高速公路信息化管理系統設計與實現

張海濤

（河南交通投資集團有限公司，河南 鄭州 450000）

0 引言

公路具有點多、線長、面廣的特點，統計工作具有較強的復雜性，傳統模式下，主要以人工為主，紙質記錄的統計方式工作效率低，準確度不足，在統計過程中涉及的信息量很大，人工統計會出現失誤、遺漏等問題。高速公路信息化管理系統可將路段監控、隧道監控等功能集合形成一個整體，綜合利用系統數據，提高系統的管理效率。另外，通過數據共享，管理人員可實時查詢數據，并向出行人員發布信息，可有效提高高速公路的運行效率，全面提升服務水平?；诖?，本文主要分析了高速公路信息化管理系統設計與實現。

1 公路信息化建設現狀

建立功能完善的信息系統是推動公路統計工作順利有效開展的前提和保障，也是提供數據信息及時性、全面性的重要手段。結合目前情況來看，由于我國公路建設面積大，涉及范圍廣，很多地區尚未建立較為完善的信息管理系統，在我國一些經濟水平不高的地區仍然采用以人工為主的統計方式，給我國公路統計信息化建設的進一步發展造成了制約。其次，從宏觀的角度出發，在全國公路范圍內建立信息化統計管理系統有助于推動公路事業的進一步發展。在我國經濟和社會迅速發展的背景下，傳統的統計模式已經無法滿足行業發展的需求。除了信息化程度不足之外，公共統計工作具有一定的重復性，統計人員工作積極性和主動性不足，在實際統計工作開展過程中缺乏創新意識和創新思維，很多工作人員仍然秉持傳統的思維模式，無法根據行業發展的需求提高自己專業技能和綜合素質，無法將現代化的信息管理系統有效利用到實際管理工作中，這也是阻礙我國公路統計工作進一步發展的主要原因之一[1]。

2 高速公路信息化管理系統設計

2.1 設計目標

滿足公路信息化管理實際需求，結合公路養護管理現狀，構建完善的信息管理系統，并應用于公路信息化養護管理中，提高公路養護管理質量和效能。系統的搭建實現公路養護管理中的基礎數據進行信息化管理、工程日常維護與施工建設管理、公路橋梁評價與安全管理、智能決策輔助管理、數據化報表統計與查詢管理等信息化管理功能。在系統中把參與公路管理的工作人員都納入進來，實現辦公業務的自動化、數據檢索與查詢的智能化、決策智能輔助的科學化，進一步提升公路養護管理的信息化效能[2]。

2.2 系統功能模塊設計

2.2.1 數據統計分析層

數據統計分析層各設備通過專用的通信協議與外場設備連接，通過相應的驅動程序對外場設備采集回來的數據進行統計分析。統計分析后轉換為各個文件形式，部分數據存入實時數據庫，傳輸到下一層。該層各設備的驅動程序有專用的驅動設備，彼此互不影響。

2.2.2 數據處理層

數據處理層是將統計分析層實時數據庫中的數據通過驅動程序進行進一步處理，處理后的數據由數據表現層提取。該層的功能模塊根據需要對采集回來的數據進行處理，并存入數據庫。

2.3 隧道監控模塊設計

隧道監控模塊由監控分中心、外場設備、服務器、傳輸系統等組成。該模塊可以對隧道內部的有害氣體濃度、光強、風機、照明設施等進行檢測和控制，并通過可變情報板、信號燈等為出行人員提供信息和提示，緊急情況下還可安排救援。

2.4 路段監控模塊設計

路段監控模塊由監控中心、外場設備、服務器、傳輸系統等組成。該模塊可對各路段的氣象條件、交通量、車輛信息等進行監控，并通過可變情報板等為出行人員提供路況信息[3]。

2.5 聯動方案管理模塊設計

該模塊是在緊急情況下，對隧道內部的風機、照明等設施進行控制，并通過可變情報板、車道標志、信號燈發布信息。觸動源動作主要是隧道內部的CO/VI 超標、火災報警和照明設備異常等，由值班人員確認后選擇處治方案，并操控外場設備執行處治方案，觸動接觸完成后恢復至正常運行狀態。

