大數據時代基于物聯網技術的智慧公路應用研究

卞一歌BIAN Yi-ge

（中交海西投資有限公司，廈門361000）

0 引言

智慧公路的建設能夠有效減少交通事故的發生，智慧公路能夠收集交通咨詢信息，通過收集交通信息和實時情況對道路上車流進行引導，避免發生交通堵塞的現象，提升公路安全性。物聯網技術的在智慧公路中的使用，使通信網絡信息傳送的即時性得到了有效提升，增強了信息傳送的可靠性，實現公路的智能化運營、管理和養護。為推動智慧公路建管養模式的發展，需要不斷對物聯網技術在智慧公路中的應用進行探索創新。

1 物聯網技術應用于智慧公路的重要意義

物聯網——物物相連的互聯網，通過傳感設備和嵌入式系統實現物與物、物與人、人與人的信息傳遞和交換，為決策者提供精準的決策支撐依據，成為實現路車協同、建管協同、運養協同的智慧公路一體化運轉的有力途徑。

1.1 交通設施智能化

1.1.1 智能化的道路設施

物聯網技術應用于智慧公路建設，使得公路上的道路設施都具備了感知信號與傳輸信號的能力，例如標識標牌、照明設備、隔離欄等等，這些道路沿線的道路設施都具備了采集道路交通信息的功能。為更好地收集各個路段的道路交通信息，可以將道路進行劃分，使得道路數據信息的收集更為準確，例如，可以將道路劃分為路面、橋梁、隧道等等，然后再按照路程對道路進行局部劃分，使得每一個路段都有道路設施進行道路交通信息收集，使得整個道路交通信息的收集更具準確性與連接性，收集這些局部信息后，還需將信息進行篩選，將有用的信息傳達到物聯網管控平臺，使其對所收集交通數據進行綜合分析，然后下達指令，進行交通疏通管理。

1.1.2 智能化的車輛設施

車輛設備智能化主要體現在車輛配置上，通過車輛配置終端顯示信號接收器進行道路信息收集，其收集的道路信息大概有道路情況、障礙物位置、車輛位置等等，將此類信息提供給車主，能夠幫助車主有效避免碰撞事件和擁堵發生，并通過其提供的道路信息選擇合適的道路行駛，與此同時，車輛設施信息收集還能夠讓車主面臨突發狀況時，提前根據實時道路信息傳送采取相關應對措施[1]。

車輛設施道路信息傳輸功能還具有很多好處，例如在黑夜中為車主提供道路信息，讓車主在行駛過程中保持小心謹慎的狀態，不與障礙物發生碰撞。并且，充分應用車輛設備的全自動化功能，實現車輛駕駛智能化，通過相關車輛設備對周圍道路情況進行感知，在遇到車主出現意外的情況時，保證車輛正常運行，避免發生交通事故。

1.2 公路管理決策優化

物聯網技術應用構建的公路管控平臺，能夠收集到各個路段的實時道路交通信息，并通過對收集信息進行分析以及智能決策，以此達到疏通道路交通的目的。由于決策下達的目的是為了防止出現道路堵塞和交通事故，因此，決策指令的下達需要具備一定的目的性，通過對道路狀態及其道路車輛運行狀態進行推演得出結論。為了讓車輛能夠良好運行，決策的目標選擇應從宏觀角度出發，針對實時傳遞的道路狀況信息及其車流量信息進行推演，通過對障礙物信息及其車間距信息進行分析，得出合理的道路管理策略，并下達決策，對道路狀況進行調整，控制車流量，保證道路暢通，避免由于交通擁堵出現交通事故。

2 物聯網技術在智慧公路交通體系中的具體應用

2.1 道路交通安全環境監測

在車輛運行過程中，容易受到環境因素及其高速公路道路路況的影響而造成交通事故發生，為了避免這些客觀事物因素的影響，可以使用物聯網技術對城市道路進行實時監控，并構建多樣化的道路交通安全監測系統，保證司機能夠及時接收到相關道路的路況信息，以此避免高速公路上交通事故發生的概率[2]。

建立物聯網智能化道路監測系統能夠實時監控道路路面信息，并將接收到的路面信息傳輸到服務器，并將道路信息上傳到各類導航APP，使駕駛員了解到更準確的實時路況，提前接收到道路預警，減少交通事故發生的風險。

2.2 智能交通大數據平臺

為了更好地進行道路管理，可以利用物聯網技術、交通大數據、云計算能力構建智能交通大數據管理平臺，該平臺一是能夠動態感知和獲取實時監測的信息，使交通基礎設施、交通流及環境等狀態感知更加動態和實時；二是提供無處不在和隨需而動的信息服務，提供的信息服務遍及交通運輸領域的各個角落，隨時隨地提供個性化、多樣化的信息服務；三是提高主動預警和快速響應的安全保障，通過車路協同、運養協同等方式，實現對危險狀況的主動預警和事件的快速響應；四是構建信息共享和業務協同的運輸體系，推動運輸通道、樞紐、運輸方式等資源的優化配置，促進運輸方式之間的無縫銜接和零換乘。

