基于大數(shù)據(jù)的智慧高速管理體系建設分析

沈學黔

摘要 為建立完善智慧高速管理體系，可應用大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網等技術，建立數(shù)據(jù)化智慧高速運維管理系統(tǒng)，增強高速管理效能，保障高速交通運輸安全。因此，文章從高速管理業(yè)務需求出發(fā)，分析了智慧高速管理體系建設思路，以明確大數(shù)據(jù)背景下智慧高速管理框架，打造可統(tǒng)一、集中管理的智慧高速運維系統(tǒng)，提升高速業(yè)務智能化管理水平，保障高速運維管理質量。

關鍵詞 大數(shù)據(jù)；智慧高速；高速管理；管理體系

中圖分類號 U495文獻標識碼 A文章編號 2096-8949（2024）08-0186-03

0 引言

2021年，交通運輸部先后印發(fā)《交通運輸領域新型基礎設施建設行動方案（2021—2025年）》《公路“十四五”發(fā)展規(guī)劃》，文件指出應致力于公路交通智能化管理，建設集服務、管理、運維、監(jiān)測為一體的智慧高速交通網絡[1]。對此，可基于大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網技術，挖掘高速交通數(shù)據(jù)流、網絡資源，開發(fā)高速交通業(yè)務功能，建設智慧高速管理體系，促進高速交通網絡智能化管理。

1 建設需求

（1）針對交通業(yè)務數(shù)據(jù)流分散、數(shù)據(jù)管理不統(tǒng)一問題，打造一體化數(shù)據(jù)系統(tǒng)，建立相同數(shù)據(jù)接口、數(shù)據(jù)處理模塊，促進數(shù)據(jù)共享、數(shù)據(jù)分析，為高速交通管理決策提供真實、標準數(shù)據(jù)支撐。

（2）解決高速運維管理中各類設備獨立管理造成的信息孤島問題，促進高速電氣設備設施集中監(jiān)測與管理，加強設備聯(lián)動控制，構建一體化物聯(lián)網支持平臺，統(tǒng)一對接設備接口，保障高速交通設備設施管理質量。

（3）避免高速交通監(jiān)測、信息分析、自動預警、養(yǎng)護管理等業(yè)務系統(tǒng)獨立運行，建立可統(tǒng)管業(yè)務模塊的“數(shù)據(jù)網”，統(tǒng)一指揮調度各業(yè)務系統(tǒng)，建設開放兼容、功能完善的智慧高速管理體系[2]。

（4）結合高速公路交通安全管理需求，為高速路政、交警、救援部門、其他合作企業(yè)建立統(tǒng)一、快速的信息交流渠道，促進各主體共同協(xié)作。

2 體系架構

結合智慧高速實際需求，建立智慧高速管理系統(tǒng)。該體系是基于大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網技術，整合高速交通網絡安全監(jiān)測、管理資源，應用多源數(shù)據(jù)處理、物聯(lián)網技術支撐手段構建高速公路管理服務體系，升級高速營運管理模式，如圖1所示。

（1）智慧決策層。具有智慧感知功能，由視頻技術、智能傳感器設備、GPS技術、數(shù)據(jù)接口組成，可應用ETC門架、車輛GPS、車流檢測器、車道流量傳感器建立智慧決策系統(tǒng)，分析高速交通運維管理決策可行性、效果。

（2）數(shù)據(jù)層。數(shù)據(jù)層是以大數(shù)據(jù)技術為支持進行數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)預處理、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)存儲，可匯集高速路網交通數(shù)據(jù)，與高速公路數(shù)據(jù)中心、高速公路聯(lián)網營運管理中心數(shù)據(jù)對接，集中管理業(yè)務數(shù)據(jù)。各類數(shù)據(jù)融合分析后，為高速公路自動管控提供監(jiān)測數(shù)據(jù)，具有數(shù)據(jù)采集、展示、統(tǒng)計分析、智能處理等功能[3]。

（3）應用層。按照智慧高速管理需求，擴大高速公路管理服務場景，提供高速路段交通運行狀態(tài)實時監(jiān)控、高速安全保障管理、公路交通應急救援處理、高速收費等管理服務，可統(tǒng)一交通管理中心，匯總業(yè)務資源，執(zhí)行智慧交通決策。

