宿遷市普通公路“智慧公路腦”建設思考

摘 要：為推動普通公路高質量發展，本文以系統觀念為指導，數據賦能、場景牽引，專注基礎設施的數字化轉型。遵循省級及國家級信息化試點要求，利用人工智能、5G等技術，在宿遷信息化基礎上構建智能感知、管控、服務體系，探索創新應用。

關鍵詞：智慧公路 公路腦 建設方案 創新應用

1 緒論

國內智慧公路建設相較國外起步晚但發力足，智慧公路平臺依托智慧公路工程進行建設[1]。國務院、國家發展改革委、交通運輸部等多部門推進智慧公路試點建設，主要集中在基礎設施數字化、路運一體化車路協同、北斗高精度定位綜合應用、基于大數據的路網綜合管理、“互聯網+”路網綜合服務、新一代國家交通控制網等六個方面建設，著力提升路網運行管理和服務水平[2]。目前我國智慧公路平臺建設重心主要聚焦智慧高速公路，據資料總結，已有10多個省份、40多條路段已經完成或正在建設智慧高速公路平臺，代表性試點工程包括浙江滬杭甬智慧高速云平臺、北京延崇智慧高速、江蘇“六朵云”等示范工程。

智慧公路腦平臺建設主要依托智慧高速與普通國省道，普通公路試點少且未形成標準[3]。智慧公路腦著重運行管理與服務，輔助決策分析不足，導致普通公路“智慧公路腦”頂層設計與挖掘不全面，缺乏統一建設標準[4]。

2 “智慧公路腦”總體框架研究

本次宿遷市普通公路“智慧公路腦”建設研究項目聚焦公路基礎設施，圍繞智能感知、智能管控和智能服務等方面，結合宿遷現有公路數字化基礎，總體框架如圖1所示，自上而下分為應用場景層、應用系統層、數據資源層、支撐系統層和基礎設施層，整體遵循江蘇省普通國省道建設技術指南與農村公路“一路一檔”標準規范體系。

3 建設方案

智慧公路腦建設方案包含基礎設施、智慧大腦及應用系統三個部分，其中基礎設施包含智能感知體系、智能管控體系、智能服務體系；智慧大腦包含數據中臺和算法模型；應用系統包含智能建造體系、安全應急體系、智慧養護體系、路網服務體系、協同辦公體系及智慧農路體系。（圖2）

3.1 基礎設施

基礎設施是為“智慧公路腦”提供數據支撐的主要來源，同時基于公路腦反饋決策結果提升外場基礎設施設備管控效率和服務水平，涵蓋智能感知體系、智能管控體系、智能服務體系三個方面。

3.1.1 智能感知體系具體包括

（1）路面狀態監測系統：實時監控道路狀況，確保交通安全；（2）橋梁健康監測系統：運用傳感器和數據分析技術評估橋梁結構安全，預防結構問題；（3）無人機智能巡護系統：自動化空中巡查城市基礎設施，提高巡檢效率和安全性；（4）視頻監控系統：結合AI技術進行行為分析和事件檢測，強化城市安全管理；（5）交通精準感知與趨勢推演系統：通過大數據預測交通流量，為城市交通規劃提供科學依據；（6）橋梁氣象監測系統：提供橋梁安全運營所需的氣象數據支持；（7）下穿通道水位監測系統：實時監測易積水區域水位，及時預警城市內澇問題。

3.1.2 智能管控體系具體包括

（1）智慧作業系統：使用智慧錐桶等設備，結合高精度地圖和信息處理平臺，提升養護作業效率；（2）智慧養護工區：通過RFID技術管理設備物資，實現實時庫存監控；（3）互聯網+智慧誘導屏：以圖片渲染形式展示路網信息，支持發布多種實用信息；（4）情報板網絡安全防護系統：自動發現并識別設備資產，預警非法活動，確保網絡安全；（5）交通事故占道監測預警系統：智能分析路側攝像頭數據，快速識別并響應交通事故。

3.1.3 智能服務體系具體包括

（1）行人過街預警系統：利用LED屏和激光照射等方式提醒車輛和行人注意安全；（2）匝道分合流預警系統：通過地面誘導燈閃爍提醒駕駛員注意匝道情況；（3）霧天行車誘導系統：通過不同模式下的誘導燈操作，提高霧天行車安全性；（4）主動發光標志系統：結合逆反射和主動發光技術，增強標志可見性；（5）激光防疲勞光幕系統：夜間或低能見度條件下發射激光光束，提醒駕駛員保持警覺；（6）智慧服務設施：智慧服務區和智慧收費站利用深度學習技術實時分析車位占用情況，提供便利服務。

3.2 智慧大腦

智慧大腦集成了大數據、云計算、物聯網和人工智能等前沿技術，旨在通過全面感知、實時分析、智能決策等助力實現綠色、高效的智慧交通生態系統，系統中包含技術中臺、業務中臺、數據中臺及AI模型服務。