2.3 多功能智慧路燈

物聯網技術還可應用于道路照明系統，構建集LED照明、5G 基站、視頻監控、信息發布、遠程燈控、一鍵報警、充電樁、WIFI 無線等多功能高配置的智能照明系統。智能照明系統在熱點區域提供的不僅有各類寬帶業務，還有遠程燈控IoT 類的業務；在非熱點區域則只提供遠程燈控IoT 類的業務。這樣的設置安排節省了智慧公路建設的投資成本，減少了智慧照明系統的能源消耗，與此同時，有效提升了高速公路的照明率。

2.4 數據處理與分析

智慧公路包含許多數據信息，且其收集的道路交通數據信息是進行實時更新計算，以此支持決策下達，因此，就導致智慧公路信息采集的種類繁多，數據信息采集單位存在差異的情況。使用物聯網技術能夠良好解決這一問題，物聯網技術能夠將采集信息進行歸一化處理，將所有數據信息進行統一管理，使其在統一數量級上，并對數據進行綜合分析，以此得出更準確的決策結論。

3 構建智慧運營與智慧養護體系

3.1 智慧運營體系的構建

為了促進智慧道路建設，可以充分利用物聯網的特殊性，構建智慧公路物聯網運營體系，建立科學化、智能化、信息化的運營體系[4]。若想做到智能運營，首先需要對各個路段的交通狀況進行檢測，實時監測其道路擁堵情況及其車流量運行狀況，道路障礙物信息、道路信息也要進行檢測，然后將相關數據信息傳輸到相關平臺，將信息進行篩選，過濾，保存有效信息，將其有效信息進行整合歸一，通過大數據技術進行分析，推演道路運行狀況，以此得到最優下達指令，如果指令不是最優，那么需要重新進行數據信息分析，道路情況推演，直到得出最優決策指令，將決策信息傳遞到用戶處，引導其應對各種道路突發事件，提高交通指揮的有效性，避免發生交通事故。

用戶在接收到相關道路交通信息后，可以遵循平臺給出的決策指令計劃車輛運行路線及其車輛運行速度，也可以根據自己主觀判斷進行決定。如此一來，讓車主提前接收到道路交通狀況，能夠有效減少交通事故發生，有利于用戶躲避障礙物，安全行車，提升公路車輛運行安全性。

3.2 智慧養護體系的構建

就目前的公路養護管理中，主要借助人力，通過人車上路的方式開展巡查、清掃、檢測、道路養護工作，然而，道路養護往往受車速、人員經驗、注意力等因素影響，不僅養護效率低，并且養護效果一般。并且，通過調查發現，我國大多數公路養護不對公路進行日常性檢修，總是等到公路出現問題后，才會針對性采取修復工作，導致對交通造成影響，減少公路壽命。因此，需要將從前“被動養護”的工作模式，變成“主動養護”模式，秉持“物聯網助力智慧養護”的思路，共同構建“預防性養護”、“修復養護”、“道路全壽命周期管理”場景下的解決方案。智慧養護系統涉及方面較多，從道路施工建設開始一直延伸到后期道路使用過程都有所涉及。在道路施工初始階段，需要在道路結構關鍵位置預埋傳感設備，通過傳感設備收集道路變化情況，提前預知道路出現的問題，針對性進行道路提前養護。同時，為了讓道路各個路段都能得到監測，在預埋傳感設備時需要將其進行廣泛分布，以此做到監測各個路段的結構變化情況。為了能夠將養護工作做到最好，需要將傳感設備傳遞的結構信息與道路建成初期的結構信息進行比對分析，找出道路結構變化的關鍵，根據其最終分析所得信息制定養護計劃，提前對道路進行修補，防止道路結構在長時間得不到養護的情況下，最后出現大規模損壞的現象。

在具體應用上，利用視覺AI 路面日常養護快速巡查技術，通過便攜式快速采集終端裝置開展自動化、智能化、低成本、高效率、可量化、直觀化的日常養護巡查工作；又或者，通過無損檢測傳感機器人，實現智能化全面性高精度道路檢測。

4 結束語

在智慧公路建設中應用物聯網技術，能夠實現公路設備智能化，優化決策指令，并構建物聯網管控平臺，使得整個智慧公路的管理更為科學化，提升智慧公路管理的質量。并且物聯網技術的應用還有利于對收集數據信息的歸一化處理，從而更好地進行數據綜合分析，幫助實現公路管控合理化。最后，還要將物聯網技術應用于公路運營與養護等方面，保障公路質量，提高道路運行的安全性。