科技時代如何優(yōu)化高速公路信息化與智能化建設(shè)探究

王曦 黃敏

摘要 近十年來，我國加快高速公路建設(shè)，打造了一條經(jīng)濟(jì)發(fā)展的主干線，為社會主義市場經(jīng)濟(jì)帶來了強(qiáng)有力的支撐。信息化與智能化技術(shù)的廣泛應(yīng)用，不僅適應(yīng)了人們對公路出游的新要求，而且還能夠提高管理效率，加快公路運輸速度，保障安全，為交通運輸行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展帶來了有力保障。研究公路信息化與智能化管理的必要性，不僅可以改善公路技術(shù)水平，而且還可以高效地改善現(xiàn)有的管理模式。文章從公路信息化與智能化管理的角度出發(fā)，對當(dāng)前國內(nèi)公路管理工作的現(xiàn)狀進(jìn)行了深入分析，并提出了一系列行之有效的改進(jìn)措施和建議，以期達(dá)到更好的管理效果。

關(guān)鍵詞 科技時代；高速公路；信息化；智能化

中圖分類號 U495文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A文章編號 2096-8949（2023）09-0180-03

0 引言

隨著信息技術(shù)的不斷進(jìn)步，公路信息化與智能化已經(jīng)成為當(dāng)今交通運輸業(yè)發(fā)展的重要驅(qū)動力。交通運輸部強(qiáng)調(diào)，要充分運用信息化和智能化技術(shù)，促進(jìn)城市交通轉(zhuǎn)換升級，實現(xiàn)現(xiàn)代化發(fā)展，以智慧交通工程建設(shè)為主陣地，加快推進(jìn)公路信息化智能化，實現(xiàn)交通運輸現(xiàn)代化，為社會發(fā)展提供更加有力的支撐[1]。該文從公路信息化與智能化管理的角度出發(fā)，對當(dāng)前國內(nèi)公路管理工作的現(xiàn)狀進(jìn)行了深入分析，并提出了一系列行之有效的改進(jìn)措施和建議，以期達(dá)到更好的管理效果。

1 高速公路信息化智能化發(fā)展現(xiàn)狀

1.1 建設(shè)成果

在“十二五”期間，中國高速公路信息化與智能化建設(shè)工作取得了顯著進(jìn)步，實現(xiàn)了規(guī)劃目標(biāo)。其具體表現(xiàn)在三個方面：

1.1.1 全國公路網(wǎng)運行監(jiān)測與服務(wù)

2012年7月18日，交通運輸部路網(wǎng)監(jiān)控與緊急處理管理中心掛牌成立，象征著我國高速公路網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)實行了統(tǒng)一即時監(jiān)控，為事件的緊急處理提出了有力支持。該服務(wù)中心的功能包含運營監(jiān)控、事故處理和安全出行咨詢服務(wù)，已建立起覆蓋全國三個管理體系的完整的高速公路網(wǎng)運營監(jiān)控與事故處理網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，為社會帶來更多平安可信、便利快速的安全出行咨詢服務(wù)。

我國公路交通廣播是由交通運輸部和中央人民廣播電臺共同運作的廣播欄目，于2012年6月26日在京津塘段FM99.6MHz開播。2015年6月29日，招商局集團(tuán)與我國高速公路交通廣播公司簽署了合作協(xié)議，成為該廣播節(jié)目的運營方。我國高速交通廣播為駕駛員和旅客帶來即時的路況、氣象、消息、文娛等消息咨詢服務(wù)，不僅能夠滿足日常出行的需求，還能夠完成緊急情況播報和數(shù)據(jù)信息傳遞功用，以及根據(jù)定位的智慧差異化交通信息咨詢服務(wù)，有效提升了應(yīng)對突發(fā)事件和應(yīng)急處置能力。

1.1.2 全國高速公路信息通信系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)