3 高速公路信息化管理系統實現措施

3.1 建立信息化管理制度

建立統一的信息化管理標準，保障公路信息化管理的穩步進行，加強各部門層級之間的溝通，推動其更好發展。制定科學合理的公路信息化管理發展規劃，打造公路養護管理全面信息化與網絡化的戰略目標，結合公路養護實際情況，開展信息化總體建設。制訂公路養護管理暫行辦法和興化市公路養護管理體制改革意見，針對興化市公路養護管理中存在的問題，采取有效的措施具有針對性的解決問題，保障興化市公路信息化管理有據可依、有法可查。徹底打破現存的傳統的業務格局，讓高速公路養護管理的數據信息可以及時、準確在各級部門之間傳遞。全面掌握在信息化管理中的差異化數據，對各類數據信息進行持續匯總，并結合實際具有針對性的制定標準化的信息化管理制度。

3.2 充分利用好現代化的信息技術

隨著我國網絡技術和科學技術的逐漸發展，公路統計信息系統的建設是公路行業發展的必然趨勢，也是提高統計工作效率和工作質量的有效手段。以人工為主的傳統統計工作模式具有很大的局限性，統計工作開展過程中容易出現各類不可控制的問題，容易出現信息數據遺漏、準確性不足、信息全面性缺乏，收集到的信息數據與實際情況不符，給公路建設和養護工作造成難度。充分利用信息化系統可以使信息數據更加全面、精細、準確，同時還能有效降低實際工作中投入的人力成本，減少統計人員的工作量[4]。

3.3 優化高速公路信息化技術

3.3.1 自動質量巡檢

為從根本上保證高速公路監控系統在構建和應用時的完整性和有效性，盡可能滿足高速公路在監控時提出的個性化需求，要將智慧監控科學合理地引入其中。將其作為基礎，有利于實現高速公路信息化建設的有效推進，同時對先進技術手段的合理利用，能夠保證高速公路監控系統自身智能化水平得到有效提升，以此推動高速公路工程項目的建設和穩定高效發展。高速公路工程項目由于各個路段視頻編碼之間具有明顯的差異，所以導致整個視頻格式存在不同，對后續管理造成一定影響。因此，應保證現有路段視頻編碼格式的統一性，以此保證后續管理工作的全面有序開展。編制視頻格式標準時，以H.264 為基礎，合理利用符合要求的格式，以提供清晰可靠的視頻。在智慧監控的影響下，對自動質量巡檢方式進行合理利用，能夠定期對自動巡檢方法進行合理利用，對系統運行中可能存在的信號丟失等相關問題進行巡視檢查，以保證故障維護工作效率得以提升[5]。

3.3.2 監控視頻智能化

智能化分析作為智慧監控的重要功能，在高速公路信息化建設中有突出的作用。高速公路事業發展進一步穩固了視頻監控的重要地位，視頻監控范圍越來越大，覆蓋密度也不斷增加，能夠對現有資源進行更加合理的利用。通過智慧監控系統，能夠對高速公路車流量進行實時監測，分析各個時間段車流量情況。同時，智能化分析功能可以對高速公路中車輛運行情況進行實時分析，比如車輛行駛、停止以及加速狀態等，為導航、交通疏導等提供實時數據支持。圖1 為高速公路監控系統軟件整體架構圖。智慧監控技術應用于高速公路信息化建設，可以提升其智能化程度，運用到高速公路安全監測工作體系中，能夠從根本上對運行車輛進行動態化監測，且通過智能化分析車輛運行的狀態，可以對車輛運行中存在的異常問題及時處理，消除安全隱患。

