農村公路信息化管養平臺研究

文/崔毓偉

1 前言

根據國務院辦公廳關于深化農村公路管理養護體制改革的意見，到2022年，要求農村公路治理能力明顯提高，治理體系初步形成，農村公路通行條件和路域環境明顯提升，交通保障能力顯著增強[1]。這表明提升農村公路的管理能力和服務水平是未來農村公路發展的重要任務，參考我國城市道路智能交通系統的長期發展，推進農村公路管養信息化程度是實現農村公路管理養護體制改革不可或缺的技術手段。

2 農村公路信息化建設需求分析

農村公路是指符合規定建設標準的鄉道、村道，包括鄉道、村道范圍內的橋梁、隧道和涵洞[2]。以上海市公路“十三五”規劃為例，至2020年全市公路網總里程14500km，其中農村公路達到9180km，可見農村公路占據道路網整體規模的比重之大。由此，我們要立足于農村公路自身特點和需求，而非直接照搬城市道路信息化建設內容，要根據新時期新基建背景下的農村公路建設、管理、養護和運營實際，合理借鑒城市已建智能交通系統中的成熟方案。下表從幾個方面比較了城市道路與農村公路的差異以及在信息化建設方面的影響[3]。

與城市道路信息化相比，農村公路的路域特點和交通流特征決定了農村公路信息化管養平臺“管”和“養”的業務方向應該側重安全管理和設施養護，由此利用信息化手段監控農村公路重要安全隱患節點，管理農村公路基礎設施，監管與考核養護業務流程。

區別交通狀態管理交通監控管理交通控制管理交通安全管理設施養護管理城市道路信息化城市道路寬，流量大且具有潮汐特點。通過各類交通參數采集設備，需要獲取實時交通狀態數據。城市主干道基本實現全程監控，有基于視頻流的事件檢測分析，同時結合狀態采集數據發布實時路況信息。城市道路有復雜信號聯動機制，實現平交路口的交通流控制；針對快速路還需要車道控制和匝道控制系統。城市道路以小汽車為主，針對小汽車違反標志標線，對未帶安全帶等有礙駕駛安全的行為抓拍車牌、人臉等。城市道路結構路面、交安設施、機電設施等分專業養護。隨著養護工具日益先進，基于海量數據分析，為養護作業提供了智慧化輔助決策手段。農村公路信息化農村公路等級低，交通流量少，除個別熱門旅游線路外，采集實時交通狀態數據需求度不高。農村公路車流量少，偏遠路段圖像傳輸條件受限，視頻監控應與安防監控結合，部署在事故多發等重要節點。農村公路交通信號控制相比城市道路簡單很多，只需要自適應信號控制即可。農村公路與城市道路相比路況差，且小汽車、貨車、農用車等各車型混雜，駕駛習慣隨意，交通安全管理需求更加突出。農村公路提檔升級，不斷提高對道路健康程度和服務能力的要求，但農村公路路段分散，總里程更長，養護難度更大，信息化輔助管養需求更高。

3 農村公路信息化管養平臺總體框架

在高度城鎮化發展的當下，農村公路信息化程度很難超越所在地城鎮道路信息化管養能力，建設上也存在一定滯后性，經費投入有限。因此，農村公路管養平臺在設計上應最大程度共享已建城區道路管養平臺的基礎資源，結合農村公路需求逐步擴展應用場景，分期分步實現管養信息化，以此有利于最大程度節省投資。

農村公路信息化管養平臺總體框架與主流信息化系統架構類似，由感知層、基礎層、平臺層和應用層組成。其中最為重要的兩個特點，一是利用已建硬件基礎設施以云服務方式提供給農村公路管養平臺使用，二是把數據作為驅動業務應用的核心要素。

感知層采集道路巡檢圖像、重點部位監控圖像、養護作業車輛的軌跡數據、重點部位結冰積水數據、設備狀態數據等，為平臺融合分析提供數據支持。基礎層主要包括服務器、存儲、網絡、安全等硬件設備，為了節約投資和便于擴展，建議利用城鎮道路已建基礎設施，通過云計算方式為所在地農村公路管養平臺提供IaaS 和PaaS 支持。平臺層重點結合農村公路管養需求組織數據，包括處理日常事務的業務數據庫，如巡檢信息上報、實時返回的監測預警數據、流轉的管理工單以及監控視頻流等，另外就是針對輔助決策的主題數據倉庫，如設施臺賬、道路病害主題庫、交通安全主題庫、養護經費主題庫、指標報表主題庫等。應用層提供基于GIS 信息的可視化展示，完成基礎設施建檔、道路狀況評價、養護方案制定、安全隱患監控、設施監測預警和養護經費考核等PC 端和移動端應用。

