統(tǒng)應(yīng)急功能。如表1所示為系統(tǒng)功能測(cè)試結(jié)果。

由表1中的統(tǒng)計(jì)結(jié)果可知，本系統(tǒng)能夠較為精準(zhǔn)確定危險(xiǎn)品和交通事故位置。以往定位精度在85%左右，本系統(tǒng)定位精度在94%左右，明顯地提升了定位精準(zhǔn)度。監(jiān)控指揮中心收到信息的時(shí)效性和用戶手機(jī)收到信息的時(shí)效性都很高，延時(shí)控制在0.05 s之內(nèi)，延時(shí)過(guò)短，可以忽略不計(jì)，由此能夠?yàn)閼?yīng)急指揮調(diào)度提供時(shí)效性較高的現(xiàn)場(chǎng)狀況信息。從模擬結(jié)果來(lái)看，本系統(tǒng)有助于應(yīng)急指揮調(diào)度工作的開(kāi)展，且應(yīng)急資源分配較為合理。

5 結(jié)語(yǔ)

本文建立在智慧交通時(shí)代背景下，圍繞高速公路突發(fā)事件/危險(xiǎn)品運(yùn)輸問(wèn)題處理展開(kāi)探究，選取無(wú)線通信技術(shù)、北斗定位技術(shù)、無(wú)人機(jī)拍攝技術(shù)作為系統(tǒng)開(kāi)發(fā)核心技術(shù)，提出一種新的高速公路快速綜合應(yīng)急指揮調(diào)度系統(tǒng)。該系統(tǒng)利用無(wú)人機(jī)和相關(guān)輔助設(shè)備拍攝現(xiàn)場(chǎng)路況信息，作為應(yīng)急救援處理判斷依據(jù)，通過(guò)北斗系統(tǒng)定位，下達(dá)救援資源調(diào)度任務(wù)。仿真測(cè)試結(jié)果顯示，本系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確確定應(yīng)急處理位置，信息傳輸時(shí)效性較強(qiáng)，且能合理調(diào)配資源。

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