3.3.3 ETC 收費系統

各省在全國統一收費標準框架下，制訂了高速公路行業準則、地方標準，使高速公路管理行為統一化。除此之外，各省對ETC 配套項目的設備規范和技術標準的統一也十分重視。現各省主要使用的是具有開放框架，可兼容5G 技術的中國交通、華為等ETC 門架系統，以保護目前基建投資能夠向未來智慧高速公路平滑過渡，同時為后續選擇發展5G+C－V2X 技術奠定了基礎。高速公路ETC 的應用優勢如下：①利于節省停車花費的時間，防止發生收費中車道擁堵的現象，減少尾氣排放。車輛經過ETC 專用車道大概需使用2.5～3s，如此可節省通行時間、降低收費擁堵問題的發生率。②利于嚴格控制運營成本、實現節能減排的效果，為有效改善人們的生存環境，需秉持低碳原則加以控制，要求減少二氧化碳排放量，獲得低能量、低消耗和低開支的效果。針對車輛ETC 專用車道通行情況來說，車輛收費車道不需停車，這時能節省燃油使用量、時間，降低二氧化碳的排放、油料消耗，改善收費站四周環境。經營企業為維護經濟效益，采用ETC 系統能夠節省人力資源，控制實際運營的成本。③可有效保證整體服務水平、管理水平，ETC 專用車道快捷、高速，便于保證車輛通行能力，獲得駕駛人員的滿意、認可。市場經濟的快速發展下，使得經濟效益最大化、更好的為社會提供服務。站在管理人員的角度來看，不但能加強車輛通行方面能力，而且有助于防止發生收費擁堵狀況，保證收費的時效性、準確性、秩序性等，從根本上提升整體管理工作效率[6]。

3.3.4 通信系統、收費系統、監控系統三網合一

實現高速公路三大系統融合的過程中需要在網絡層面上實現通信、監控、收費系統在高速公路上的統一；需要在業務層面上實現、音頻、數據、視頻這三類業務的在高速公路應用上的融合。我們可以利用新一代的網絡技術、全新的綜合業務接入技術、全新的光傳輸技術以及視頻信息壓縮、解壓等實現的視頻監控技術，可以將高速公路通信、監控、收費系統三大系統融合起來。信息網絡所涉及的點都可以接收到監控系統的視頻信息、音頻信息以及告警信號、控制信號，可以實現移動圖像的測試、警報信息的上報、指令的遠程下達，也可以在高速公路的網絡在不同位置的實時監控、操控遠距離場所。高速公路通信、監控、收費系統的融合，可以有效利用通信系統的豐富高效的傳輸及容量的資源。

3.4 完善通信系統的運維管理體系

當前，通信單位圍繞通信系統所開展的運行與維護工作具有較大實施難度，其涉及面也較廣，這使得日常的維護管理工作需要面臨諸多問題。因此，通信單位可圍繞其管理結構搭建相匹配的通信管理，革新管理工作與通信技術體系，充分展現流程、標準、規范、指標的技術導向作用，逐步完善標準化的管理體系。同時，通信單位還應從設計、規劃、運行、維護等多個環節著手，健全責任機制，明確管理主體，細化各項工作流程，逐步完善規章制度與工作標準。在此基礎上，通信單位還應圍繞上述標準強化監督執行與考核力度，盡可能增強規章機制的有效性、科學性、可行性。

3.5 采用集中管理模式

對于高速公路機電通信系統的運行管理，要采取集中管理模式。通過集中管理模式的應用，實時同步上傳各類監控、收費設備產生的數據，并在通信系統的協調下，由收費監控中心統一接收數據，并分散反饋給各用戶，進而形成一個基于多媒體、以光纖傳輸數據為核心的數據傳輸系統。為了提高機電通信系統中各個設備性能的穩定程度，需要將收費中心服務器實施雙機備份，并借助冗余保護等技術來提高通信系統的使用性能。高速公路機電通信系統的數字化網絡建設，當前面臨著復雜的業務接口非標的現實問題，可以借助同步數據體系等技術方案來解決。同時，引入集中管理模式的應用，還可以降低系統管理、運行與維護成本，提高現有資源的利用效率。

4 結語

綜上所述，在傳統高速公路養護管理的基礎上，采用現代化的信息技術手段進行管理，是高速公路養護管理的發展趨勢。高速公路信息化養護管理體系的構建，提高了高速公路養護管理水平和治理，為高速公路的治理提供了重要的支撐。利用現代化的信息設備和信息技術，建立公路信息化管理平臺電子數據統計系統，可以提高數據統計的準確性、及時性，利用云計算、大數據等技術將統計到的數據進行實時上傳，并利用計算機軟件對各項數據進行綜合整理和分析，對不符合實際情況的信息數據進行及時更新。