物聯網技術在智慧高速公路建設中的應用研究

郭 家

（廣西新發展交通集團有限公司，廣西 南寧 530000）

0 引言

信息化技術的高度發展，為我國經濟社會建設帶來了新的可能性，其衍生的各類先進技術更是帶動了基礎設施建設事業的綜合發展，物聯網技術屬于比較具有代表性的衍生技術之一，在農業領域、工業領域、商業領域等發揮著不可替代的重要作用。但是從實際情況來看，物聯網技術在智慧高速公路建設中的應用還不夠成熟，存在許多問題亟待解決，在這種情況下對本課題進行研究具有積極的意義。

1 智慧高速公路的內涵

我國的經濟建設取得了前所未有的階段性成果，社會基礎設施建設更是進入了新階段，人民群眾的生活水平由此得到了根本性提升，特別是智慧高速公路的建成，更是改變了高速公路的運營模式和管理模式，為人們帶來了更加便利的出行體驗。從某種程度上來說，智慧高速公路是從決策層面出發的、具有系統性設計價值的先進基礎設施，其符合系統工程學設計的相關要求，對運行過程中“人、車、路、環境”各項要素進行有效統籌管控。利用智慧高速公路這種特殊的現代化基礎設施，解決傳統模式下高速公路運行發展中存在的一系列問題，提升高速公路工程社會效益、生態效益、經濟效益等綜合效益，是推動智慧高速公路建設發展的重要目標。從實際應用價值來看，智慧高速公路具有突出的管理效果，應用效能也以一種集約化增長的特征逐漸發展，對物聯網技術在智慧高速公路建設中的應用進行研究，符合我國新時代社會發展的要求［1］。

2 智慧高速公路建設任務

2.1 構建智能化輔助平臺

智慧高速公路包括多方面內容，而智能化輔助平臺是其中重要的組成部分之一，應盡快建立輔助決策系統，借助大數據技術、人工智能技術等做好運輸數據分析，從根本上提升高速公路工程運行管控質量，確保交通安全暢通。相關部門通過構建智能化輔助平臺，進一步提升高速公路運行效率，有助于從根本上解決運輸問題，也能夠進一步降低交通事故發生概率，為完善我國基礎設施建設奠定堅實的基礎。

2.2 構建完好的保障設施

第一，建設廣域全息感知系統。通過架設攝像機、檢測器、氣象儀及橋梁、路面健康感知設備等一系列設備，對高速公路運行過程中產生的各類數據信息進行綜合采集，從而讓各類智能化、智慧化應用及決策落到實處。第二，建設通信系統。充分發揮5G等技術的優越性，提升高速公路通信穩定性。第三，優化供配電系統。充分利用各類新能源發電技術，在現有供配電設施的基礎上，保證高速公路電力供應效果。第四，搭建智慧云平臺。充分發揮各類先進技術的作用，實現智慧高速公路的綜合管理，保證智慧高速公路運行效果。從客觀角度出發，構建完好的保障設施，對建設智能化高速公路具有重要現實意義。它不僅能夠提升智能化高速公路現代化水平，也能夠在建設過程中引入大量先進技術，提高施工效率，為企業節約經濟成本。

2.3 構建“三位（人、車、路）一體”的監測與服務系統

第一，建設動態監管系統。借助高清復合監測、機器視覺識別技術對高速公路的運行情況進行檢查和監控，第一時間發現運行問題并進行處理，提升對車輛的管控效果。第二，主動建設車道管控系統。根據智慧高速公路的運行情況等，在自動抓拍等技術的支持下，實現不同時間、不同路段、不同車型的針對性動態管控。第三，建設車路協同系統。充分發揮第五代通信技術、自動駕駛技術、邊緣計算技術等先進技術的作用，建成車路協同系統，從而對智慧高速公路車輛通行進行有效管理。第四，積極建設聯網信息發布系統。通過通信網絡等技術對智慧高速公路的實時路況、交通信息、事故信息等進行發布，確保人、車、路信息聯通的成效，提升智慧高速公路應用價值［2］。施工單位構建“三位一體”的監測與服務體系，能夠實現有關部門對智慧公路的全面監督與管理，及時了解智慧公路在運營過程中的動態，為相關部門的決策工作提供重要參考依據，同時能夠降低運行過程中事故發生的概率。

