高速公路隧道智能平臺人機交互方案探討

鄒 濤

(山東高速股份有限公司 濟南市 250000)

近年來，高速公路隧道智能平臺集成化水平不斷提高，平臺管控的機電設(shè)備和需要展示的信息越來越多，針對關(guān)注度較高的高速公路隧道智能平臺，從平臺的易用性和操作便捷性、舒適性入手，提出人機交互性能提升方案，探索新形勢下、數(shù)字化下的隧道智能平臺人機交互性，滿足操作人員對智能平臺管控便捷性日益提升的要求。

1 隧道智能平臺發(fā)展現(xiàn)狀

高速公路隧道智能平臺從傳統(tǒng)的單一系統(tǒng)，如照明、監(jiān)控、供電、通風、消防等獨立控制，到隧道智能管控平臺的建立，到“管理、運維、監(jiān)控、檢測、控制、指揮、調(diào)度”多維度融合管理平臺的形成[1]，隧道的數(shù)字化、集成化不斷提升，能夠?qū)⑺袛?shù)據(jù)統(tǒng)一集成到智能平臺進行展示，可以滿足隧道日常管理和出現(xiàn)緊急事件情況下的快速應(yīng)用，但是現(xiàn)有的隧道智能平臺的智慧化、信息化、集成化往往只針對與平臺管控、管理機電設(shè)備本身，忽視了直接操作人員的主觀感受和操作便捷性，隨著大數(shù)據(jù)、人工智能的普及，隧道智能平臺的弊端逐漸顯現(xiàn)：

(1)平臺反饋性欠缺。界面菜單、按鈕導(dǎo)航、下一步操作的提示信息不夠全面，提示界面的版式不固定；不能保證操作人員在不借助說明書的情況下，就能對整體界面功能形成大致認識，操作后反饋提示不足，缺乏足夠的輸入檢查和錯誤提示功能和對異常操作的容錯處理能力，操作人員無法及時對自己執(zhí)行的操作判斷機電設(shè)備是否運轉(zhuǎn)成功。

(2)平臺故障分析欠缺。隧道機電設(shè)備復(fù)雜多樣，并且因長時間使用部分機電設(shè)備故障頻率較高，隧道智能平臺無法對可能存在的設(shè)備故障問題進行預(yù)警提示，對已出現(xiàn)故障問題無法進行初步分析故障原因，需要設(shè)備維修人員逐一排查，不能做到故障初步分析和故障原因診斷，導(dǎo)致維修效率較低。

(3)平臺決策指導(dǎo)欠缺。現(xiàn)有的隧道智能平臺當隧道中多個機電設(shè)備出現(xiàn)故障時，平臺只能在相應(yīng)位置提示報警，還不能做到報警信息的統(tǒng)一展示。同時平臺無法對多個故障項目按照維修、使用重要程度進行優(yōu)先級排序，無法給出充分的引導(dǎo)、提示信息，造成操作人員只能通過日常巡查過程，將界面一一點擊查看，根據(jù)查看情況，再來做出下一步判斷。

2 隧道智能平臺人機交互構(gòu)架

隧道智能平臺人機交互性能的提升，將有助于更好地服務(wù)平臺操作人員，減少操作人員因反饋、上報時間延誤導(dǎo)致的安全事故、責任事故，減少二次事件的發(fā)生，降低隧道安全隱患，同時能對道路、車輛、環(huán)境等方面的信息進行優(yōu)化分析，提高操作的專業(yè)化、便捷化。智能平臺基于機器學(xué)習、大數(shù)據(jù)分析等新興技術(shù)，在提升機電設(shè)備初步故障分析的能力同時，不斷提升本路段的管理水平，提高操作人員操作的效率和管理的精細程度，保障隧道交通安全。隧道智能平臺人機交互邏輯框架如圖1所示。

圖1 隧道智能平臺人機交互邏輯框架

(1)基礎(chǔ)設(shè)施層。包括視頻監(jiān)控、車輛檢測器、交通信號燈、交通誘導(dǎo)燈、可變信息標志、可變限速標志、隧道照明燈、能見度檢測器、緊急電話、隧道廣播、風速風向檢測器、軸流/射流風機、煙感探測器、能見度檢測器、CO/VI檢測器等基礎(chǔ)設(shè)備設(shè)施構(gòu)成。

(2)信息傳輸層。依靠通信專網(wǎng)及互聯(lián)網(wǎng)[2]，在保證數(shù)據(jù)傳輸安全、快速的條件下，完成數(shù)據(jù)的采集、儲存、傳輸、展示，為數(shù)據(jù)分析層、監(jiān)控展示層提供有效、可靠的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，是故障分析、信息反饋重要的依據(jù)。

(3)數(shù)據(jù)分析層。包含反饋、分析、決策、管理四個子系統(tǒng)，是隧道智能平臺人機交互性提升的關(guān)鍵，為高速公路運營管理日常巡檢、故障分析、應(yīng)急處置、數(shù)據(jù)管理等提供決策支持，提升智能平臺人機交互的智能化和科學(xué)化。

(4)監(jiān)控展示層。支持指揮調(diào)度中心顯示屏、電腦端操作屏、手機移動設(shè)備等多個界面信息展示和操作，是視頻監(jiān)控、可變信息情報板、異常事件檢測、火災(zāi)探測、緊急電話及廣播、通風照明檢測等設(shè)備集成的展示和可操作性平臺。