3.2.1 技術中臺

平臺基于物聯網技術，采集交通設備設施狀態數據，實現公路設備數字化立體管理。通過對外場設施位置和業務需求的研究以及物聯網平臺的研究，形成物聯網平臺建設原則的標準。

3.2.2 業務中臺

通過對二三維數字化底座主要支撐業務、實現效果和硬件資源需求進行研究，實現對不同業務需求、硬件配置、網絡環境等采用數字底座的建議。

3.2.3 數據中臺

數據中臺能夠實現更廣泛的海量數據匯聚、資產融合；提供一站式敏捷大數據加工處理、分析和可視化服務；同時可采用快速方式快速構建新型數據應用，強化數據應用能力，更大發揮數據價值。通過數據中臺主要支撐業務、實現效果和硬件資源需求進行研究，實現對不同業務需求等采用數據中臺的建議。

3.2.4 AI模型服務

建設基礎設施數字化模型、三維數字化底座服務、公路養護可決策模型、路網全場景服務模型、物聯網實時感知模型及算法場景化應用模型等AI模型服務，賦能公路行業管理科學決策。

3.3 應用系統

3.3.1 智能建造體系

在智能建造體系中，感知終端和管控終端收集各種數據，包括外場感知數據、智慧作業系統數據、外部單位填報數據等。外場數據被傳輸到智慧大腦的數據中臺進行存儲和處理。智慧大腦利用基礎設施數字化模型、三維數字化底座服務對數據進行處理，生成各類信息和決策支持，如建設進度信息、質量信息等，最終實現智能建造體系的各項功能，包括計量控制、進度控制、質量控制、安全管理、合同管理、信息管理及BIM協同模塊。

3.3.2 安全應急體系

在安全應急體系中，感知終端獲取外場基礎狀態信息，如基礎設施狀態、交通狀態、道路施工狀態、預警數據、應急指揮調度數據等。數據中臺進行存儲和處理，包含路面狀態數據、交通數據、各種預警數據等。智慧大腦通過基礎設施數字化模型、三維數字化底座服務、物聯網實時感知模型及安全處置流程信息等對這些數據進行處理。最終，處理后的信息用于實現安全應急體系的各項功能，包括應急事件管理、應急預案管理、應急演練管理、風險隱患管理和科技興安管理等，同時也服務于管控終端和服務終端的各種系統，以提升整體交通管理和安全應急能力。

3.3.3 智慧養護體系

在智慧養護體系中，感知終端通過各種監測系統收集交通狀況及養護數據，如路面狀態、橋梁健康、無人機巡查、智慧作業系統、養護系統、運維系統等，這些數據傳遞給數據中臺進行存儲和處理。智慧大腦利用數據中臺的數據，通過基礎設施數字化模型、三維數字化底座服務、公路養護可決策模型等算法模型進行分析和處理，生成決策支持信息。最終，這些信息用于實現智慧養護體系的各項功能，包括橋梁健康監測、隧道健康監測、道路病害監測、機電運維監測、隧道運維監測及養護決策分析模塊，以提升基礎設施的管理和維護效率。

3.3.4 路網服務體系

在路網服務體系中，感知終端、管控終端收集各種數據，如路面狀態、視頻監控、交通信息等，并將這些數據傳輸到智慧大腦的數據中臺。數據中臺整理和分析這些數據后，提供給基礎設施數字化模型、三維數字化底座服務、公路養護可決策模型等算法模型進行進一步處理。最終，處理后的信息用于實現路網服務體系的各項功能，包括路網態勢、視頻監控、車輛畫像、根因分析、事件仿真、信息發布及應急演練模塊，從而實現對整個交通系統的智能管理和優化。

3.3.5 協同辦公體系

協同辦公體系主要對接宿遷市現有系統資源，包含部、省、市三級系統，并將業務流程數據傳輸到智慧大腦的數據中臺。智慧大腦通過數據分析和業務流程邏輯處理，提供多層級、跨部門的協同辦公、黨建辦公、行業知識庫等協同辦公服務。

3.3.6 智慧農路體系

在智慧農路體系中，感知終端收集各種基礎數據，這些數據傳遞到智慧大腦的數據中臺進行存儲和處理。智慧大腦利用算法模型對數據進行分析，生成各類服務和決策支持。最終，分析和決策結果用于實現智慧農路體系的各項功能，包括統一數據底座、建設管理、養護管理、路長制管理、綜合管理及運營管理模塊，以實現對農路的高效管理和維護。

4 結語

本文圍繞全市普通公路高質量發展，堅持系統觀念、數據賦能、場景牽引，聚焦普通公路基礎設施數字化轉型，進一步提升運行效率與服務品質。根據江蘇省普通公路基礎設施數字化轉型升級（智慧擴容）和全國農村公路“一路一檔”信息化試點要求，聚焦人工智能、5G、大數據、無人機等新興技術應用，基于宿遷普通公路已有信息化基礎，構建“智能感知-智能管控-智能服務”示范應用體系，探索在普通公路建設管理、智慧管養、安全風險動態感知、大數據應用等方面打造若干創新性、前瞻性應用。

參考文獻：

[1]傅志寰，翁孟勇，張曉璇，等.我國智慧公路發展戰略研究[J].中國工程科學，2023，25（06）：150-159.

[2]曾莉.智慧公路管理平臺建設方法[J].人民交通，2023（23）：35-37.

[3]賈萌.普通國省道全壽命周期智慧公路設計[J].智能城市，2024，10（05）：22-24.

[4]梁仁鴻，閆超，賈皓，等.我國智慧公路發展存在的問題及對策建議[J].交通世界，2017（28）：8-10.