3 推進智慧公路發展的必要性

3.1 符合國家交通發展

黨中央始終高度重視我國交通類基礎設施的建設情況，早在2012年就發布了關于交通運輸行業智能交通發展的相關文件，對我國現代化交通運輸業的發展目標、發展方向等進行了規定，并確定了交通運輸業的長遠發展目標，為后續我國智慧高速公路建設指明了方向。從相關文件的內容來看，建成具有信息化、智能化特征的高速公路工程，對現有的高速公路、國省干線公路、重要路段、大型橋梁等進行改造優化，使之能夠具有更突出的感知、監控和管理效果，是未來工作的重中之重。建設智慧高速公路符合我國經濟社會發展對交通類基礎設施的要求，與我國現代化交通運輸業發展目標完全相符，具有一定的積極意義。從整體上看，推進智能高速公路建設與我國未來發展目標具有高度一致性，能夠進一步推動我國各項事業建設，也能夠讓我國在激烈的國際競爭環境中立于不敗之地。

3.2 滿足人們的出行需求

中國特色社會主義市場經濟目前已經進入了快速發展階段，人們的生活質量越來越高，機動車保有量迅速增加，這給交通基礎設施帶來了新的壓力，而人們的交通服務需求不斷增加，因此盡可能提升交通系統管理服務效果是未來工作的必然選擇。在過去很長的一段時間里，我國高速公路工程都存在出行服務不到位的問題，各類服務信息不能第一時間發布并傳達給出行人員，這導致一系列不便，特別是在發生公路阻斷（施工、封閉、堵塞）的情況下，這一問題更加明顯。當某一路段發生交通事故時，與之相關的整個路網都會陷入短時間癱瘓，給人們帶來巨大的不便。以物聯網技術為基礎建設智慧高速公路工程，發揮智能化技術和信息化技術的優越性，是解決上述問題的必然選擇，通過網站、呼叫中心、廣播電視、車載終端等渠道第一時間發布信息，能夠在一定程度上滿足人們對出行服務的需求［3］。通過不斷完善智能高速公路系統，能夠加快運輸速度，提升運輸效率，讓人們感受到先進技術給生產與生活帶來的各種便利。

4 物聯網技術在智慧高速公路建設中的應用分析

4.1 物聯網技術概述

物聯網技術是一種基于信息化技術和數字化技術的新型先進技術，能夠保證服務器、個人電腦、智能通信等智能終端的互聯互通。從某種程度上來說，物聯網技術屬于互聯網技術的發展產物，其擺脫了傳統信息終端的限制，讓萬事萬物都成為互聯的基礎。通過物聯網技術的合理應用，人們得以實現網絡和終端設備的及時互通，保證了人與物品之間、物品與物品之間的互通效率。在實際應用過程中，物聯網技術主要是基于各類傳感設備和協議等對信息數據進行傳輸，以達到智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理等一系列目標。從技術層面來看，物聯網技術可以分成感知層、網絡傳輸層、信息處理應用層3個方面。首先利用傳感器了解基本信息并進行采集整理，然后將其轉化為數字信號，接著將各類數字信號傳輸到信息處理層進行加工，最后形成指令，用于更加精準地進行管理服務和信息反饋等。目前，物聯網技術已經開始在越來越多的領域發揮作用，無論是環境保護、政府工作還是智能電網、智能家居等，物聯網技術都扮演了極為重要的角色［4］。在社會不斷發展的今天，物聯網技術有著更廣泛的應用，在很大程度上改變了人們的生產方式、思維方式，對促進生產力發展具有重要現實意義，因此有關部門應當高度重視，不斷研究物聯網技術，提出合理化意見和建議，解決好該技術在應用過程中存在的問題，讓該技術更好地為人民群眾的生活服務。

4.2 某智慧高速公路建設方案

在現代化建設不斷取得新成果的今天，我國的交通運輸業基礎設施建設水平不斷提升，越來越多的地區開始進行高速公路建設方面的創新和嘗試，為了更好地適應公路發展要求，某市從2015年開始進行智慧高速公路建設工作，以重視科技創新、優化技術應用為基本工作原則，為提升智慧高速公路建設水平做出了巨大的努力。經過一段時間的嘗試，該地區的公路管理局成功完成了普通干線路網運行監測與應急處置平臺建設任務，設置了大量固定監測點和移動監測點，能夠對高速公路運行情況等進行有效的實時監測。同時，從智慧設施、智慧管控和基礎配套設施3個方面入手，在某重要路段傾力打造“智慧公路”，從根本上提升了高速公路檢測管理水平，通過信息發布設施等渠道成功地實現了高速公路動態數據的實時傳輸，為高速公路養護、路政、服務等各項日常工作提供了現代化、高科技支持。