2014年9月30日，中國高速公路信息通信系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)工程干線傳輸系統(tǒng)完成了聯(lián)調(diào)測試，華中、東南、西北、中西、西南等五個環(huán)網(wǎng)和東北鏈全部實現(xiàn)了貫通，使得二十五個?。ㄗ灾螀^(qū)、直轄市）的視頻圖像可以實時傳輸，而另外三個省由于缺乏相應(yīng)的設(shè)備，無法實現(xiàn)視頻圖像傳輸。

1.1.3 全國高速公路電子不停車收費聯(lián)網(wǎng)

2014年3月，交通部宣布全國公路電子收費管理系統(tǒng)（ETC）將正式啟動聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用項目。12月26日，14個城市的高速將實現(xiàn)ETC上網(wǎng)收費。2015年底，全國十五個?。▍^(qū)、市）實現(xiàn)ETC聯(lián)網(wǎng)運行，這標(biāo)志著ETC技術(shù)的重大突破，為ETC的大范圍化使用和完善服務(wù)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)奠定了堅實的基礎(chǔ)。這一重大進(jìn)展將為我國ETC聯(lián)網(wǎng)發(fā)展帶來強(qiáng)有力的支撐，為社會發(fā)展帶來更為安全可靠的保障。

1.2 存在問題

盡管我國高速公路建設(shè)獲得了顯著的進(jìn)展，為未來發(fā)展奠定了扎實的基石，但仍然無法滿足“四個交通”發(fā)展戰(zhàn)略的要求，其主要表現(xiàn)在3個方面：

（1）信息化和智能化缺乏強(qiáng)有力的推進(jìn)力度，公共支撐平臺的發(fā)展落后于時代發(fā)展的步伐；沒有統(tǒng)一的信息化標(biāo)準(zhǔn)要求，信息技術(shù)數(shù)據(jù)共享的協(xié)調(diào)機(jī)制沒有建立；技術(shù)基礎(chǔ)和公開的平臺發(fā)展落后，資料互換、數(shù)據(jù)共享和服務(wù)協(xié)作存在較大難度；公路運輸領(lǐng)域各業(yè)務(wù)系統(tǒng)資料和軟件系統(tǒng)之間存在著較大差異，使得公路運輸領(lǐng)域各單位累積的大量信息未能實現(xiàn)有效的數(shù)據(jù)共享和應(yīng)用。

（2）其他業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)的應(yīng)用范圍較為有限，輔助管理決策能力相對較差。目前，行業(yè)信息系統(tǒng)的信息服務(wù)范圍較窄，主要集中在基礎(chǔ)信息收集和行業(yè)信息處理方面，缺少輔助和行政管理決定、緊急情況指令調(diào)整和公共服務(wù)的綜合型功用；應(yīng)對應(yīng)急處置手段較為滯后，缺少領(lǐng)先的技術(shù)手段。

（3）公共出行信息咨詢服務(wù)功能存在明顯缺失，不能及時、準(zhǔn)確地提交出游前的個人信息；出游信息發(fā)布渠道單一，缺乏利用手機(jī)網(wǎng)絡(luò)、手機(jī)智慧終端等技術(shù)手段，從而影響了公共出游的便捷性和安全性。

2 智慧高速公路需求分析

2.1 功能需求

（1）路網(wǎng)運行狀況監(jiān)測、監(jiān)控功能。過對省域路網(wǎng)的宏觀監(jiān)視，可以收集來自各級政府、企業(yè)和社會組織的信息，以便全面了解省域高速網(wǎng)的交通和環(huán)境運行狀況、嚴(yán)重非正常事故的發(fā)生情況以及緊急處置資源的分布情況，并及時發(fā)現(xiàn)和預(yù)防重大風(fēng)險隱患。

通過對市域路網(wǎng)的宏觀監(jiān)控，可以獲取來自不同體系的數(shù)據(jù)，包括城市交通和環(huán)境保護(hù)運營狀況、特殊交通事故狀況，急救處置物資分配狀況，嚴(yán)重影響狀況，以及設(shè)備的使用率，這樣就能夠全面掌握市域高速公路網(wǎng)的狀況。