3 建設目標

基于大數(shù)據(jù)，智慧高速管理體系通過數(shù)據(jù)治理、數(shù)據(jù)分析技術，智能管理高速交通業(yè)務：

（1）加強數(shù)據(jù)治理，構建交通數(shù)據(jù)管理機制。智能處理高速公路基礎交通數(shù)據(jù)、業(yè)務數(shù)據(jù)、機電設備數(shù)據(jù)、地理信息數(shù)據(jù)、空間模型數(shù)據(jù)，控制高速公路運維管理成本。比如，應用數(shù)據(jù)庫，采集高速公路運行數(shù)據(jù)，實時傳輸后分類存儲數(shù)據(jù)信息，使管理者利用數(shù)據(jù)資產制定運營管理決策。集成標準化數(shù)據(jù)體系支撐下的業(yè)務管理系統(tǒng)，統(tǒng)一調度高速管理資源，降低高速運維風險。

（2）建設統(tǒng)一數(shù)據(jù)標準，促進高速公路智能化管理。數(shù)據(jù)標準是智慧高速管理體系的基礎，可通過數(shù)據(jù)分析滿足智慧化高速交通管理體系建設需求，搭建數(shù)字化應用場景，提升數(shù)據(jù)交互效率。

4 建設思路

智慧高速管理體系建設是依據(jù)大數(shù)據(jù)技術優(yōu)勢、高速運維管理業(yè)務需求，搭建智慧高速應用場景，建立智慧高速數(shù)據(jù)中心，為高速公路提供安全支撐、組織管理、技術應用服務。

4.1 多源數(shù)據(jù)采集

應用室內外智能化感知設備，如智能傳感器，通過數(shù)據(jù)通信接口采集智慧高速交通多源數(shù)據(jù)，包括路網車輛數(shù)據(jù)、設備狀態(tài)信息、交通路況數(shù)據(jù)等。采集后自動存儲至數(shù)據(jù)庫服務器內，進行數(shù)據(jù)治理、數(shù)據(jù)信息智慧感知、業(yè)務數(shù)據(jù)互聯(lián)、數(shù)據(jù)監(jiān)控預警[4]。某智慧高速多源數(shù)據(jù)采集是以ETC門架系統(tǒng)、車輛GPS終端設備、微波雷達設備為核心，運用大數(shù)據(jù)技術進行多源數(shù)據(jù)采集。

（1）ETC門架系統(tǒng)。該系統(tǒng)可智能識別ETC車道車輛信息，識別車牌，記錄車輛數(shù)量，精準采集高速交通路網內車輛行駛軌跡、路面車流量、路段斷面流量等數(shù)據(jù)。同時，根據(jù)車道流量、斷面車速等交通參數(shù)，整理高速交通監(jiān)測管理信息，使管理中心辨識路段交通運行狀態(tài)，制定管理決策。

（2）車輛GPS終端設備。加裝GPS終端設備，采集GPS定位數(shù)據(jù)，獲取終端設備啟用后車輛行駛時間、位置信息；獲取數(shù)據(jù)后，整理車輛經度、緯度、海拔、行駛時間等數(shù)據(jù)，并通過統(tǒng)一數(shù)據(jù)接口進行交通數(shù)據(jù)通信，完成數(shù)據(jù)采集及共享，為高速交通運維提供數(shù)據(jù)支撐。

（3）微波雷達設備?；谝曨l、微波雷達技術，實時采集高速公路沿線微波雷達交調設備、攝影攝像設備，通過“實時五分鐘”級別的數(shù)據(jù)采集模式，獲取高速通行路段的車輛數(shù)計算、分析路段交通量數(shù)據(jù)，匯總交通事件數(shù)據(jù)。同時，采集車輛平均行駛速度、各時間段車流量、平均車距等交通量指標，以及占用應急車道、壓實線、超速、低速行駛等交通異常數(shù)據(jù)，提升高速交通運維管理效率。

4.2 信息自動采集

（1）數(shù)據(jù)定向參數(shù)。設置專用數(shù)據(jù)接口，定向采集高速服務、路政、養(yǎng)護、交通安全管理相關數(shù)據(jù)，提供巡查信息采集服務。高速路網以物聯(lián)網為基礎，與各高速管理服務中心進行數(shù)據(jù)對接，網絡系統(tǒng)、數(shù)據(jù)系統(tǒng)、管理系統(tǒng)由統(tǒng)一網絡框架進行管理，手機、電腦、顯示屏等業(yè)務終端形成統(tǒng)一管理體系，并根據(jù)定向數(shù)據(jù)，分類不同等級管理業(yè)務，高效處理高速交通問題。