4 農村公路信息化應用層建設內容

4.1 基礎設施建檔

農村公路基礎設施涵蓋道路、橋梁、涵洞、交安、監控、氣象等，以往不同時間建成、不同類別的農村公路設施信息通過簡單的表格臺賬方式記錄，數據之間難以關聯，信息更新效率低下。為基礎設施建立檔案，即將路橋屬性信息、車輛作業軌跡、監控視頻圖像、環境監測數據等各類靜態動態數據分圖層統一集成在GIS 平臺上。為數據打下GIS 標簽，不僅僅是為了可視化展示，更重要的是數據之間的同步共享，實現基于數據挖掘的輔助決策。

4.2 道路狀況評價

道路狀況評價是農村公路養護的關鍵業務，隨著農村公路里程不斷增加，路面養護工作量也越來越大。通過巡檢車或無人機自動采集路面影像，利用圖像深度學習技術分類識別坑槽、開裂、標線標志破損等路面設施病害，并結合平臺的基礎設施檔案，將病害分析結果在GIS 圖層上標記位置、病害名稱、時間和圖片，為養護方案輔助決策提供數據支持。管養平臺根據養護單位管轄范圍向對應養護隊伍的派送維修單，維修后再將結果上報至養護平臺，形成工作閉環。

4.3 安全隱患監控

農村公路重點部位如交叉口、橋下涵洞、長下坡或急彎處逐步實現監控盲點全覆蓋。圖像通過GIS 圖層集成到管養平臺上，監控員通過視頻監控圖像判斷現場情況，并與交警部門實現聯動。比如，通過視頻查看橋涵橋孔積水是否超過安全閾值，及時通知相關人員現場處置，疏導交通。

4.4 設施監測預警

設施監測預警主要是依托智能傳感器、GIS 信息對重點橋梁涵洞進行健康監測、對重點路段布置超限超重檢測裝置、對道路通信供電節點設備進行運行狀態監測以及路面結冰檢測等，結合基礎設施檔案、設施使用年限、道路病害數據、監控圖像、超重車輛數據、公眾上報信息等多源數據，實現對道路病害、道路設施故障以及其他影響道路交通安全等內容進行預警，降低人工巡檢工作量，為智能化制定養護方案提供支持。

4.5 養護方案考核

基于GIS 圖層對基礎設施建檔，智能評價道路健康狀況以及監測重點部位和設施，進而開展數據融合分析，為農村公路養護、大中修等養護方案制定提供決策建議；同時，根據上述實時監測數據、巡檢數據、公眾投訴也可以考核管養方案的執行結果。

4.6 養護經費管理

降低管理成本是建設農村公路管養平臺的目標之一，通過基礎設施的數字檔案，能夠讓每一筆經費投入更加有據可查；通過重點設施的健康程度監測以及安全隱患點監控，使問題及時得到解決，減少大中修頻率，最大程度節約經費投入。另外，科學制定道路養護方案，成本監督要伴隨始終，項目事前有費用估算，事中有支出監督，事后有統計報表，從而為合理使用養護經費提供支持。

4.7 移動終端應用

移動終端應用能夠有效提高農村公路人工巡檢效率，與管養平臺互動，起到移動巡檢上報、維修派單處置、考核人員設備、社會公眾監督等作用。通過手機APP，巡檢員可以將道路病害準確定位并上報，也可以接受平臺下發的派單指令；同時，移動端也是考核巡檢人員的有效工具，比如清潔車是否按照預定軌跡行動、巡檢人員是否到達指定地點完成二維碼打卡等。此外，群眾發現道路危險源或其他養護漏洞也可以通過移動端投訴，充分發揮群眾參與農村公路管養的監督作用。

5 結語

推進農村公路信息化是建設四好農村路的重要方面，本文論述了農村公路信息化的主要應用需求，建議在已建城區道路管養平臺的基礎上延伸構建農村公路信息化管養平臺。其中，基礎層利用已建硬件設施為農村公路平臺提供云服務，從而共享數據和算力資源，開展基于數據分析的安全管理和設施養護，最后給出多種應用場景，為農村公路信息化系統建設和管理提供了參考。