“互聯網+”智慧高速公路養護管理技術的研究與實踐

沈超、楊俊飛、鐘秋、李承武

（云南省交通科學研究院有限公司，云南 昆明 6500000）

0 引言

隨著移動互聯網、大數據、云計算等先進信息技術的應用與推廣以及交通運輸改革的全面深化，智慧高速公路作為智慧交通的重要組成部分也得到了完善。如圖1 所示，2012-2020年中國高速公路智能化市場規模呈現穩步上升的發展趨勢，這都揭示了我國高速公路建設發展以及養護管理技術的優化朝著智慧化方向發展的必然性[1]。因此，在信息化背景下，深入研究“互聯網＋”智慧高速公路養護管理技術對提高高速公路運行質量與安全，實現“零事故”的發展前景以及推動現代交通運輸行業快速發展具有重要的現實意義。

1“互聯網+”智慧高速公路養護管理技術的應用意義

1.1 提高養護管理實效

高速公路養護管理技術在保障交通運輸安全方面發揮著重要功能，隨著交通工具的大面積使用，其對高速公路養護質量提出了較高的要求。以云南交通科學研究院有限公司為例，公司管理養護著云南省高速公路的隧道機電、三大系統和交安設備，高速公路管養里程達6000km。但其管理養護還停留在傳統方式，對于設備故障的處理流程、日常的巡檢巡查工作等，全程都只能依靠人工處理，效率低下，重復性工作量大。

“互聯網+”智慧高速公路養護管理技術的應用，既能利用計算機技術的實時監督功能，實現高速公路設備故障位置的監測與預警，又能借助互聯網系統的智能化采集功能，實現技術與人才的全方位信息共享與交流，從而極大地縮短了高速公路設備的維護時間，提升高速公路維護管理效率，弱化高速公路養護管理對其正常運行的影響。

1.2 強化服務保障功能

我國2010～2020年的高速公路里程持續上漲，截止到2020年底，高速公路里程已達16.1 萬km。高速公路養護管理技術是確保現代高速公路質量以及車輛運行安全的重要保障和基礎。將“互聯網+”廣泛應用在高速公路養護管理技術過程中，推動智慧高速公路建設，不僅能夠切實提高高速公路的養護管理質量與效率，還能進一步強化高速公路的服務保障功能，確保高速公路運行安全。

1.3 降低養護經濟成本

在信息化時代背景下，高效利用“互聯網+”高速公路養護管理模式，充分發揮互聯網技術、大數據分析技術、云計算存儲等先進信息技術的價值優勢，并構建完善的“慧養護”智能一體化信息平臺，不僅能夠利用大數據分析技術完成海量數據信息的自動分析、有效降低工作人員的工作壓力、提高數據信息處理的精確度，還能提前做好道路養護預警工作，降低高速公路道路養護部門的后期運維成本，從而為高速公路整體運行創造良好的經濟效益和社會效益。

1.4 落實國家戰略部署

《中華人民共和國國民經濟和社會發展第十四個五年規劃和2035年遠景目標綱要》以及《5G 應用“楊帆”行動計劃（2021-2023年）》等相關規章制度的建設，都加快推動了高速公路的深化改革，強調高速公路與5G 互聯網的深度融合[2]。應用“互聯網+”智慧高速公路養護管理技術，進一步優化高速公路現有的養護管理流程，不僅能實時動態監測和調度管理高速公路運行養護情況，還能嚴格貫徹落實國家戰略部署，推動我國交通強國重大戰略決策的實現。

2 “互聯網+”智慧高速公路養護管理技術的實踐情況

2.1 智能定位派單技術

高速公路里程較長，僅依靠傳統人為發現故障的方法很難滿足當前高速公路的發展和使用需求。智能定位派單技術在“互聯網+”智慧高速公路養護管理技術中的應用，可以實時監測和科學分析各項設備的運行狀態，及時發現異常數據，同時將異常數據與提前設定的科學值進行對比，能夠在發出報警提示的同時，智能定位出現故障的設備位置，并將其同步匹配到相應的設備管理員，實現設備故障管理全過程的電子化，從而提高高速公路養護管理的實效性。

2.2 大數據分析技術

大數據分析技術是“互聯網+”智慧高速公路養護管理技術中應用最具普遍性的技術，能夠實現遠程異地設備運行狀態的監督，及時發現設備運行過程中存在的故障問題，并能自主完成設備預測性維護、空中升級以及遠程作業指導等定制化的響應式服務。在高速公路養護管理中應用大數據分析技術，既能降低因養護管理而對高速公路通行帶來的不良影響，又能合理分解高速公路養護任務，科學調配各項資源，從而提高養護資金利用率。

