馬亞棟

（山東通維信息工程有限公司，山東 濟(jì)南 250102）

0 引言

《公路“十四五”發(fā)展規(guī)劃》中提出“建設(shè)智慧公路。推動建筑信息模型、路網(wǎng)感知網(wǎng)絡(luò)與公路基礎(chǔ)設(shè)施同步規(guī)劃建設(shè)，加快公路基礎(chǔ)設(shè)施數(shù)字化改造，推進(jìn)公路基礎(chǔ)設(shè)施全要素、全周期數(shù)字化轉(zhuǎn)型發(fā)展，加強重點基礎(chǔ)設(shè)施關(guān)鍵信息的主動安全預(yù)警?！?/p>

目前，很多省份都已經(jīng)發(fā)布了數(shù)字交通“十四五”發(fā)展規(guī)劃，結(jié)合自身的實際情況，提出了數(shù)字交通的發(fā)展目標(biāo)、主要任務(wù)以及重點工程等。在此背景下，加強物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用研究，助力智慧公路建設(shè)有著重要意義。

1 智慧高速公路建設(shè)現(xiàn)狀及問題

如以智慧高速公路建設(shè)來衡量，當(dāng)前高速公路工程多多少少存在著以下問題：（1）感知設(shè)施不足，配置的監(jiān)測設(shè)備智能化和自動化功能不完善，無法滿足日常維護(hù)監(jiān)測需求。（2）聯(lián)網(wǎng)困難。隨著公路建設(shè)里程的不斷增加，高速公路網(wǎng)規(guī)模不斷擴大，?。ㄊ袇^(qū)）之間、路段之間難以實現(xiàn)實時互聯(lián)。（3）服務(wù)設(shè)施水平不高，使得管理維護(hù)的難度增大，也增加了管理維護(hù)成本。（4）公路環(huán)境多變，難以及時通知其他行駛者，做好提前預(yù)警。

智慧高速公路解決方案旨在利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實施干預(yù)，為人們提供更好的上路體驗，并且減少高速公路的日常維護(hù)成本，降低高速安全事故的發(fā)生。

2 智慧高速公路建設(shè)中物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的具體應(yīng)用

2.1 智能交通誘導(dǎo)系統(tǒng)

從智慧高速公路的建設(shè)分析，交通誘導(dǎo)系統(tǒng)是重要的組成部分，具有一定代表性?；谖锫?lián)網(wǎng)技術(shù)的智能交通誘導(dǎo)系統(tǒng)，主要是利用基礎(chǔ)信息平臺，采集相關(guān)信息，包括高速公路狀態(tài)和環(huán)境狀況以及天氣條件等，自動檢測高速公路運行狀況，并通過分析，進(jìn)一步發(fā)揮積極作用。

應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)構(gòu)建的智能交通誘導(dǎo)系統(tǒng)能夠顯著提高高速公路運行狀態(tài)的檢測效率，還可以進(jìn)行信息的綜合化分析，明確相應(yīng)路段的交通運行情況，分析交通流特點。結(jié)合事前編制的應(yīng)急處理方案和措施，采取應(yīng)對和管理措施。在技術(shù)應(yīng)用方面，可顯著提高車輛引導(dǎo)的水平，增強交通誘導(dǎo)的效果。

2.2 智能救援服務(wù)系統(tǒng)

在高速公路運行管理方面，救援服務(wù)十分重要。如果遇到交通事故或者特殊情況，需要救援人員立即到達(dá)現(xiàn)場，做好協(xié)調(diào)處理。但由于天氣、環(huán)境、事故造成的道路不暢等問題，特殊情況下，救援人員難以立即到達(dá)。

