基于云平臺(tái)的智慧高速服務(wù)區(qū)應(yīng)用系統(tǒng)構(gòu)建及應(yīng)用

■劉 冬

（南平福銀高速公路有限責(zé)任公司，南平 353000）

在福建省高速公路智慧服務(wù)區(qū)總體規(guī)劃架構(gòu)布局下，按照智慧服務(wù)區(qū)“1+2+1+N”組成結(jié)構(gòu)，圍繞一張網(wǎng)絡(luò)、二個(gè)中心、一個(gè)平臺(tái)、N 個(gè)系統(tǒng)及外設(shè)的建設(shè)模式，即一張服務(wù)區(qū)網(wǎng)絡(luò)，一個(gè)機(jī)房匯聚中心、一個(gè)值班管理中心（或值班室），一個(gè)智慧服務(wù)區(qū)云平臺(tái)，N 個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)共同組成一體化的智慧服務(wù)區(qū)云平臺(tái)，其中N 個(gè)系統(tǒng)可以根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行持續(xù)擴(kuò)展，最終形成真正具有智能化、智慧化應(yīng)用的智慧服務(wù)區(qū)云平臺(tái)[1]。

目前，按照福建省高速公路智慧服務(wù)區(qū)總體規(guī)劃，已完成了省級(jí)智慧服務(wù)區(qū)云平臺(tái)系統(tǒng)建設(shè)，其中一些經(jīng)營(yíng)管理方面的應(yīng)用系統(tǒng)成果已在全省高速公路服務(wù)區(qū)推廣應(yīng)用，并取得了良好成效。 本研究從福建省高速公路服務(wù)區(qū)管理存在的問(wèn)題出發(fā)，以實(shí)現(xiàn)服務(wù)區(qū)全面智能化、數(shù)據(jù)化、信息化、自動(dòng)化為主要目標(biāo)，對(duì)基于云平臺(tái)的智慧高速服務(wù)區(qū)構(gòu)建及應(yīng)用進(jìn)行探析。

1 福建省高速公路服務(wù)區(qū)管理存在的問(wèn)題

福建省高速公路服務(wù)區(qū)管理存在以下的問(wèn)題：（1）目前福建省內(nèi)高速公路服務(wù)區(qū)主要采用傳統(tǒng)管理，在安全管控方面大多依靠人工識(shí)別，出現(xiàn)突發(fā)狀況響應(yīng)不及時(shí)，管理效率低，尚未通過(guò)圖像視覺(jué)技術(shù)智能發(fā)現(xiàn)安全隱患問(wèn)題，智能化程度不高；（2）服務(wù)區(qū)人員配備與車(chē)流量不匹配，特別是節(jié)假日流量大增后，服務(wù)不到位現(xiàn)象嚴(yán)重。 在管理決策方面缺少大數(shù)據(jù)信息，無(wú)法實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)性的指揮與調(diào)動(dòng)服務(wù)區(qū)人員，大數(shù)據(jù)化程度不高；（3）服務(wù)區(qū)缺少信息交互渠道，在信息交互方面尚未實(shí)現(xiàn)為司乘人員提供多渠道、個(gè)性化、內(nèi)容豐富的信息，信息化程度不高；（4）服務(wù)區(qū)總體運(yùn)行成本較高，在綠色節(jié)能方面尚未實(shí)現(xiàn)能耗的有效管控，在運(yùn)維服務(wù)方面尚未實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測(cè)，自動(dòng)化程度不高。

2 建設(shè)智慧服務(wù)區(qū)的主要目標(biāo)

（1）完成服務(wù)區(qū)全面智能化應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)高效、智能的安全管控；（2）完成服務(wù)區(qū)大數(shù)據(jù)分析應(yīng)用，為管理員提供輔助決策及應(yīng)用服務(wù)；（3）完成服務(wù)區(qū)信息化應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)路網(wǎng)交通運(yùn)行狀態(tài)、氣象環(huán)境、異常交通事件等態(tài)勢(shì)監(jiān)測(cè)、預(yù)警在服務(wù)區(qū)的實(shí)時(shí)推送與播放；（4）完成服務(wù)區(qū)自動(dòng)化應(yīng)用，為服務(wù)區(qū)節(jié)能降耗，降低運(yùn)維成本，提高運(yùn)維效率。

