智慧高速設計與實踐

尹蔚峰

（江蘇交通控股有限公司，江蘇南京 210012）

1 智慧高速發展現狀

目前，包括江蘇在內的很多省份高速路網流量日趨飽和，出行需求豐富多元，高新技術層出不窮，以要素驅動為牽引、以規模擴張為主要推動力的發展方式面臨瓶頸，亟須通過智慧高速建設推進供給側改革，推動行業轉型升級，實現行業從要素驅動向創新驅動轉變，從規模速度為主向質量效益為主轉變，從傳統產業向現代服務業轉變。

因此很多省份開始了“智慧高速”建設。北京新機場高速公路建立“6+1”系統體系，包括：監控系統、收費系統、通信系統、管控系統、服務系統、車路協同系統、路段控制中心。浙江啟動滬杭甬智慧高速建設，重點是加密路段感知設備，搭建云控平臺，構造一個實體與虛擬融合的數字孿生系統；全國首條超級高速公路——杭紹甬高速公路［1］預計2022年建成，采用了“光伏路面”的設計，電動車主可以“邊開車邊充電”；山東濱（州）萊（蕪）高速構建通信網、綠色能源網、智慧路網3個基礎性網絡,初步建成國內首個智能網聯汽車測試環境；河北延崇高速實現公路設施的數字化和資產的動態管理，并在自動駕駛、車路協同、高精度定位等方面開展試點。

2 智慧高速的內涵

兄弟省份都在加緊建設，但各有側重。智慧高速的內涵是在實踐中不斷完善、豐富和發展的，其愿景就是讓人、車、路和環境更加和諧統一，讓交通運行更加高效、安全、綠色［2］，讓出行體驗更加美好。無論過去、現在還是未來，這個愿景都不會改變。

3 江蘇智慧高速的過去

3.1 總體水平全國領先

江蘇智慧高速建設起步較早，特別是對外場感知層建設投入較多，如全省視頻聯網、交通氣象監測站、計重收費、傳輸骨干網、出行網站等，均先于其他省份建成，省級一路三方聯合值班室、96777客戶服務中心也是在全國率先成立的。因此，從總體上看，江蘇智慧高速建設一直走在全國前列［3］。

3.2 管理壓力日益增長

第一，路網的安全運營壓力，怎樣減少突發事件、怎樣在突發情況下保證安全運營、怎樣把傷害降到最低，這是一個非常大的考驗；第二，路網概念的不斷擴展，以及汽車保有量的快速增長，也是管理壓力的主要來源；第三，重點車輛的管控，還存在很多的不足，超載超限車輛、“兩客一危”車輛的數據一直缺失；第四，逃費現象長期存在，尤其是對模糊車型和綠優車輛，還缺少有效的管理，撤銷省界主線站之后，打逃壓力還將急劇增大；第五，戰略規劃和出行需求給高速公路業主提出了更高的運營要求。

3.3 共性問題仍然凸顯

和很多省份一樣，江蘇智慧高速建設面臨著5個共性問題。

一是數據采集不全，大都采集的是“點”上的數據，而非“線”上甚至“面”上的數據；二是系統兼容性差，設備種類繁多，不同廠家不同標準，難以兼容；三是對業務支撐不足，很多是單一產品的封閉應用，缺少對業務上下游流程的串接，系統成了“空中樓閣”；四是存在信息孤島，大多采用“煙囪式”架構分散建設，信息難交換、難融合，流程不協同、不統一；五是服務可達性弱，沒有沉下心來考慮使用場景和客戶體驗，公眾獲得感低。

4 江蘇智慧高速的現在

新時代江蘇智慧高速設計與實踐以高速公路管理者、操作者和出行者為對象，充分整合利用現有資源，深化互聯網思維，運用云計算技術，化甲方為乙方，變管理為服務，對傳統高速公路信息化系統進行重構和再造，全面實現高速公路調度指揮、收費稽查、內控管理、運營管理、出行服務的信息化和智能化。江蘇智慧高速頂層設計理念與建設思路可以概括為：一個目標、兩個基礎、三大原則、四大體系和五云平臺。

4.1 一個目標

以交通業務為中心，打造優秀的行業云，構建為開放合作的大生態圈，為交通行業企業和廣大社會公眾服務，形成完整的業務鏈和數據鏈，通過數據積累，發揮數據價值，以數字經濟推動高質量發展，讓出行體驗更加美好。

4.2 兩個基礎

4.2.1 用好“互聯網思維”

立足于互聯網去思考和解決問題：一是堅持“以用戶為中心”，在價值鏈各個環節中都站在用戶角度去考慮問題，以用戶為中心去設計產品，在服務的理念下設計出來的產品才會是好的產品。二是發揚“工匠精神”，對軟件產品細節有很高要求，對信息化平臺的每個流程、功能、界面都凝神聚力、不斷反思、精益求精，敢于進行徹底的自我否定。三是努力“站在巨人的肩膀上”，加強和互聯網公司的合作，通過對互聯網平臺的直接嫁接和調用，降低開發難度，彌補自有數據短板，提升服務可達性。