（2）關聯(lián)數(shù)據(jù)采集?；诖髷?shù)據(jù)和路網中心對接，加強沿線景區(qū)、企業(yè)、政府部門共同協(xié)作，拓寬信息采集范圍，重視數(shù)據(jù)關聯(lián)，構建以沿線交通地理信息為基礎的數(shù)據(jù)共享體系，加強各主體合作，為高速網絡安全管理、突發(fā)事件數(shù)據(jù)分析提供信息保障服務[5]。

4.3 智慧高速管理

（1）高速日常營運管理。升級高速公路“圖像稽查管理系統(tǒng)”，集中處理路網圖像稽查數(shù)據(jù)、車道數(shù)據(jù)、營運管理信息，使高速公路日常營運管理業(yè)務數(shù)據(jù)化、流程化。比如，收費業(yè)務考核時，利用智能數(shù)據(jù)管理中心自動化分析收費人員、管理人員的行為信息，智能評分考核后匯總考評數(shù)據(jù)?；蚴侨娣治鍪召M管理數(shù)據(jù)，優(yōu)化收費數(shù)據(jù)處理程序，為日常營運管理決策提供數(shù)據(jù)支持。為促進公路營運、路政業(yè)務數(shù)據(jù)交互，可應用大數(shù)據(jù)技術，對接高速公路管理中心數(shù)據(jù)庫、路政執(zhí)法移動終端數(shù)據(jù)庫，實時處置高速營運期的業(yè)務信息，更新管理數(shù)據(jù)，提升高速營運管理智能化水平。

（2）高速網絡信息服務。建立統(tǒng)一市級、省級高速出行網絡信息服務平臺，聯(lián)合公眾出行網絡、微信公眾號、高速監(jiān)控數(shù)據(jù)中心、手機或電腦等移動終端App，為用戶提供高速網絡信息服務，分權限推送高速服務信息。以“交通出行便民信息服務”為例，建立公眾、交通管理主體的溝通渠道，實時發(fā)布、推送高速營運信息，配合公眾線下服務查詢設備、室外大屏顯示設備，多渠道傳送高速服務信息。公眾可及時查詢高速沿線交通信息、氣象信息、旅游信息、地理位置信息，感知智慧高速信息服務價值，強化智慧高速運維管理效能。

（3）高速公路應急管理。高速公路應急管理是智慧高速管理體系中的基礎安全管理平臺，具有統(tǒng)一調度、安全保障、智能管控、風險評估功能，包含“高速交通安全預警”“信息采集及處理”“應急資源調度”“交通信息發(fā)布”等子系統(tǒng)。智慧高速運行后，相關系統(tǒng)會自動采集道路安全、突發(fā)事件信息，整理數(shù)據(jù)資源，協(xié)助管理者調度救援物資，提供高速公路交通事故緊急救援保障服務，以減少事故損失，快速響應，恢復高速路段通行能力。

4.4 交通監(jiān)測評價

高速交通監(jiān)測評價是在多源數(shù)據(jù)采集基礎上，建立數(shù)據(jù)融合、數(shù)據(jù)決策模型，實時處理高速交通數(shù)據(jù)、道路運輸數(shù)據(jù)、路政執(zhí)法數(shù)據(jù)，綜合分析高速營運狀態(tài)。

（1）通過表格、立體圖像、AI視頻等形式，直觀呈現(xiàn)高速運行狀態(tài)，如是否暢通、有無擁堵、路段飽和度。管理者可在線查看高速路網數(shù)據(jù)，開展高速公路資源調度工作。

（2）統(tǒng)計分析高速交通流程數(shù)據(jù)，預測各路段交通流速、車輛營運距離、路網營運成本。

（3）評估高速管理方案的可行性，分析現(xiàn)有建設項目、管理方案、養(yǎng)護計劃的合理性，綜合應用道路交通數(shù)據(jù)，挖掘數(shù)據(jù)價值，為各個高速公路交通網絡節(jié)點提供數(shù)據(jù)支撐服務。