2.3“慧養護”智能一體化平臺

在“互聯網+”背景下，將高速公路日常養護管理、物資管理、成本管理等全方位內容進行一體化平臺的統一管理，便于實現高速公路路況信息的采集與處理。通常情況下，高速公路智慧養護監管平臺設計采用BS 結構，能夠實現數據信息的互聯、互通和互享，便于養護管理各職能部門相關人員在不同場所共同使用。以云南省交通科學研究院有限公司為例，其高速公路大數據智慧養護監管平臺的項目建設已通過云南省文馬高速、大戛高速等多條高速公路的試點初應用。

2.4 GIS 技術與PLC 遠程控制模塊及集成技術

構建基于GIS 技術的高速公路養護管理模式，以高速公路的電子地圖作為基礎和支撐，可以建立高速公路各路段養護管理數據庫，再通過物理分布創建直接面向于圖形的仿真環境，將收集到的海量數據疊放到仿真環境中，可以實現高速公路養護管理的全過程可視化[3]。采用PLC 遠程控制模塊及集成技術，能夠利用相關設備完成高速公路故障數據信息的遠程采集、故障診斷以及有效控制，既能監測高速公路運行安全，又能提高高速公路養護管理效率。

2.5 機電系統一體化建設

隨著高速公路的大規模項目建設與完善，機電系統一體化建設在整個高速公路運行全過程中發揮著越來越重要的作用。以高速公路監控設備、通信系統以及收費設備等為例，科學的、規范的機電一體化管理系統，不僅能夠最大限度地縮短人工填制表單、完成檔案資料管理的時間，還能避免因歷史資料丟失而影響后期高速公路運行預案的制定與完善。因此，機電系統一體化的建設能夠保證高速公路各項現代化、先進化、信息化、智能化設備的健康運行。

3 高速公路養護管理技術的發展現狀

3.1 行業標準尚未統一

我國各地區社會經濟發展水平以及互聯網技術的普及率具有一定差異，而高速公路里程較長，跨越省市較多，各地區的信息化系統相對獨立，無法實現數據的高效共享，從而影響“互聯網＋”智慧高速公路建設效能的發揮。在高速公路大數據智慧養護監管平臺的項目建設過程中，由于市場上不同品牌和型號的產品缺乏統一的標準，常導致系統出現對接問題，給高速公路設備的運營與維護管理工作帶來了較大難度。

3.2 硬件設施尚未完善

“互聯網＋”智慧高速公路養護管理工作的高效開展離不開完善的硬件設施支撐。但信息技術更迭速度較快，部分管理人員出于經濟成本等因素考慮，采用的軟硬件系統分屬不同型號，常會導致不匹配、不兼容等情況出現，外加部分管理人員不能緊跟時代進步以及信息技術的完善而及時更新和優化相關養護管理技術，也會影響智慧高速公路養護管理系統的建設與推廣。

4 完善“互聯網+”智慧高速公路養護管理技術的路徑

4.1 建立統一規范標準

為高效適應我國高速公路的發展情況，緊跟信息化發展趨勢，相關企業與部門要針對當前高速公路養護管理方面存在的標準不統一問題，建立一套統一的高速公路養護信息化建設數據標準，并規范高速公路養護標準與流程，致力于推動高速公路智慧化建設[4]。另外，高效利用“互聯網＋”技術的優勢，自下而上完成高速公路養護管理數據的提取、分類、判斷與應用，從而完善高速公路養護管理數據庫，以實現智慧化高速公路在信息化系統方面的全覆蓋。

4.2 強化軟硬件匹配度

在信息化背景下，相關部門與企業要加大對智慧化高速公路養護管理項目的投入力度，優化軟硬件基礎設施，強化其匹配度，以增強所有系統之間的整體協調性。另外，在項目建設全過程中，管理人員需要及時更新養護管理技術。以云南交通科學研究院有限公司為例，其設備管理分為設備信息維護、設備養護記錄、設備報廢以及查詢導出四個步驟，可通過類型、設備名稱等查詢、導出使用的設備狀態，并明確相關設備維修的準確記錄、頻率以及維修處理方法等信息，能夠保證高速公路相關設備得到及時更新，并確保其始終處于最佳的運行狀態。

5 結語

隨著社會經濟以及人們物質生活水平的提高，為進一步滿足人們日益增加的道路運行需求，我國高速公路正朝著大規模、多功能、智慧化方向持續發展。在“互聯網＋”背景下，通過建立統一的規范標準，推動智慧化高速公路養護管理技術的高效應用和協同管理，不僅能全面保障高速公路各項設備的正常運行，降低高速公路養護管理的經濟投入成本，還能順應我國道路交通的發展趨勢，嚴格落實國家相關政策，推動智慧交通、交通強國目標的實現。