4.2.2 用好“云計算技術”

不再沿用以往自建機房、硬件堆疊的方式，而是依托公有云平臺開展信息化建設，利用云計算彈性計費的特點，甩開硬件包袱，并且直接使用云端各類應用，降低開發成本，提高開發效率。江蘇交通控股有限公司（以下簡稱“江蘇交控”）與云廠商的關系已演變成產品經理與產品研發的關系，滿足技術需求后直接購買服務。術業有專攻，一個云平臺不可能解決所有的問題，但博采眾云之長，可以支撐交通全行業信息化建設需求。

4.3 三大原則

4.3.1 統籌建設，分步實施

江蘇交控通過一系列積極的改革舉措，整體把控、通盤考慮信息化發展總體架構和建設節奏，實現自上而下的信息化頂層設計，建設覆蓋全路網的統一平臺，通過平臺應用促進路網的標準化管理，天然支撐全數據共享和扁平化管理。智慧高速建設不可能“一步到位，一氣呵成”，也不是“交鑰匙”工程，而是一種長期的、持續改善的系統工程。江蘇不再采用傳統的“瀑布開發”模式，而是遵循互聯網行業開發理念，采用“敏捷開發”模式，以人為核心、關注業務優先級、關注使用效果，使用迭代式的增量開發，不斷完善升級，從量變到質變，積小勝為大勝。

4.3.2 以我為主，自主可控

根據“以我為主”的原則和信息化建設需求，江蘇交控不盲目迷信知名公司的戰略咨詢，不盲目投資成本上億的信息系統，不盲目采取超過千人的外包模式，而是主動擔當、親身上陣，建立自己的核心團隊，變甲方為乙方，堅持自主編寫頂層設計方案、自主搭建云平臺系統架構、自主開展軟件產品設計、自主監管軟件研發、自主部署安全防控、自主參與功能測試……根據實際需求，探索出了適合自身特點的智慧高速發展之路，努力建設實用、管用、好用的信息化平臺。

4.3.3 創新引領，示范引導

一是“以出行者為中心”進行理念創新。始終堅持高速公路行業是服務行業這一定位，拒絕驕嬌二氣、擺正自身位置，真正感悟操作者、出行者的使用場景、操作習慣、功能需求，打造服務可達、操作合理、界面友好的信息化平臺，融管理于服務、變管理為服務，提升客戶感知與公眾滿意度。二是“以業務為靈魂”進行路徑創新。將信息化建設路徑由技術導向轉變為問題導向，沉下身子、面向一線，將信息化平臺和業務流程深度捆綁，所搭建的信息化平臺均是基于業務土壤而生，所有的創新既來源于業務需求和問題反饋，又服務于業務應用和業務創新。三是“以互聯網為標桿”進行技術創新。主動向互聯網行業“對標找差”，改變原有傳統的技術模式，平臺來之于云、成之為云，從“煙囪”架構到扁平架構，從商業軟件到開源軟件，各種創新為智慧高速建設探索了新的模式，樹立了新的標桿。

4.4 四大體系

4.4.1 架構體系

按照“云”“管”“端”整體IT架構組建智慧高速信息系統：“云”是公有云服務，“管”是可控信息管道，“端”是豐富智能終端。業務系統按照統一平臺模式和扁平化的架構進行建設。軟件架構體現開放性原則，各層松散耦合，內外部系統易于對接。

4.4.2 網絡體系

構建自主可控的新一代傳輸架構，SD-WAN即軟件定義廣域網，是具有安全性、靈活性、經濟性的特點，利用這套網絡架構，可以承載視頻監控、收費備用、稽查打逃、車牌識別等智慧高速全部數據業務。

4.4.3 用戶體系

建設用戶統一訪問入口，對信息系統的數據和服務進行整合，折疊多樣性應用，提供個性化的、安全的、一站式的信息資源訪問環境。建立唯一的用戶信息庫，具有唯一識別，提供一種方便、安全的認證方法。建立統一的權限管理平臺，實現組織結構、人員、角色、應用的全領域管理。

4.4.4 運維體系

根據信息化發展趨勢，將智慧高速各應用系統的運維功能與業務系統緊密結合，不單獨研發針對信息化設備和平臺的運維系統，而是將運維功能集成在各個業務系統中，更直觀、更全面也更高效。

4.5 五朵云平臺

4.5.1 調度云

圍繞高速公路路網調度打造的流程全覆蓋、管理全方位、社會全參與的實時互動的云服務，是具有典型特征的行業云。調度云面向高速公路的全體管理者與使用者，通過一個云平臺，直接服務于交通運輸部、各省級交通管理部門、各路段管理單位的管理者、一路三方的現場人員、后臺的指揮調度人員以及廣大社會公眾。調度云可以平滑支撐公安、路政、消防等相關部門的業務操作，在統一平臺上實現跨部門、跨層級、跨區域的業務融合。