采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)構(gòu)建智能救援服務(wù)系統(tǒng)可立即確定交通事故或突發(fā)情況相關(guān)信息，包括位置信息和待救援人員信息等，結(jié)合交通控制系統(tǒng)和應(yīng)急保障系統(tǒng)等系統(tǒng)平臺，能夠為現(xiàn)場救援提供相應(yīng)的數(shù)據(jù)支持與交通協(xié)調(diào)服務(wù)，助力及時有效處理應(yīng)急事件，全面提高高速公路管理水平。采用信息化技術(shù)輔助救援工作，更可提高運營管理效率，減少傷亡人數(shù)，促進(jìn)智慧公路發(fā)展。在智慧公路建設(shè)時，須結(jié)合服務(wù)的實際需求積極引入現(xiàn)代化技術(shù)手段，對救援服務(wù)系統(tǒng)進(jìn)行改造與升級，全面提高服務(wù)水平。

2.3 車輛識別和車輛監(jiān)控系統(tǒng)

在智慧高速運營管理方面，需提供車輛識別與識別監(jiān)控技術(shù)的支持。采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可實現(xiàn)智能化識別和監(jiān)控，助力運營管理的高效化開展，提供多樣化數(shù)據(jù)支持。利用車輛識別系統(tǒng)，能夠助力收費站的高效率運行，妥善解決收費管理難題。借助各類傳感器，實現(xiàn)車輛信息的采集和分析，準(zhǔn)確識別行駛的車輛和?？寇囕v信息，服務(wù)于安全管理。將車輛情況與車牌信息有效聯(lián)系，能夠增強智慧高速公路運行管理的效果。構(gòu)建多功能車輛識別和監(jiān)控系統(tǒng)，進(jìn)而助力車輛全面安全監(jiān)督和管理，確保交通系統(tǒng)的運行安全，助力交通事業(yè)健康發(fā)展。

2.4 智能電子不停車收費系統(tǒng)

高速運營管理中采用的電子不停車收費技術(shù)（ETC）已經(jīng)相對成熟。實際應(yīng)用中，利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)形成路測天線和車載電子標(biāo)簽之間的短程通信渠道，能夠支持駕駛員不停車完成繳費?；谖锫?lián)網(wǎng)的ETC 系統(tǒng)可進(jìn)行車輛信息的高效率收集和傳輸，通過讀取車輛電子標(biāo)簽可以實現(xiàn)車輛數(shù)據(jù)信息的實時化傳遞。此外，利用收費站管理系統(tǒng)將采集的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行分析，還可以實現(xiàn)收費和圖像處理等功能。

2.5 智慧調(diào)度管理系統(tǒng)

從高速公路建設(shè)實際分析，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用較為廣泛。其中，智慧調(diào)度管理系統(tǒng)的應(yīng)用可以助力高速公路調(diào)度運行。

傳統(tǒng)的調(diào)度管理工作主要依賴于人工，而基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智慧調(diào)度系統(tǒng)可解決突發(fā)事件難以處理和常規(guī)事件應(yīng)對效率低等問題。采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的采集、處理和存儲可實現(xiàn)各類運行情況的精準(zhǔn)識別，也可以結(jié)合應(yīng)急預(yù)案完成即時處理，提高問題的處理效率。

2.6 其他應(yīng)用

隨著智慧高速公路的發(fā)展以及人們的多樣化需求，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用將會更加廣泛，能夠推出很多特色服務(wù)，具體內(nèi)容如下。

2.6.1 多功能智慧路燈

智慧路燈系統(tǒng)主要由智慧路燈管理平臺、服務(wù)器、手機終端組成，通過聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)多項功能。

基于智慧高速建設(shè)目標(biāo)，采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)建設(shè)多功能智慧路燈，可實現(xiàn)根據(jù)環(huán)境光照強度調(diào)節(jié)路燈亮度，比傳統(tǒng)路燈更加節(jié)能減排。同時，可通過傳感器進(jìn)行氣象環(huán)境監(jiān)測，提供一定區(qū)域范圍內(nèi)的環(huán)境變化參數(shù)，使行駛者可以更準(zhǔn)確地獲取行駛環(huán)境變化信息。