3 智慧服務(wù)區(qū)云平臺(tái)總體框架構(gòu)思

“安全管控、管理決策、信息交互、降本增效”是智慧服務(wù)區(qū)的總體思想，智慧服務(wù)區(qū)云平臺(tái)的總體框架見(jiàn)圖1。 智慧服務(wù)區(qū)以傳感設(shè)備、視頻監(jiān)控、微波讀寫(xiě)天線、智能電表為事件采集手段，獲取人、車(chē)、區(qū)及服務(wù)設(shè)施的狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)安全管控、管理決策、信息交互、降本增效四大功能，通過(guò)智慧服務(wù)區(qū)云平臺(tái)進(jìn)行信息的匯總、處理、下發(fā)，以信息發(fā)布屏為司乘人員提供信息交互手段。

圖1 智慧服務(wù)區(qū)云平臺(tái)總體框架圖

4 智慧服務(wù)區(qū)應(yīng)用系統(tǒng)建設(shè)

4.1 面向安全管控的應(yīng)用系統(tǒng)

4.1.1 智能停車(chē)引導(dǎo)系統(tǒng)

為引導(dǎo)司乘人員有序停車(chē)，加強(qiáng)服務(wù)區(qū)停車(chē)管理，服務(wù)區(qū)提供了智能停車(chē)引導(dǎo)系統(tǒng)，主要由車(chē)位檢測(cè)子系統(tǒng)、車(chē)位引導(dǎo)預(yù)警子系統(tǒng)構(gòu)成。 車(chē)位檢測(cè)子系統(tǒng)是通過(guò)車(chē)位檢測(cè)終端、視頻AI 攝像頭、車(chē)位智能分析服務(wù)組成，其網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湟?jiàn)圖2。

圖2 智能停車(chē)引導(dǎo)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D

（1）車(chē)位檢測(cè)子系統(tǒng)

根據(jù)服務(wù)區(qū)不同類(lèi)型的停車(chē)區(qū)域，采用不同的車(chē)位檢測(cè)終端。 對(duì)于小車(chē)停車(chē)區(qū)，采用視頻AI 攝像頭結(jié)合車(chē)位智能分析服務(wù)來(lái)獲取車(chē)位狀況。 需要在服務(wù)區(qū)廣場(chǎng)立1 根15 m 的監(jiān)控桿，安裝視頻AI 攝像頭，覆蓋小車(chē)停車(chē)區(qū)，將獲取的視頻流發(fā)給后臺(tái)的車(chē)位智能分析服務(wù)進(jìn)行智能分析， 獲取車(chē)位信息，并上傳到服務(wù)器。 對(duì)于大車(chē)停車(chē)區(qū)，可以采用由地磁傳感器來(lái)對(duì)車(chē)位狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。 系統(tǒng)通過(guò)采集地磁傳感器的狀態(tài)來(lái)判斷大車(chē)停車(chē)區(qū)車(chē)輛的進(jìn)出數(shù)據(jù)，從而得到各停車(chē)區(qū)域的空車(chē)位信息，并上傳到服務(wù)器。

（2）車(chē)位引導(dǎo)預(yù)警子系統(tǒng)

車(chē)位引導(dǎo)預(yù)警子系統(tǒng)匯總車(chē)位檢測(cè)子系統(tǒng)上傳的車(chē)位信息，并將車(chē)位信息顯示在服務(wù)區(qū)入口的LED 引導(dǎo)屏，引導(dǎo)入?yún)^(qū)車(chē)輛快速停車(chē)。 通過(guò)視頻AI攝像頭對(duì)車(chē)位外區(qū)域進(jìn)行監(jiān)測(cè)，系統(tǒng)自動(dòng)識(shí)別違停車(chē)輛，并向管理員預(yù)警，同時(shí)聯(lián)動(dòng)智能廣播系統(tǒng)對(duì)違停的車(chē)輛進(jìn)行安全語(yǔ)音提醒。

