智慧公路綜合服務系統研究

李杲嶺　楊宇翔　余佳洋

摘 要：本文提出了智慧公路建設的總體框架和內容，從科學性、可操作性和準確性等角度充分發揮信息化、智能化對交通的引領作用，實現信息技術在交通運輸運行監測、行業管理和社會服務領域的深度融合與應用，以加快交通運輸發展方式的轉變。

關鍵詞：智慧公路；綜合服務；服務系統

中圖分類號：U249.1 文獻標識碼：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

交通運輸是現代信息技術應用最廣泛的領域之一，信息化是衡量交通運輸現代化發展水平的重要標志。智慧交通是經濟發展新常態下交通運輸現代化的關鍵所在，是提升交通運輸服務水平的有效途徑。作為智慧交通重要的建設內容，智慧公路是實現交通運輸轉型升級的重要保障，是交通運輸持續創新發展的必由之路[1]。

1 智慧公路綜合服務系統組成

1.1 總體框架

圍繞“智慧監測、智慧管理、智慧服務”的總體目標，通過路網智能監測設備實時采集交通數據信息，如交通流量、交通視頻等，經過預處理、融合，建成以物聯網技術為基礎的路網信息感知系統，實現對路面狀況、氣象能見度等的實時監測，并基于GIS系統全面掌控路網實時交通狀況，實現公路網絡智慧監測。通過云平臺實現交通信息數據的存儲和查詢，形成一體化的公路資產可視化管理系統、公路業務協同系統，實現公路網絡智慧管理。

1.2 系統構成

智慧公路綜合服務系統主要包括“一個平臺”和“六個系統”，其中，“一平臺”即公路信息云平臺，“六系統”主要有路網信息感知系統、公路資產可視化管理系統、公路業務協同系統、智能決策系統、公路出行信息服務系統和應急管理系統?，F在對其系統構成進行詳細分析。

1.2.1 公路信息云平臺。通過接入路網動態感知數據和營運車輛衛星定位等公路管理相關靜態、動態數據信息，借助云平臺在穩定性等方面的優勢，充分發揮云計算的分布式等其獨特的技術特點，建成集信息存儲、數據交換、資源共享、綜合處理及支持服務于一體的云平臺。

1.2.2 路網信息感知系統。通過重要監測點的智能感知設備布控，建成網絡化的路網信息感知系統，實現交通信息“可視、可測、可控”。道路視頻監控子系統通過布控監控攝像機，實時監測道路狀況，可實現遠程顯示、存儲、分析視頻現場信息，監視道路的交通運行狀況，為道路交通、公共安全、應急處置等遠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。視頻交通事件檢測子系統通過利用視頻交通事件檢測器分析監控攝像機的視頻影像，實時檢測駛出道路、逆行等安全事件；檢測及統計交通流量參數，如車流量、車速等。交通氣象監測子系統通過監測站點對采集的氣象數據進行處理并分析判斷，即時上報交通管理中心，再通過與系統用戶的互聯互通來提供信息支持。交通情況調查子系統是根據交通運輸部關于交通量調查設備的技術要求進行性能標定，構建公路交通情況調查的系統。采集斷面流量等信息，實時監測，構建全程斷面交通量檢測系統，可實現低成本、高可靠的交通信息采集，為智慧公路的規劃、決策、建設及養護管理等提供重要的決策依據?；A設施結構健康監測子系統是在重點橋梁、隧道、邊坡等重要設施上安裝結構健康傳感器，實時監測設施的環境狀況等指標，從而實現結構健康狀況智能評估。

1.2.3 公路資產可視化管理系統。道路資產管理核心是通過經濟有效的管理、計劃和資源分配決策，為監測道路運輸系統、優化道路維護提供一個堅實的基礎；通過三維仿真模擬的表現方式，建設公路資產可視化管理系統，實現道路基礎設施和資產設備數字化。公路資產可視化管理系統主要包括道路基礎設施可視化管理子系統和資產設備可視化管理子系統。

1.2.4 公路業務協同系統。整合各信息系統，實現統一入口、單點登錄，一次登錄便可在統一的平臺和界面中獲得所有信息、完成所有業務，并實現跨部門、跨區域協同工作。公路業務協同系統主要包括辦公自動化子系統、干線公路養護管理子系統、公路計劃工作管理子系統、公路信息管理子系統和無人機巡線子系統，各個子系統的特點對比見表1。

1.2.5 智能決策系統。應用交通流理論等交通工程學知識建立以知識庫為主導的交通狀態模型庫，實現交通基礎設計和交通流的采集與融合處理，自動形成各項路網分析評價報表，深度挖掘潛在的運行規律，并對服務系統的發展規律進行預測。

