新一代智慧路網云平臺探索應用

■ 文/圖 交通運輸部路網監測與應急處置中心 董雷宏

當前，我國已進入“數字中國”建設的重要時期，以智慧公路為代表的公路基礎設施數字化轉型取得了階段性成果，大批智能感知設施、智能分析系統、智慧服務平臺等得到廣泛應用。從全國公路“一張網運行”與“一體化服務”的視角看，“部-省-路段（收費站、服務區）”三個層面還沒有形成全面、有機、高效的智慧路網運行整體。

全國高速公路視頻云聯網系統

面向全國17.7萬公里高速公路網，數萬座橋梁、隧道，以及1.1萬個收費站、7000余個服務區，如何站在“一張網”的高度定位智慧發展目標，如何采取“網”的模式打破傳統體制機制障礙，編制“網”的制度規范路網管理與服務，并進一步通過“網”的技術手段實現數字化轉型升級，是新一代智慧路網的重要使命與艱巨任務。

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“智慧路網云平臺”包括云控與云服務系統，是指面向不同層級需求，通過深度融合大數據、人工智能、區塊鏈等技術，打造的集路網監測、預警應急、出行服務、聯網收費等全鏈條業務功能的信息化系統，可提供強大云計算資源與云算力服務，是實現智慧路網精準感知、精確分析、精細管理、精心服務的重要支撐手段與平臺。

/ 基本概念/

智慧路網是智慧公路的重要建設范疇，指以“云網融合”模式為引領，通過突破既有技術與數據瓶頸，促進公路基礎設施數字化、網絡化、智能化轉型升級，提升路網資產、承載對象、管理資源、服務要素等智慧化水平，可支撐公路網運行（準）全天候、全鏈條安全暢通的路網系統。

“智慧路網云控系統”是面向行業用戶，升級建設集監測、調度、管控、應急、收費等云控功能的系統。“智慧路網云服務系統”是面向公眾與運輸從業人員的出行需求，建設的“一體化”公路出行綜合服務系統。

同時，“智慧路網云平臺”也是行業“十四五”規劃重要內容，例如《公路“十四五”發展規劃》與《數字交通“十四五”發展規劃》均明確提出“建設監測、調度、管控、應急、服務一體的智慧路網云平臺，逐步實現對路網（準）全天候、多要素的狀態感知，推動實現智能監測與預警、實時交通誘導、路網協同調度和出行服務引導，提升監管和服務效能”。在交通運輸部路網監測與應急處置中心“十四五”發展目標中，更是將智慧路網云平臺作為核心內容——“到2025年，初步建成部、省深度聯網應用的智慧路網云平臺（含云控系統與云服務系統），力爭在公路網運行管理與服務領域的制度建設、標準應用、科技支撐與服務成效等達到國內一流水平。”

/ 建設需求/

近年來，隨著全國高速公路取消省界收費站后，“一張網”管理、服務與應急保障的形勢已十分明確，特別是通過大規模感知設施的聯網工程，全行業已實現高速公路2.9萬處門架設施，以及近20萬路視頻終端云聯網應用，以“云收費”“云調度”及車路協同為代表的區域路網智慧化升級也已遍地開花。為持續推進高速公路視頻云聯網運行規范化、標準化、智能化，每周定期通報橋梁、隧道、收費站、服務區、ETC門架等關鍵點位視頻接入與在線的“兩率”情況，截至目前，視頻接入率已超過97%。

首先從全路網視角看，盡管部分高速公路感知設施實現云聯網，智慧路網云平臺初步搭建。但是，如果要獲知特定時間全國高速公路收費站（含車道）、服務區關閉或限行的情況，以及有多少路段通行受阻或存在極端天氣，特別受大霧、冰雪影響路段的詳細情況，重大突發事件實時處置情況、嚴重擁堵路段人員車輛滯留情況時，云平臺還無法準確反饋，“監測-分析-報告-展示-發布”的過程依然處于半人工半自動時代。

其次從路段視角看，全國高速公路每一個基本路段（相鄰兩個出入口之間的路段）及沿線收費站、服務區、橋梁、隧道、互通立交等（大約有10萬個斷面），其設施運行狀況、交通情況、突發事件等是否能夠全面、實時、準確掌握，作為“路段中心”是必備課題。但是，要通過監測上述“10萬個斷面”掌握高速公路路段及沿線設施運行情況，僅依托收費門架與視頻終端聯網聯控還難以實現。此外，全國高速公路約有3000多個“路段中心”，其建設周期、系統能力、智慧程度相差較大，“一刀切”要求智能化升級改造較難實現，故需要理清基本目標與需求。

最后從“部-省-段”協同看，“保通保暢”是全路網各層級核心業務目標之一，該目標對智慧路網云平臺更高層級的功能、性能需求是不一樣的。路段、收費站、服務區是基層發現、處置突發事件并及時恢復通行的執行者，故對微觀交通事件（如遺撒、行人、停車、起火及能見度、結冰等）的感知與分析更為精細與敏感；省、部層面的關注點相對宏觀，如何快速接報或篩查問題、如何及時跟蹤調度指揮、如何長效治理防止問題擴大是業務需求，故要在全面掌握路網流量、設施損毀、關閉限行、交通事故、嚴重擁堵等情況的基礎上，密切跟蹤突發事件處置過程與變化趨勢，通過深度精準的研判分析，開展“部-省-段（站、區）”三級調度指導與預警防范。