4.3 物聯網技術在智慧高速公路建設中的應用

4.3.1 交通誘導系統

智慧高速公路建設由多個部分組成，而交通誘導系統是其中比較具有代表性的組成部分，它是以基礎信息平臺所采集的基礎信息（高速公路自然狀態、施工、設計、使用和維護檔案、環境狀況、天氣條件等）為參考、自動進行公路運行情況檢測的系統，在實際應用中發揮著不可替代的作用［5］。物聯網技術在交通誘導系統當中扮演著重要角色，不僅提升了高速公路運行情況檢測效率，還能夠對收集到的信息進行綜合分析，確定特定路段的交通運行情況，在此基礎上預測和分析高速公路后續的交通流特點，根據提前制定的應急措施和應急方案等進行應對和管理。從實際情況來看，物聯網技術在高速公路交通誘導系統中的應用，提升了車輛引導的水平，保證了交通誘導的效果。

4.3.2 救援服務系統

高速公路運行管理工作十分復雜，而救援服務則顯得格外重要，當發生交通事故或特殊情況時，救援人員需要第一時間到達現場并進行處理和協助。基于物聯網技術的高速公路救援系統能夠第一時間確定交通事故或突發情況的發生位置、待救援人數等重要信息，再借助交通控制、應急保障、數據服務系統等，對現場救援提供數據支持和交通協調服務，有助于對應急事件進行及時處理，從而提高高速公路管控水平。將先進信息化技術應用于救援系統中，能夠全面提升運營效率，將傷亡人數降至最低，對智慧公路發展具有重要作用。有關部門應當不斷引進先進技術，對現有系統進行改造與升級，從而不斷提升服務水平。

4.3.3 車輛識別與車輛監控系統

高速公路運營管理離不開車輛識別監控等，而利用物聯網技術建成的車輛識別和監控系統，能夠為運營管理提供數據支持。車輛識別系統是其中比較重要的組成部分，保證了收費站運行效果，解決了傳統高速公路收費管理困難的問題，能夠在物聯網技術的支持下，對公路上正在行駛的車輛及停靠的車輛進行準確識別。此外，該系統還具有車輛速度監控、車輛行駛距離監控等功能，能夠直接將車輛情況和車牌信息聯系起來，保證智慧高速公路運行管理效果［6］。完善的車輛識別及車輛監控系統能夠讓有關部門對運行車輛實施全面監督與管理，有助于保障交通系統安全，也有助于推進交通事業全面發展。

4.3.4 電子不停車收費系統

電子不停車收費系統（E T C）已經比較成熟，其主要借助物聯網技術，建成一種路測天線與車載電子標簽之間的專用短程通信渠道，駕駛員不需要刻意停車就可以完成繳費。從實際情況來看，電子不停車收費系統的應用，保證了車輛信息的收集、傳輸效率，在車輛電子標簽和外場設備的支持下，實現了車輛收費數據的即時傳遞，收費站的管理系統則可以以數據為基礎進行扣費和圖像處理等，這對提升智慧高速公路運營管理效果有一定的積極作用。

4.3.5 智慧調度管理系統

物聯網技術在智慧高速公路建設中的應用并不局限于上文中提到的幾個方面內容，智慧調度管理系統同樣十分重要，其能夠在高速公路調度運行工作中發揮重要作用。根據實際應用情況來看，智慧調度管理系統解決了傳統調度模式下突發事件無法處理、常規事件應對速度慢的問題，借助物聯網技術的信息采集、處理、存儲和傳輸功能，實現了對高速公路運行情況的準確識別，還能夠根據系統預案進行即時處理，加快智慧高速公路問題處理速度［7］。

5 結束語

在現代交通運輸業建設目標的指導下，我國的智慧高速公路建設已經取得了階段性成果，一些地區開始在高速公路建設中應用物聯網技術，并從根本上提升了救援服務系統、車輛識別與車輛監控系統、電子不停車收費系統、智慧調度管理系統的應用效果。在今后的工作中，技術人員應根據智慧高速公路發展需求，不斷探索物聯網技術在智慧高速公路建設中的有效應用。