4.1.2 危化品車(chē)輛管理

通過(guò)服務(wù)區(qū)出入口攝像機(jī)、?；吠＼?chē)位攝像機(jī)、AR 全景攝像機(jī)聯(lián)動(dòng)以嚴(yán)格跟蹤管理進(jìn)入服務(wù)區(qū)的?；奋?chē)輛。 出入口攝像機(jī)具備車(chē)輛正面、側(cè)面、后面的抓拍功能，可對(duì)?；奋?chē)多方位特征部位進(jìn)行識(shí)別，一旦發(fā)現(xiàn)危化品車(chē)輛進(jìn)入服務(wù)區(qū)，入口攝像機(jī)立即通知AR 全景視頻監(jiān)控系統(tǒng)，AR 全景視頻監(jiān)控系統(tǒng)提醒管理員，同時(shí)聯(lián)動(dòng)其他點(diǎn)位的攝像機(jī)進(jìn)行跟蹤。 ?；吠＼?chē)位攝像機(jī)在監(jiān)測(cè)到?；奋?chē)輛停在停車(chē)位上后自動(dòng)提醒管理員，并將該車(chē)輛加入服務(wù)區(qū)?；奋?chē)輛列表中，提醒管理員當(dāng)前服務(wù)區(qū)?；奋?chē)輛數(shù)量。 當(dāng)非?；奋?chē)輛停在?；奋?chē)位上時(shí)，系統(tǒng)也會(huì)提醒管理員，同時(shí)聯(lián)動(dòng)智能廣播系統(tǒng)對(duì)違停的車(chē)輛進(jìn)行提醒[2]。

當(dāng)?；奋?chē)輛離開(kāi)?；吠＼?chē)位時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)提醒管理員，并聯(lián)動(dòng)AR 全景視頻監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)跟蹤。 當(dāng)出口攝像機(jī)監(jiān)測(cè)到?；奋?chē)輛離開(kāi)服務(wù)區(qū)時(shí)，自動(dòng)提醒管理員，并將該車(chē)輛移出服務(wù)區(qū)危化品車(chē)輛列表。 ?；奋?chē)輛在服務(wù)區(qū)的停留記錄都將保存在數(shù)據(jù)庫(kù)中，方便服務(wù)區(qū)事后調(diào)閱[2]。

4.1.3 重點(diǎn)地區(qū)車(chē)輛預(yù)警

重點(diǎn)地區(qū)車(chē)輛預(yù)警主要通過(guò)安裝于出入口攝像機(jī)立柱上的微波讀寫(xiě)天線，采集車(chē)輛的CPC 卡或車(chē)載電子標(biāo)簽OBU 內(nèi)的車(chē)牌， 在ETC 部級(jí)稽核業(yè)務(wù)平臺(tái)查詢?cè)撥?chē)最近48 h 的入口收費(fèi)站信息，比對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)中的重點(diǎn)地區(qū)名單，智能篩查出重點(diǎn)地區(qū)來(lái)車(chē)，同時(shí)向管理員發(fā)送短信提醒及在智慧服務(wù)區(qū)終端預(yù)警；其網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湟?jiàn)圖3。

圖3 重點(diǎn)地區(qū)車(chē)輛預(yù)警網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D

4.1.4 車(chē)輛熱成像高溫預(yù)警

紅外熱成像攝像機(jī)通過(guò)采集熱紅外波段監(jiān)測(cè)車(chē)輛溫度，一旦車(chē)輛溫度超過(guò)預(yù)警值（160℃），紅外熱成像攝像機(jī)立即發(fā)送報(bào)警信息給管理員，同時(shí)聯(lián)動(dòng)智能廣播系統(tǒng)對(duì)高溫車(chē)輛進(jìn)行安全語(yǔ)音提醒，第一時(shí)間排除自燃、爆胎等事故隱患，保障車(chē)輛安全。