面向新能源車主，還可以提供快速充電服務(wù)。當(dāng)新能源汽車電量不足以到達(dá)服務(wù)區(qū)充電時，可以通過多功能智慧路燈在指定區(qū)域進(jìn)行臨時快充。

面對復(fù)雜的高速公路事故，如果遇到安全事故無法使用通訊工具進(jìn)行求助，那么可以利用智慧路燈的一鍵報警功能，結(jié)合利用攝像頭遠(yuǎn)程報警，提醒工作人員盤查和援助。

2.6.2 綠化自動灌溉

高速公路面積大，且環(huán)境比較復(fù)雜，雙向行駛公路間通常會設(shè)置綠化帶實現(xiàn)分割防護(hù)。日常維護(hù)也面臨一定的挑戰(zhàn)?；谖锫?lián)網(wǎng)技術(shù)，通過配置土壤水分傳感器裝置，可以實現(xiàn)土壤信息采集，根據(jù)含水量信息判斷是否需要進(jìn)行灌溉。使用聯(lián)動噴淋設(shè)備，可以實現(xiàn)全自動化灌溉維護(hù)，減少人工參與。

在實際應(yīng)用中，可通過如下步驟實現(xiàn)自動灌溉：土壤水分傳感器監(jiān)測到水分?jǐn)?shù)據(jù)后，將數(shù)據(jù)主動上傳，云平臺收到數(shù)據(jù)信息后進(jìn)行分析判斷，將低于水量標(biāo)準(zhǔn)的區(qū)域信號發(fā)送，中控系統(tǒng)收到云平臺指令之后，控制灌溉設(shè)備灌溉。

2.6.3 邊坡預(yù)警

高速公路的行駛環(huán)境通常比較復(fù)雜，部分路段處于不同環(huán)境條件，如所在地發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害，在高速公路上行駛的車輛及人員就可能面臨危險。對高速公路兩側(cè)山坡和橋梁以及隧道等，可通過構(gòu)建地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)，進(jìn)行預(yù)警信息的分析，判斷滑坡體所處狀態(tài)和預(yù)警級別。同時構(gòu)建災(zāi)害聯(lián)動機制，對事故進(jìn)行緊急救助處理。

2.6.4 智慧公廁

高速公路服務(wù)區(qū)可以為出行人員提供便捷服務(wù)，遇到假期時出行人數(shù)激增時，人們對公廁的需求增加，需要解決公廁內(nèi)部清潔和減少公廁外排隊等候等問題。

利用智慧公廁環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，可以實現(xiàn)內(nèi)部環(huán)境全方面監(jiān)測，及時通知維護(hù)人員做好清潔維護(hù)，增強使用者的體驗感。利用廁位引導(dǎo)系統(tǒng)，還可以及時提供準(zhǔn)確的空閑位置信息，減少出行人員自行尋找?guī)坏臅r間，避免人員停留時間過長造成擁堵。

3 智慧高速公路建設(shè)中物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用發(fā)展

3.1 完善國家層面標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范

智慧高速公路建設(shè)目標(biāo)已經(jīng)明確，為更好地推進(jìn)各項建設(shè)工作，需完善國家層面標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，包括內(nèi)涵和等級以及內(nèi)容等，并結(jié)合交通量和路段在路網(wǎng)中的位置等，形成智慧高速公路的建設(shè)方案，提出標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范促進(jìn)智慧高速公路的建設(shè)。與此同時，還要明確智慧高速公路基礎(chǔ)設(shè)施預(yù)留基本要求，例如構(gòu)造物監(jiān)測預(yù)留內(nèi)容和光纜通信管道等，滿足智慧高速公路發(fā)展的需求。結(jié)合車路協(xié)同技術(shù)發(fā)展的需求，制定車聯(lián)網(wǎng)/車路協(xié)同技術(shù)和外部系統(tǒng)或者終端設(shè)備進(jìn)行信息交互規(guī)范，以及車聯(lián)網(wǎng)/車路系統(tǒng)應(yīng)用系統(tǒng)或者平臺相關(guān)規(guī)范等，促進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用，助力智慧高速的建設(shè)。智慧高速的建設(shè)中，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用廣泛，通過各類形式實現(xiàn)技術(shù)應(yīng)用價值，能夠帶給人更多的服務(wù)和體驗。由于不同應(yīng)用模式下，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)揮的作用不同，需結(jié)合高速公路運營管理需求，結(jié)合未來的發(fā)展，圍繞技術(shù)應(yīng)用加快制定相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，促進(jìn)智慧高速公路健康發(fā)展[1]。