（2）路網(wǎng)應(yīng)急處置功能。根據(jù)不同類型的應(yīng)急事件，將其劃分為不同的等級，明確各級政府部門在處置這些事件時的權(quán)力和責(zé)任，并制訂相關(guān)的應(yīng)急處理程序。重大事件由省政府部門處理，其他事件由市政府部門處理?？h、基層單位應(yīng)當(dāng)按照省、市管理中心發(fā)布的應(yīng)急指令，積極開展現(xiàn)場調(diào)查，準(zhǔn)確識別應(yīng)急事件，及時向省、市管理中心報告調(diào)查結(jié)果，確保應(yīng)急工作的順利進(jìn)行。

（3）輔助決策功能。經(jīng)過對道路、天氣、事故等資料的綜合分析，可以提出有關(guān)這些資源的分配規(guī)則，此外還可以利用歷史數(shù)據(jù)來預(yù)測未來的道路交通和天氣狀況?？赏ㄟ^評估現(xiàn)有資源的配置狀況，實施最優(yōu)化的資源。對事故應(yīng)急處置程序和案件作出評價，以便繼續(xù)建立相應(yīng)措施和緊急處置流程。

（4）公路行業(yè)管理及監(jiān)管功能。通過整合公路服務(wù)行業(yè)的各種數(shù)據(jù)和資源，實現(xiàn)信息庫的相互融合，提高管理效率和監(jiān)督能力。這樣，公路領(lǐng)域的工作人員就可以使用行業(yè)綜合管理系統(tǒng)來進(jìn)行工作。同時，由于數(shù)據(jù)共享，各個公路行業(yè)的“跨部門、跨服務(wù)”也可以協(xié)同應(yīng)用和管理。

（5）公眾出行服務(wù)功能。為了滿足公民出游前的需求，推出了多種信息咨詢，包括路況、天氣狀態(tài)、建筑施工具體情況、路面控制情形、路面事故等。在途資訊業(yè)務(wù)可以利用互聯(lián)網(wǎng)、無線廣播電臺、來電、短信、可變信息標(biāo)志、移動手機(jī)、汽車移動手機(jī)等多種方式，獲得路況、天氣狀態(tài)、建筑施工具體情況、路面控制情形、路面事故、路線誘導(dǎo)和指引等資訊；在線便民咨詢可以利用其他平臺，為公民帶來便捷的生活服務(wù)方式，讓他們在出游前有充分的準(zhǔn)備，在出游時可以更加輕松、便捷地獲得資訊；公民可以透過咨詢和投訴等方式獲得幫助。

2.2 數(shù)據(jù)需求

（1）高速公路網(wǎng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。公路網(wǎng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)涵蓋了各種高速公路的靜態(tài)情況，包含路線、設(shè)施、里程碑和百米樁、應(yīng)急資源、服務(wù)點、與高速相連的基層情況以及行政區(qū)劃等。這些數(shù)據(jù)信息可以幫助人們更好地了解高速公路的狀況。地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)涵蓋了空間結(jié)構(gòu)和性質(zhì)屬性兩個方面[2]。

相關(guān)設(shè)備基礎(chǔ)數(shù)據(jù)包含了設(shè)備ID編碼、名稱、地址、樁號、安裝位置、參數(shù)說明和訪問方式。此外，還包括行業(yè)內(nèi)各機(jī)構(gòu)及其人員的詳細(xì)信息。

（2）高速公路網(wǎng)動態(tài)數(shù)據(jù)。高速公路網(wǎng)交通運行及環(huán)境狀態(tài)數(shù)據(jù)涉及視頻、道路交通參數(shù)、天氣、結(jié)構(gòu)安全檢測、事故、巡路車通訊、火災(zāi)報警消息、違規(guī)捕捉等。統(tǒng)計分析則是對這些數(shù)據(jù)信息進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和處理過程后得出的結(jié)果，可以幫助人們更進(jìn)一步地了解車流量、天氣特點、運行情況、環(huán)保狀態(tài)、交通事故情形和隱患等。共享數(shù)據(jù)通過與其他行業(yè)和上級管理部門的合作，以提升整體效率和效能。