針對(duì)車(chē)輛在服務(wù)區(qū)出口匝道匯入主干道時(shí)容易與主干道車(chē)輛發(fā)生碰撞事故的情況，在匝道末端處安裝測(cè)速攝像機(jī)及LED 顯示屏，利用測(cè)速攝像機(jī)采集主干道車(chē)輛的車(chē)速、車(chē)距等信息并顯示在LED顯示屏上，提醒匝道車(chē)輛注意主干道來(lái)車(chē)。 倘若在出口匝道發(fā)生碰撞事故，測(cè)速攝像機(jī)立即發(fā)送報(bào)警信息給管理員，通知管理員及時(shí)處置。

4.1.6 行人上高速行為預(yù)警

行人從服務(wù)區(qū)非法進(jìn)入高速公路被車(chē)輛撞傷撞死的事情時(shí)有發(fā)生，因此有必要在服務(wù)區(qū)出入口加裝行人檢測(cè)攝像機(jī)， 對(duì)高速公路主干道劃界布防，一旦監(jiān)測(cè)到行人越界，行人檢測(cè)攝像機(jī)立即發(fā)送報(bào)警信息給管理員，通知管理員及時(shí)處置。

4.1.7 緊急呼救系統(tǒng)

在服務(wù)區(qū)遇到緊急情況需求救時(shí)，報(bào)警者有時(shí)卻說(shuō)不清具體位置，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)狀況也描述不清，因此在服務(wù)區(qū)各個(gè)區(qū)域粘貼場(chǎng)地二維碼，報(bào)警者通過(guò)掃碼對(duì)現(xiàn)場(chǎng)狀況進(jìn)行拍照后一鍵呼救。 系統(tǒng)接到緊急呼救后，管理員通過(guò)終端查看現(xiàn)場(chǎng)狀況圖片，及時(shí)趕往求救位置開(kāi)展救助。

4.2 面向管理決策的應(yīng)用系統(tǒng)

4.2.1 全景AR 視頻監(jiān)控系統(tǒng)

在服務(wù)區(qū)高位部署AR 全景攝像機(jī)，通過(guò)與低位的攝像機(jī)聯(lián)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)服務(wù)區(qū)兼顧整體與局部的大范圍立體監(jiān)控。 全景AR 視頻監(jiān)控系統(tǒng)（圖4）可同時(shí)提供180°全景與特寫(xiě)畫(huà)面，能夠以畫(huà)中畫(huà)展示低位攝像機(jī)視頻，并疊加智慧服務(wù)區(qū)平臺(tái)相關(guān)業(yè)務(wù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)在真實(shí)場(chǎng)景的可視化應(yīng)用，同時(shí)結(jié)合服務(wù)區(qū)智能廣播系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)及人工語(yǔ)音播報(bào)。 全景AR 視頻監(jiān)控系統(tǒng)可實(shí)時(shí)呈現(xiàn)低位攝像機(jī)的預(yù)警內(nèi)容，管理員可以實(shí)現(xiàn)總覽全局和任意調(diào)用場(chǎng)景中資源， 及時(shí)根據(jù)預(yù)警情況做出相應(yīng)預(yù)案，大大提升管理員視頻輪巡效率。

圖4 AR 全景視頻監(jiān)控系統(tǒng)

4.2.2 車(chē)流量監(jiān)測(cè)

悼念廳外陽(yáng)光很明亮。阿里隨著羅爹爹走到陽(yáng)光。羅爹爹的腿每到天寒便酸軟無(wú)力，走路一晃一晃。阿里靠近羅爹爹，伸出手臂，也不說(shuō)話。羅爹爹抓著他，大聲說(shuō)：“阿里就是聰明，每回都曉得攙羅爹爹?！?/p>