“部-省-段”三級需求分析

高速公路“保通保暢”監測看板

實現高速公路設施數字化、感知全息化、狀態可視化、研判智能化、調度實時化是建設智慧路網云平臺的基本需求，落到不同層面、不同業務、不同用戶視角，仍有很多需要研究和細化的內容。

/ 探索應用/

截至2022年底，由交通運輸部立項的“公路網運行管理與服務平臺”（一期）基本建成并投入使用，其可視為智慧路網云平臺的初級系統。該平臺包括：視頻監測（即視頻云聯網）、運行監測、協調處置及綜合分析四大應用子系統；路網運行數據范圍涵蓋：交通流量、阻斷事件、交通擁堵、設施開關、公路氣象、視頻圖像、車輛特征等，以及應急保障（含應急物資、救援車輛、事件預警等）、聯網收費（含清分結算、前裝發行、門架狀態、車道設施、ETC使用、預約出行）、出行服務（含服務區、充電樁、路況信息）等。同時，基于流量數據可衍生提取形成客貨運輸流量、運量、運距、周轉量等指標。

目前，基于該平臺的相關數據，交通運輸部已基本實現高速公路網流量及客貨運輸關鍵指標秒級計算（5s）與實時對比分析，可匯總展示擁堵路段與擁堵收費站變化情況，并通過疊加近20萬路視頻點位進行指揮調度。目前，正積極推動橋梁、隧道、服務區（含車位、充電樁等）動態情況，以及路段、收費站關閉限行情況的全面聯網，研究突破公路突發事件人工報送效率低下、信息不對稱及調度指揮不順暢等問題。

為此，交通運輸部重點開展了基于“LBS+視頻”的AI智能分析等探索應用，為嘗試解決高效篩查高速公路網異常情況提供支撐。首先全面提示提升視頻云平臺“兩率”，搭建視頻云智能分析環境，為開展視頻智能分析打下基礎，其次選取典型擁堵收費站、路段作為研究樣本，確保分析結果具有代表性；再次確立了“視頻+LBS”技術路線，創新了“劃線法”等擁堵研判的智能算法；最后研發了“部省站”三級視頻智能分析平臺，初步實現了智能篩查的擁堵路段、收費站與視頻云平臺監測調度的聯動展示。

此外，在積極推進高速公路擁堵篩查視頻算法與AI分析平臺建設的同時，交通運輸部正在同步編制行業標準《公路網運行評價技術規范》，從經濟高效、便捷順暢、綠色集約、安全可靠、智能先進等視角，全方位評價公路網運行實際狀況及特征，以及影響公路網正常運行的安全、環境、事件等因素。其中，擁堵收費站、擁堵路段、繁忙服務區是便捷順暢類的重要評價指標。通過同步開展評價指標算法研究，雙向促進全路網依托視頻結構化數據與智能化分析的應用示范，力爭以擁堵智能判定為突破口，重點圍繞交通流量、交通事件、公路氣象等推廣視頻AI分析應用，同時，有效銜接“部-省-段（站、區）”三級調度業務，促進高速公路“一張網”閉環管理模式。

/ 目標展望/

作為行業“十四五”時期提出的重要任務目標，智慧路網云平臺未來發展前景十分可觀。以交通運輸部路網監測與應急處置中心“十四五”發展規劃為例，作為打造“全天候保障的公路網運行監測調度中心”的重要支撐，智慧路網云平臺目標將是具有30萬核以上算力資源（含4萬核AI算力），可實現全量路網數據資源匯聚與智能應用的云控系統與日均用戶活躍量千萬級的云服務系統，未來可支撐實現全國公路網運行整體效益最優化、安全風險最小化和服務質量最佳化的智慧路網遠景目標。

下一步，將重點推進實現交通量、出行量、運輸量及重點車輛標識、軌跡、載重等數據分鐘級應用，實現路網運行周、月、年自動化評價研判，開展擁堵頻發、事件多發路段的人工智能分析，支撐開展重點區域、重點路段、重要時段的路網運行調度與擁堵治理。同時，持續推進流量監測、擁堵判定、事件預警等統一算法服務，升級視頻網關智能分析功能，開展視頻云聯網“嵌入式”AI分析應用，拓展監測調度、預報預警、統計分析等視頻云聯網分析應用能力，支撐實現全國路網運行態勢可視化綜合展示。

至“十四五”時期末，面向高速公路打造全要素感知、全網絡覆蓋、全天候應用的智慧路網監測調度體系，將實現“路網監測更精準實時、調度指揮更精細高效、研判分析更精確智能”的目標要求，作為智慧路網云平臺建設關鍵領域，視頻云聯網的范圍、深度、內容將進一步擴大，視頻質量與智能化程度將大幅提升，切實支撐“指哪看哪、調哪通哪”，實現關鍵點段、設施狀態的智能研判與評價。

基于“視頻+LBS”的AI分析平臺