（4）專項處理高速收費站、服務區(qū)相關數(shù)據(jù)，包括高速公路路網節(jié)點的流量數(shù)據(jù)、天氣數(shù)據(jù)、車流數(shù)據(jù)（收費站/服務區(qū)），預測、監(jiān)測收費站、服務區(qū)交通態(tài)勢，提供流量預警、流量控制、服務區(qū)營收分析所需的數(shù)據(jù)服務，可視化展示管理信息。比如，實時評估高速公路網節(jié)點交通承載力，預測分析節(jié)假日高速交通路網節(jié)點交通流量，給出交通流量管理建議，分析服務區(qū)經營現(xiàn)狀及不同車輛的停留時間。

4.5 路網營運支持

智慧高速路網營運支持是對高速交通管理提供運營管理、數(shù)據(jù)支撐服務。通過采集高速公路各區(qū)域、各時間段交通信息流，建立路網級高速營運預測模型，包括交通流量實時監(jiān)測模型、交通短期預測分析模型、突發(fā)交通事故預測模型、交通擁堵黑點分析模型、異常擁堵溯源模型、擁堵時長預測模型等?？梢詫崿F(xiàn)路網級的智慧交通主動管理決策，分析路網運行態(tài)勢，提升高速交通應急監(jiān)測與調度管理水平。同時推送、發(fā)布高速出行信息、交通事故信息，治理高速擁堵路段，為交通事故與擁堵快速處理提供預案支撐、關聯(lián)數(shù)據(jù)分析服務。

（1）利用大數(shù)據(jù)技術，建立高速公路BIM模型，打造完整的高速路網營運信息服務體系，在其基礎上對高速路網進行數(shù)據(jù)應用、運行管理、信息展示。

（2）運用微波車檢、激光雷達、智慧交通感知設備全方位采集高速路網營運數(shù)據(jù)，24 h監(jiān)控全路段的交通指標，包括車輛平均速度、各區(qū)域擁堵里程、車輛時空占有率，并在5 min內更新交通指標，發(fā)現(xiàn)交通指標數(shù)據(jù)超標、異常波動時立即發(fā)出警告，及時提醒。

（3）采集、整理高速公路ETC、綠色通道、火車專用等門架的流量數(shù)據(jù)，預先排除施工、惡劣天氣造成的異常數(shù)據(jù)后篩選車輛流量數(shù)據(jù)，對比分析歷史數(shù)據(jù)后判斷車流量走勢。

（4）為高速調度監(jiān)控中心提供數(shù)據(jù)信息服務、數(shù)據(jù)處理、路網監(jiān)控等決策輔助服務。調度監(jiān)控中心管理人員可實時查看交通路況信息、交通事件事故信息、交通管制信息、高速路段沿線氣象信息，查看高速養(yǎng)護時間，分析車輛歸屬地、車流方向、客車類型、貨車類型，分析擁堵原因。

4.6 運行效果分析

智慧高速管理體系是應用大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網技術，建立可進行多源數(shù)據(jù)采集的智慧交通管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有決策支持、數(shù)據(jù)信息服務、安全保障、技術支撐等功能，能夠實現(xiàn)高速公路的主動交通管控目標，確保高速公路管理成效。

（1）有助于加強高速公路智慧感知，為使管理主體采集不同維度高速交通大數(shù)據(jù)，支持高速路網信息智慧分析，輔助調度管理決策。

（2）準確評估高速公路交通運行情況，識別、分析交通擁堵現(xiàn)象，為主動交通管控提供依據(jù)。

（3）解決高速公路運維管理面臨的業(yè)務分散、系統(tǒng)獨立運行、信息交互難題，統(tǒng)一調度管理資源，挖掘數(shù)據(jù)價值，促進各主體協(xié)同管理。

（4）提供可視化顯示界面，分級提供路網數(shù)據(jù)，方便管理人員指揮調度高速公路管理資源，因地制宜地進行交通流量控制、主線動態(tài)限速、貨車限制。

（5）提升高速道路交通監(jiān)測管理水平，實現(xiàn)科學預測、精準分析，確保高速營運管理決策執(zhí)行效果。

5 結語

綜上所述，大數(shù)據(jù)可實現(xiàn)高速管理智能化、數(shù)據(jù)化，打造“智慧高速”管理體系。各地區(qū)應結合高速運維管理需求，整合業(yè)務活動中的數(shù)據(jù)資源，分析高速交通管理中的各類問題。結合具體問題開發(fā)數(shù)據(jù)資源，以大數(shù)據(jù)技術為支撐，升級高速管理系統(tǒng)，構建智慧交通管理系統(tǒng)，拓展高速運維服務范圍，促進高速交通管理現(xiàn)代化發(fā)展。

參考文獻

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