在服務(wù)區(qū)入口通過(guò)天線采集車(chē)輛的CPC 卡或車(chē)載電子標(biāo)簽OBU 內(nèi)的車(chē)牌、車(chē)輛類(lèi)型等信息，將該車(chē)輛加入服務(wù)區(qū)車(chē)輛列表中，按照車(chē)輛類(lèi)型分別進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)。 在服務(wù)區(qū)出口的天線采集到車(chē)輛的CPC 卡或車(chē)載電子標(biāo)簽OBU 內(nèi)的車(chē)牌時(shí)，將該車(chē)輛移出服務(wù)區(qū)車(chē)輛列表。 車(chē)輛在服務(wù)區(qū)的停留記錄都將保存在數(shù)據(jù)庫(kù)中，方便服務(wù)區(qū)事后調(diào)閱。 當(dāng)服務(wù)區(qū)車(chē)輛超過(guò)車(chē)位80%的設(shè)定值時(shí)，系統(tǒng)會(huì)發(fā)出車(chē)位飽和度預(yù)警，為管理員決策提供數(shù)據(jù)支持。

4.2.3 人流量監(jiān)測(cè)

在服務(wù)區(qū)大廳入口安裝人臉識(shí)別攝像頭，利用攝像機(jī)的人數(shù)統(tǒng)計(jì)功能，實(shí)現(xiàn)對(duì)服務(wù)區(qū)客流量狀況的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)與掌控[3]，為管理員決策提供數(shù)據(jù)支持。

4.2.4 后臺(tái)服務(wù)子系統(tǒng)

后臺(tái)服務(wù)子系統(tǒng)為服務(wù)區(qū)提供重點(diǎn)地區(qū)車(chē)輛預(yù)警、車(chē)位使用情況統(tǒng)計(jì)、車(chē)位飽和度預(yù)警、?；窚魰r(shí)間過(guò)長(zhǎng)預(yù)警等服務(wù)。 一方面提供應(yīng)急預(yù)案維護(hù)界面用于應(yīng)急預(yù)案管理，另一方面提供快速查詢及檢索功能，在服務(wù)區(qū)出現(xiàn)突發(fā)事件時(shí)，管理員可根據(jù)應(yīng)急預(yù)案提前并迅速做出應(yīng)急響應(yīng)及處置。

4.3 面向信息交互的應(yīng)用系統(tǒng)

4.3.1 服務(wù)區(qū)智能廣播系統(tǒng)

在服務(wù)區(qū)車(chē)輛和人員聚集點(diǎn)布置公共廣播音箱，主要用來(lái)播放輕松的背景音樂(lè)，在遇到緊急情況時(shí)進(jìn)行緊急尋呼廣播，可結(jié)合AR 視頻監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)程管理、遠(yuǎn)程提醒。在服務(wù)區(qū)室外停車(chē)位設(shè)立智能廣播，可以對(duì)車(chē)輛違停、車(chē)輛高溫、行人非法上高速等異常事件進(jìn)行遠(yuǎn)程提醒；其網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湟?jiàn)圖5。

圖5 智能廣播系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D

4.3.2 服務(wù)區(qū)出行服務(wù)和信息發(fā)布系統(tǒng)

通過(guò)建立服務(wù)區(qū)出行服務(wù)和信息發(fā)布系統(tǒng)，在服務(wù)區(qū)布設(shè)信息發(fā)布屏實(shí)時(shí)發(fā)布道路信息，及時(shí)將高速公路路況，如道路擁擠、事故、管控等通過(guò)信息發(fā)布方式告知過(guò)往司乘人員。 依托閩通寶APP、福建高速微信公眾號(hào)以及服務(wù)區(qū)觸摸屏查詢一體等技術(shù)手段，為司乘人員提供多渠道、全方位的路況信息查詢服務(wù)[3]。

4.4 面向降本增效的應(yīng)用系統(tǒng)

4.4.1 服務(wù)區(qū)智慧路燈及控制系統(tǒng)