3 隧道智能平臺人機交互主要業(yè)務(wù)功能

3.1 反饋提示功能

當點擊和操作智能平臺時，平臺界面給予主動反饋并提示相關(guān)下一步操作，同時提示反饋操作完成程度以及完成效果。在操作重大、重要步驟時給予提示警告、預(yù)警和可能存在的問題等相關(guān)信息。同時平臺具備檢測的性能，擁有全面的處理方法，如出現(xiàn)錯誤點擊和錯誤選擇的位置時，平臺主動提示應(yīng)該如何處理的方法和建議，具備錯誤提示恢復(fù)和保護功能等容錯手段[3]。

3.2 故障分析能力

在原有隧道智能平臺的基礎(chǔ)上，將隧道大數(shù)據(jù)分析、機器學(xué)習等前沿技術(shù)應(yīng)用到隧道智能平臺人機交互中，對隧道智能平臺已達到運行壽命的可能出現(xiàn)故障機電設(shè)備提前進行故障預(yù)警，引導(dǎo)機電維修人員盡早開展設(shè)備檢測。對出現(xiàn)的設(shè)備故障問題進行初步的數(shù)據(jù)分析，通過與數(shù)據(jù)問題庫和該隧道已存在并修復(fù)的故障模板進行對比分析，反饋設(shè)備故障可能出現(xiàn)的原因、問題點，進一步提升機電維修人員的維修效率。對已修復(fù)的故障問題和修復(fù)方法形成維修模板并儲存到數(shù)據(jù)庫，不斷提升隧道安全問題的主動發(fā)現(xiàn)、監(jiān)管的能力，提高隧道設(shè)施檢測自動化。

3.3 決策指揮能力

以智能化、信息化的分析手段為補充，平臺將給予一定時間內(nèi)的自動巡查、巡檢功能，如遇問題及時報警并上報，減少因人工巡查或人工上報不及時導(dǎo)致的安全事故、二次事件等問題。當多個設(shè)備同時提示故障時，按照設(shè)備維修的重要程度、必要程度進行優(yōu)先排序，對可能影響交通安全的車道控制信號燈、通風照明系統(tǒng)等設(shè)備進行優(yōu)先提示維修。同時隧道智能平臺為重大交通事故、安全事故等提供已存的應(yīng)急預(yù)案和聯(lián)動方案，為快速處理交通突發(fā)事件、惡劣雨雪天氣等情況提供科學(xué)手段和有效依據(jù)。

3.4 數(shù)據(jù)管理能力

數(shù)據(jù)管理能夠維護數(shù)據(jù)信息完整、保證平臺各項工作運行[4]，其功能是將數(shù)據(jù)查詢、儲存、管理、運用融為一體，提升管理效率。數(shù)據(jù)庫中包括儲存隧道現(xiàn)有設(shè)備臺賬、隧道設(shè)備已發(fā)生故障臺賬、隧道應(yīng)急預(yù)案等，提供設(shè)備故障趨勢、設(shè)備故障類型分布、設(shè)備故障信息統(tǒng)計表等[5]，聯(lián)動設(shè)備備品備件庫，提高設(shè)備的完好率。通過數(shù)據(jù)管理聯(lián)動故障分析和決策指揮，實現(xiàn)全要素、全生命周期管理理念下的隧道資產(chǎn)數(shù)字化管理。

4 隧道智能平臺人機交互界面優(yōu)化

在提高隧道智能平臺人機交互性能的同時，應(yīng)不斷優(yōu)化智能平臺人機交互界面，根據(jù)所轄路段，將道路模型與隧道模型緊密結(jié)合，避免在多個界面下的切換和顯示，保證在同一界面下進行道路情報板、隧道機電設(shè)備的監(jiān)控和管理。針對多個隧道群，要按照具體使用范圍合理安排版面，達到美觀與實用相結(jié)合的效果。在平臺設(shè)計圖標時，要根據(jù)應(yīng)用的不同命令，每一個圖標都要反應(yīng)一個具體的目標動作，在整個界面的顯示控制中要使用一致的風格機制，避免對軟件相關(guān)操作理解上產(chǎn)生歧義，如信息顯示的布局位置、各種邏輯之間的關(guān)系、規(guī)則，操控命令格式、菜單結(jié)構(gòu)[6]，進一步降低操作人員重復(fù)操作和記憶負擔，提高界面設(shè)計的經(jīng)濟型。

5 結(jié)論

隧道智能平臺的發(fā)展既要圍繞以人為出行服務(wù)對象的根本理念，又要兼顧著操作人員對人機交互日益增長的需求，在分析目前隧道智能平臺人機交互現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，從系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)功能、界面優(yōu)化等方面對智能平臺進行了研究，提出提高人機交互性的方案。隨著平臺人機交互性能的大大提升，平臺的“全要素，全周期”的智慧化、信息化、集成化將得到進一步的完善補充，在增強操作人員的用戶體驗，提高系統(tǒng)對操作人員的友好性和便捷性，構(gòu)建“智慧型管理”的同時，營造一個安全、暢通、經(jīng)濟的隧道環(huán)境，為駕乘人員提供更為安全、舒適的出行體驗。