（3）業(yè)務(wù)管理數(shù)據(jù)。其主要包括行業(yè)信息和巡邏車調(diào)度信息等。

（4）主題數(shù)據(jù)。主要包括應(yīng)急預(yù)案數(shù)據(jù)、事件處理情況、業(yè)務(wù)考核、公路網(wǎng)安全性、輔助決策挖掘、公眾服務(wù)、視頻會議、應(yīng)急資源與公眾交互等。這些數(shù)據(jù)可以幫助人們更好地了解和應(yīng)對突發(fā)事件。

2.3 性能需求

（1）系統(tǒng)可用性。要求系統(tǒng)能夠提供良好的可用性、友好的界面和易于使用的功能。

（2）系統(tǒng)可擴(kuò)展性。為了適應(yīng)業(yè)務(wù)內(nèi)部和整個社會部門的需求，信息系統(tǒng)必須具備良好的擴(kuò)展性。

（3）系統(tǒng)并發(fā)處理能力。系統(tǒng)具有出色的并發(fā)處理能力，可以同時應(yīng)對多種緊急情況。

（4）信息安全。應(yīng)當(dāng)確保系統(tǒng)安全達(dá)到國家信息安全等級保護(hù)二級的標(biāo)準(zhǔn)。

3 智慧高速公路總體設(shè)計

為了滿足高速管理人員和外出者的需求，該設(shè)計將采用云計算、物聯(lián)網(wǎng)、手機(jī)網(wǎng)絡(luò)、大數(shù)據(jù)、寬頻無線移動通信技術(shù)等新型網(wǎng)絡(luò)發(fā)展和手段，結(jié)合網(wǎng)絡(luò)思維，對傳統(tǒng)高速機(jī)電網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行重建和再造，以實現(xiàn)省域高速的控制信息處理、緊急命令、協(xié)助政策管理工作、業(yè)務(wù)以及外出資訊咨詢的信息化和智能，以提升效率和服務(wù)水平[3]。

3.1 建設(shè)定位

“互聯(lián)網(wǎng)+高速公路”智慧高速公路旨在為高速公路信息、城市交通信息、道路交通安全管理、綜合交通運輸以及公共出游提供全面的咨詢服務(wù)，并且重點強(qiáng)調(diào)用戶的體驗感受。

3.2 建設(shè)目標(biāo)

智慧高速的建設(shè)旨在實現(xiàn)省域高速公路網(wǎng)的安全順暢，通過信息化建設(shè)和智能管理手段，為緊急處理提出有力支撐，為規(guī)劃、建設(shè)、管理工作等提出有效的決策數(shù)據(jù)分析支持，為各產(chǎn)業(yè)提出全面的服務(wù)，為公共旅游帶來便利的信息，以及為物流信息管理、交通運輸安全監(jiān)督管理、水運通航等綜合交通運輸提出有效的支持。

3.3 建設(shè)任務(wù)

依照現(xiàn)階段對高速公路建設(shè)的需求與定位分析，智慧高速公路的建設(shè)任務(wù)需要對其進(jìn)行細(xì)分化。其主要包含以下幾個方面：

（1）建設(shè)省、市兩級大數(shù)據(jù)中心。通過建立全省和市級高速大數(shù)據(jù)中心，構(gòu)建涵蓋全省的數(shù)據(jù)共享系統(tǒng)，構(gòu)建云計算服務(wù)網(wǎng)絡(luò)平臺，實現(xiàn)高速行業(yè)業(yè)務(wù)綜合管理、運行監(jiān)測與監(jiān)控、應(yīng)急處置、智能化輔助決策支持以及出行信息咨詢服務(wù)等功能，為社會發(fā)展提供更加有效的支持。

（2）完善基礎(chǔ)傳輸網(wǎng)絡(luò)?；诟咚傺鼐€的光纜通訊網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，將增加寬帶無線移動通信設(shè)備，以滿足車內(nèi)客戶的入網(wǎng)要求，并實現(xiàn)車路通信等多項服務(wù)。