服務(wù)區(qū)智慧路燈在維持燈的照明功能上，還使用燈桿作為載體，集成了太陽(yáng)能、光敏傳感器、監(jiān)控?cái)z像機(jī)、LED 顯示屏、廣播音箱、Wi-Fi 接收發(fā)射器等附屬設(shè)備。 智慧路燈具有太陽(yáng)能與市電雙線路自動(dòng)切換供電、自動(dòng)亮度調(diào)節(jié)等功能，可以大大節(jié)省能耗，提高服務(wù)區(qū)照明管理水平。

智慧路燈控制系統(tǒng)將服務(wù)區(qū)的智慧路燈串聯(lián)起來(lái)，形成物聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)智慧路燈的遠(yuǎn)程集中控制和管理，可根據(jù)車(chē)流量、時(shí)間等條件對(duì)智慧路燈進(jìn)行編組自動(dòng)控制。 通過(guò)智慧路燈控制系統(tǒng)，完成了服務(wù)區(qū)智慧路燈的整體監(jiān)控和調(diào)整，實(shí)現(xiàn)了精細(xì)化管理，達(dá)到了高效節(jié)能的效果。

4.4.2 能耗管理系統(tǒng)

傳統(tǒng)的電表計(jì)量精度不高、 計(jì)量數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確、人工抄表可靠性低，難以有效監(jiān)測(cè)和評(píng)估耗能設(shè)備的用能情況，缺少?zèng)Q策數(shù)據(jù)支持，對(duì)于節(jié)能評(píng)估無(wú)法提供可靠參考數(shù)據(jù)，缺乏有效的能效評(píng)估指標(biāo)體系，能耗管理措施難以落地實(shí)施。

能耗管理系統(tǒng)采用自動(dòng)化、信息化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)智能電表數(shù)據(jù)采集、能耗分析、能耗管理等全過(guò)程的自動(dòng)化、科學(xué)化管理，運(yùn)用先進(jìn)的數(shù)據(jù)處理與分析技術(shù)，進(jìn)行能耗分析與管理，有效利用能源，降低能源消耗，達(dá)到節(jié)能降耗和提升服務(wù)區(qū)能源管理水平的目的。

4.4.3 服務(wù)設(shè)施運(yùn)行監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

服務(wù)設(shè)施運(yùn)行監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（圖6） 可對(duì)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備、IT 資源進(jìn)行監(jiān)控，并為運(yùn)維團(tuán)隊(duì)提供故障告警、告警處置等服務(wù)，為IT、物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備運(yùn)維以及運(yùn)維數(shù)據(jù)分析提供全方位的支撐，提高運(yùn)維效率，降低運(yùn)維成本。 通過(guò)實(shí)時(shí)采集服務(wù)區(qū)各設(shè)施運(yùn)行狀態(tài)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)運(yùn)行缺陷并做消缺處理，確保服務(wù)區(qū)各設(shè)施處于良好運(yùn)行狀態(tài)。

5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)基于云平臺(tái)的智慧服務(wù)區(qū)應(yīng)用系統(tǒng)的實(shí)施，可以有效提高服務(wù)區(qū)管理水平、服務(wù)水平，有效提升出行人員在服務(wù)區(qū)的獲得感和滿意度。但智慧服務(wù)區(qū)是龐大的復(fù)雜系統(tǒng)性工程， 絕非一朝一夕可以建成，而是持續(xù)建設(shè)及升級(jí)迭代的過(guò)程，研究成果從轉(zhuǎn)化落地到規(guī)?；a(chǎn)業(yè)化仍需業(yè)內(nèi)人士共同努力。

縱觀服務(wù)區(qū)的改造升級(jí)，基本都是從單一服務(wù)區(qū)的角度考慮智慧服務(wù)區(qū)的解決方案，各自為戰(zhàn)的智慧服務(wù)區(qū)建設(shè)容易造成新的信息孤島和數(shù)據(jù)壁壘， 亟需完善制定統(tǒng)一的智慧服務(wù)區(qū)建設(shè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)， 對(duì)于智慧服務(wù)區(qū)的建設(shè)起到很好的引領(lǐng)作用，有利于推進(jìn)智慧服務(wù)區(qū)的復(fù)制和推廣。