1.2.5.1 公路投資計劃子系統。在道路結構、交通軸載等數據的基礎上，根據各路段的路面、橋梁狀況、建設和養護歷史及公路通行流量等，分析和預測其未來的發展；依據所能獲得的養護資金，確定養護工程項目，制訂完整的公路養護計劃，使公路在使用年限內經常保持完好狀態；并有計劃地改善公路的技術指標，以提高公路的服務質量，最大限度地發揮公路的運輸經濟效益。

1.2.5.2 交通需求預測子系統。接入交通情況調查設備和視頻交通事件檢測設備采集的交通流量數據，構建交通需求預測理論模型，預測未來一段時期路段交通流量，為智能行車誘導和公路網絡建設規劃提供決策依據。

1.2.6 公路出行信息服務系統。以移動辦公、無線數據通信和全球定位技術為基礎，以動態交通流信息為主要應用內容，為社會公眾出行提供綜合信息服務。系統利用無線數據通信通過交通廣播等方式向社會公眾提供實時交通信息，誘導公眾選擇最優出行路徑，縮短出行人員旅途距離和時間，引導公眾高效、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 出行信息內容管理子系統。該子系統主要有以下功能：①道路網絡及交通設施的電子地圖查詢瀏覽功能；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 出行信息發布子系統。該子系統主要有以下功能：①網絡信息服務；②媒體信息服務；③路側設備信息服務。

1.2.6.3 公路霧區智能行車誘導子系統。該子系統結合現代多種道路環境監控設備，對交通和道路氣象環境進行監控。利用入侵探測技術對駛入霧區的車輛作為移動物體進行自動識別，以能見度檢測儀的數值來控制公路側邊的動態節點探測器運行數量，探測器控制雙色誘導標志顏色轉換，形成前后車輛需要保持的安全行車距離，對車輛行進實行智能誘導。在采取對霧區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 應急管理系統。在已有應急指揮和處置系統基礎上，提升其功能、性能，打造集多項安全預警功能于一身的應急指揮調度和處置系統，實現緊急事件下的快速響應和科學處置。

1.2.7.1 應急輔助決策子系統。在公路突發事件出現時，該子系統可預測事件發展態勢，在保證應急救援過程時效性，并滿足最低成本要求的基礎上，提出了多個因素決定的多個目標函數，得到不同情況影響下的事故緊急救援資源優化模型，自動生成應急處置方案，為動態調整處置方案提供參考。

1.2.7.2 應急指揮調度子系統。該子系統以保證在出現特殊情況時可以采取適當應急措施，積極、快速、有序地處理各類事件，保障公路的正常、安全運行，并逐步實現應急指揮、應急資源和應急過程等信息化管理。保證事故發生時能夠及時與交警、公共媒體、氣象、路政等部門互通信息，以便能及時得到相關部門的協助，為應急指揮和調度提供支撐。

1.2.7.3 應急處置評估子系統。通過對應急處置過程信息的記錄，實現對事件本身及其應急處置效果的分析和評估。該子系統主要具有監測預警能力和應急處置與救援能力等。應急處理的核心是對受災區域人和物資的搶救，同時還應評估對獲救人員物資的投入比例，為以后科學有效的救援提供參考。同時，應準確無誤地發布相應的應急處理和災區信息，以實現在最短時間恢復公路交通秩序。

2 智慧公路綜合服務系統的關鍵技術

2.1 信息云平臺技術

云平臺以數據為中心，以虛擬化和調度技術為手段來整合和調配分布在網絡上的大量服務器集群以及其他網絡設備的處理能力，并利用面向服務架構（SOA）為用戶提供各種安全、可靠、高效、便捷的應用數據服務。

2.2 路網信息感知技術

2.2.1 智能視頻監控技術。智能視頻監控技術主要包括視頻傳輸、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。由于模式識別、圖像處理、計算機視覺及人工智能等技術的快速發展，因此，國外開展交通事件的視頻技術研究較早，技術也比較成熟。目前，國外已經研究出多種交通事件視頻檢測系統，如Autoscope、Traficon等。

2.2.3 交通氣象監測技術。常見的公路環境氣象監測主要包括風速、風向等氣象要素。每一氣象要素均會對公路路面的氣象狀況產生影響。交通氣象監測的關鍵技術包括：風速風向測量技術、溫濕度測量技術、能見度測量技術、降水測量技術和氣壓及光強測量技術。

2.2.4 交通信息采集技術。路網交通信息采集主要依靠道路兩側的傳感器來實現。交通信息采集技術主要包括：磁頻采集技術、波頻采集技術、視頻采集技術、基于全球定位的采集技術和激光式交通情況調查系統。

3 結語

智慧服務在數據挖掘和分析的基礎上，融合分析各渠道數據，開發創新型智能決策系統、公路出行信息服務系統和應急管理系統，通過交通廣播、專用通信、網絡發布等方式為相關用戶提供點對面和點對點的多維度、個性化的定制服務。

參考文獻：

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