3.2 促進(jìn)車路協(xié)同全天候安全通行

從智慧高速的發(fā)展方向來看，主要是全天候通行和高速路的自動駕駛。傳統(tǒng)的高速公路，如果遇到極端天氣，將可能無法通行，影響到交通效率。如何在保證安全的前提下，做到高速公路全天候通行，成為研究的重點難題。

在此問題的解決方案中，車路協(xié)同成為主要討論的方案。通過路側(cè)設(shè)置智能道路設(shè)備，車內(nèi)安裝終端設(shè)備，智能網(wǎng)聯(lián)車輛便可以實現(xiàn)特殊天氣的通行[2]。美國高速公路管理局做過一個預(yù)測，高速公路車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)可以減少接近80%的車輛碰撞事故。

我國第一條智能網(wǎng)聯(lián)重載高速公路位于山西五盂。其在設(shè)計中測試路段覆蓋了隧道、橋梁以及彎道等各類典型高速場景，目的是通過利用車路協(xié)同技術(shù)，進(jìn)一步提高重載貨車運輸效率以及安全運行水平。

未來，車路協(xié)同全天候出行將會成為高速公路的新型服務(wù)。此外，還會逐步實現(xiàn)自動化駕駛。這些都離不開物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的支持，需積極推進(jìn)數(shù)字化基礎(chǔ)的建設(shè)，做好全面部署，保障智慧高速建設(shè)目標(biāo)得以實現(xiàn)[3]。

3.3 多技術(shù)集成應(yīng)用支撐智慧高速建設(shè)

為實現(xiàn)智慧高速公路的智能安全快捷服務(wù)，需要集成應(yīng)用各類技術(shù)，結(jié)合服務(wù)的實際需求，打造相應(yīng)的服務(wù)，滿足人們的多樣化需求。

在智慧交通技術(shù)方面，需積極推動智能駕駛、5G 通信技術(shù)以及物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等的應(yīng)用創(chuàng)新，通過多樣化技術(shù)的集成應(yīng)用支撐智慧高速目標(biāo)的實現(xiàn)[4]。單純依靠某項技術(shù)無法實現(xiàn)智慧高速，需各類技術(shù)融合應(yīng)用，進(jìn)而實現(xiàn)智能安全快捷，因此需要加強物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用創(chuàng)新研究，助力智慧高速建設(shè)。例如，集成應(yīng)用大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、車路協(xié)同等現(xiàn)代化技術(shù)，建設(shè)智慧綜合運營管理平臺，開發(fā)主動交通管控系統(tǒng)、智慧服務(wù)區(qū)等智慧應(yīng)用功能，可有效緩解交通擁堵、對重點車輛跟蹤監(jiān)測、事故風(fēng)險精準(zhǔn)預(yù)測等功能[5]。加強對物聯(lián)網(wǎng)與其他技術(shù)的集成化應(yīng)用研究，提出更多的技術(shù)解決方案，助力智慧高速公路的建設(shè)發(fā)展，創(chuàng)造更多的效益和價值。

4 結(jié)語

綜上所述，智慧高速公路建設(shè)目標(biāo)的實現(xiàn)，離不開物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的支持，此技術(shù)發(fā)揮著重要的作用，因此要高度重視技術(shù)的應(yīng)用研究。文中結(jié)合智慧公路建設(shè)實踐，分析了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用方案，提出了推動物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用策略，以期為相關(guān)人員提供參考借鑒。