（3）數(shù)據(jù)庫建設(shè)。智能高速公路數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)包含四個部分：基本數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、動態(tài)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、服務(wù)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)和主題數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。

（4）建設(shè)數(shù)據(jù)災(zāi)備中心。為了保證全省和市級管理中心的安全，應(yīng)設(shè)立數(shù)據(jù)災(zāi)備管理中心，以便對重要的數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的備份和恢復(fù)。

（5）基礎(chǔ)數(shù)據(jù)匯集及標(biāo)準(zhǔn)化。將智慧高速公路的數(shù)據(jù)整合到省級和市級的大數(shù)據(jù)中心，確保每一類數(shù)據(jù)都是獨一無二的，并且是全國統(tǒng)一的，經(jīng)過規(guī)范化管理后儲存在對應(yīng)的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中。

（6）與其他部門標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)共享。促進(jìn)與其余領(lǐng)域的信息資源共享，包括城市交通管理部門、天氣政府部門、醫(yī)療機(jī)構(gòu)和交通運輸公司等，以及與上級政府部門的合作。

3.4 高速公路總體框架

智慧高速公路的總體架構(gòu)由四個層次組成。

第一層是數(shù)據(jù)信息采集層，負(fù)責(zé)管理收集各種數(shù)據(jù)分析，并將其上傳至大數(shù)據(jù)中心，包含外場檢測設(shè)施、維護(hù)和路政管理部門以及其余各行各業(yè)共用的數(shù)據(jù)信息。

第二層是信息傳輸層，由光纖和無線兩種通信技術(shù)構(gòu)成，可以實現(xiàn)高效、安全的數(shù)據(jù)傳輸。

第三層是基礎(chǔ)信息資源層，位于各省和市級大數(shù)據(jù)中心，旨在實現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的集中儲存和軟硬件支撐平臺。這些數(shù)據(jù)分析都可以使用結(jié)構(gòu)化存儲方法，用于儲存非視頻數(shù)據(jù)，也可能使用集群存儲方式，用于儲存收集的視頻數(shù)據(jù)。

第四層為應(yīng)用服務(wù)層，設(shè)置在省級和市級行政中樞，涵蓋了高速公路行業(yè)的綜合管理工作、運行監(jiān)測與監(jiān)控、應(yīng)急處置、智能化輔助決策支持以及出行信息服務(wù)等功能。

4 智慧高速公路發(fā)展展望

伴隨著新型互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，未來智慧高速的發(fā)展趨勢是建立一條完善的數(shù)據(jù)服務(wù)走廊，不僅能夠完成傳統(tǒng)交通信息的發(fā)布，還能夠完成汽車智慧客戶端與高速公路管理服務(wù)中心之間的數(shù)據(jù)互動，以及汽車智慧客戶端與路側(cè)智慧客戶端之間的數(shù)據(jù)互動，進(jìn)而構(gòu)建一個真實含義上的開放式互聯(lián)網(wǎng)的高速，完成人、車、路、環(huán)保之間的智慧協(xié)作，提升交通運輸效率和安全性[4]。

此外，通過推出多元化的信息技術(shù)產(chǎn)品，如動態(tài)交通導(dǎo)航、主動安全提醒等，高速公路經(jīng)營管理工作企業(yè)可以獲得更多的利益，從而提高他們的效益，為出游者帶來更加便利的出游感受。

5 結(jié)語

總而言之，智能高速公路旨在利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，重塑傳統(tǒng)的公路管理和服務(wù)模型，創(chuàng)造一個開放式、交互的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。當(dāng)前，智能高速鐵路的建設(shè)工作總體目標(biāo)是進(jìn)行數(shù)據(jù)交換與資源利用、數(shù)據(jù)信息融入與開發(fā)，進(jìn)一步提高經(jīng)營水平，改進(jìn)旅行服務(wù)水平，達(dá)到省域高速鐵路的監(jiān)測信息管理、緊急指令、輔助和決策管理業(yè)務(wù)以及旅行資訊業(yè)務(wù)的智能化。

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