1.1.1 課程體系 目前該課程是電子科學與技術專業的選修課，為學生知識拓展，以及能力提升之用．集成電路設計設置在電子科學與技術專業大三第2學期，修完的專業基礎課只有模擬電子電路、數字電子電路、電路分析、理論物理基礎和半導體物理，對集成電路設計課程來說，還缺少必要的固體物理、晶體管物理以及量子力學．此外，也沒有集成電路設計相關的專業課，如集成電路工藝、集成電路設計CAD、集成電路封裝與測試等專業課．若沒有集成電路專業基礎課的學習，學生后續學習就比較吃力，教師講授也相對較困難，也就是說，不管對教師教學，還是學生學習，都沒有很好的知識體系框架的保障．

4.5.2 服務云

以“互聯網+高速”模式應用為支撐，針對出行個體，分析出行需求，找準服務痛點，豐富服務功能，整合服務入口，挖掘服務價值，圍繞移動終端提供伴隨式出行信息服務。“江蘇高速”微信公眾號主打道路視頻“一鍵可視”、收費站開關“一鍵可查”、道路氣象“一鍵可知”、路遇困難“一鍵救援”多項自助查詢服務。

4.5.3 收費云

建設高識別率的云端車牌識別系統，平臺具備深度學習能力，不斷提升算法能力；通過門架系統實時獲取視頻、高清抓拍、ETC、CPC等數據并進行全面分析；通過大數據分析迅速對車輛歷史行駛軌跡、行駛時間等信息進行準確還原；建立獨立分析模型，找出異常車輛信息，為收費、值機和執法提供“數字化取證”，打擊各種偷逃通行費的違法、違規行為。

4.5.4 內控云

依據企業內控機制，結合業務特點，建成橫向到邊、縱向到底的綜合管控云平臺。全面覆蓋行政、辦公、人力、投資、采購、合同、支付等全流程管理，實現對重要業務流程的全方位管控，并和智慧高速各業務平臺實現數據共享和業務協同，通過平臺標準化促進管理標準化、高效化、科學化，提高內部管控效率，支撐管理模式創新。

4.5.5 資管云

5 江蘇智慧高速的未來

5.1 智慧門架

現在很多智慧城市建設，都將燈桿作為數據采集載體、業務入口和發布平臺。高速公路的基礎條件更好，智慧門架建設和路燈一樣，同樣具備分布廣、數量大、位置固定、可識別性強的特點，并已經集成了ETC和CPC交互、車牌抓拍、視頻、供電、網絡等多個系統，未來一方面可以進一步融入信息采集、情報發布、傳輸中繼等功能，另一方面還可以拓展為路側邊緣計算節點，全球最大的車路協同基礎設施網已經初具雛形。

5.2 5G傳輸

5G可滿足各種場景下人與物、物與物的連接，將推動網絡世界從“二維”到“三維”的轉變，讓虛擬與現實更精準對接。基于安全、可靠、低延時和高帶寬的5G網絡連接，路方可對交通的流量、速度、方向進行調整和控制，車方可獲得及時、準確、可靠的路況、預警和服務，并有望滿足未來遠控駕駛、輔助駕駛、自動駕駛的連接要求。下一步，爭取在五峰山未來高速上率先實現5G全覆蓋［3］。

5.3 OBU上車

收費政策調整為ETC發展帶來了前所未有的機遇，大量OBU被安裝在汽車上，大量車主開通了ETC賬戶，可實現從高速到城市、從路內到路外，包括能源、交通、旅游、保險、金融、生活等多個場景的支付應用，為車主提供上得高速、下得停車場、進得商圈、回得家園的便捷服務。未來還可以將OBU拓展為車車交互、車路交互的載體，更可以成長為車端的計算中樞和數據中心，為車主提供伴隨式服務，并作為承載終端支撐車生活、自動駕駛等應用落地。

“智慧”這個詞一直是形容人的，既然可以用它來描述高速公路，那智慧高速應該也像人一樣，由大腦、神經和軀干三個部分組成。上述的3個場景，恰好代表了這3個部分。智慧門架代表著智能終端，是軀干；5G傳輸代表著高速傳輸，是神經；無數個OBU和云端資源連接起來，代表著數據中心，是大腦。

智能終端由各類智能硬件、傳感設備和發布設備組成，主要作用是底層的感知、外場的發布、邊緣計算，以及執行控制指令。傳輸系統向上往數據中心傳遞從感知系統采集的信息；向下望終端傳遞決策信息和必要的外部信息。數據中心集中匯聚全量的交通信息和外部信息，對所有交通要素進行監控，對各類信息進行分析、研判和決策，對高速公路各要素和資源進行調配；支撐整個高速體系的智慧運行。三者彼此促進、有機結合，未來車路協同、遠程駕駛、跟蹤服務、自動駕駛，甚至構造一個以車為身份標識的社交、娛樂、生活世界，都不再只是想象。

智慧高速無法一蹴而就，需要不斷地探索創新，如同人類的進化一樣，智慧高速建設只有起點沒有終點，唯有將技術應用創新和管理創新、服務創新、商業創新結合起來，才能打造更繁榮的高速公路產業生態圈，讓人、車、路和環境更加和諧統一，讓交通運行更加高效、安全、綠色，讓出行體驗更加美好。