高速公路信息化建设的措施

2020-02-03李欢许春杨

电子技术与软件工程 2020年14期

李欢许春杨

（河南省高速公路联网监控收费通信服务有限公司河南省郑州市 450000）

随着高速公路里程不断增加，高速公路相关管理必须要跟上，确保高速公路能够提供高水平服务。在云物大智移五大技术的支撑下，高速公路相关管理必然走信息化、网络化、智能化的道路，目前各大高速基本实现通网，网络基础已经形成，信息化管理基础已经搭建好。由此探索高速公路信息化管理的必要性及具体实践途径，想必能够对当前高速公路信息化建设提供一些参考建议。

1 高速公路信息化管理的必要性分析

1.1 信息化管理的重要价值意义

高速公路是重要的交通设施，其对民生所起到的作用是显而易见的。高速公路作为政府提供给社会的一种公共服务产品，其有效促进了人们的繁荣生活，也为商品流通提供了基础条件。

信息化技术最早在财务、收费等方面应用，现在逐步开始实现人性化管理，在以人为本基础上，将高速公路信息化管理贯穿高速服务的整个过程。信息化管理是一个动态的过程，持续推动高速公路信息化管理，将有效提高高速公路服务水平，信息技术的便捷性，使得高速公路相关管理活动更加高效，显然对高速公路的服务水平有显著作用。

随着高速公路信息化建设不断推进，高速路网建设不断推进，高速路上应用信息技术的场景越来越多，交通执法、应急管理、收费管理等等都以信息网络为基础，为了适应高速公路建设需要，必然需要实施信息化管理。尤其是智慧城市建设中各项事业都在向着数字化靠拢，信息化是数字化的基础，是提高管理效能的基本方法，基于数据，可为高速公路管理决策提供必要的数据支撑，使决策更加科学有效。

1.2 高速公路信息化管理建设上的问题

从技术层面上来讲，目前高速公路信息化管理建设中尚存在一些较为明显的短板，例如监控系统的建设方面，现如今高速公路上的监控系统覆盖面越来越大，显然这是信息化建设中的有效成果，但目前高速上的监控系统面临盲目建设，关键是规范和标准不完善，导致监控系统建设投资大，但实际利用率不高，即没有重视轻重缓急，导致一些车流量小的高速上监控系统大部分闲置。这是一个比较尴尬的状态，无法起到信息化管理的目的，主要就是没有统一标准，建设中早期监控系统以及后续扩展的系统在编码上不同，同时数据上传至后台数据库后，只是简单应用，并没有对数据进行深层处理，且挖掘利用也比较少。

从管理的角度来说，因为当前高速公路相关管理体系正处在改革创新阶段，大量信息技术的应用，导致相关专业人才不足，信息化管理系统建立起来后，因为人才不足，制度不全等造成信息化管理效能不高。由此在具体实践中，必须要加强信息化管理的分析研究，以健全信息化管理机制体制，进而强化信息化管理效能，提高高速公路服务水平。

图1：高速公路信息化管理十大支柱

2 高速公路信息化管理技术基础分析

2.1 通信系统

通信系统是高速公路信息化管理的必备技术基础，通信系统为高速公路各级管理部门如收费、路政、监控、养护等不间断地提供数据、语音、图像的上传下载，在现代高速公路管理体系当中，通信系统发挥着重要作用，是实现管理体系高度信息化的重要技术基础。

当前高速公路通信网络覆盖率不断提升，目前省级高速通信系统网络结构中有一省通信中心，通过骨干网络与路段通信分中心相连，分中心通过接入网接入，各类通信站点。即高速通信网络系统包括骨干网和接入网两个层级。其中骨干网主要任务是向省中心传输语音、数据、图像等综合数据，用于各省高速统一规划、建设和管理高速之用。接入网则主要承担收费站、服务区、养护工区等的接入。网络连接主要采取光纤通信方式，网络组态基本与城际网络相似。骨干网以OTN 网络为基础，OTN 作为一种刚性宽带通道，接口速率固定，但可扩展性强，而且速度非常快，网络延时性低。接入网一般采取SDP 或PTN 或MSTP，主要承载业务，路段内的通信站点之间的线路采用2 芯单模光线，实现双芯自愈唤醒网络，当然也可以通过构建环网来实现环带链或双环结构。

从网络制式上来分析，当前高速公路通信网络主要有两种，一种是SDH，另一种则是IP，其中SDH 是早期构建高速公路通信网络的基础，2004 年前后，SDH 逐步转为IP 网络，因为IP 网络的速度快，可达1000MB/S，可交换动态数据包，利用率高，适合数据、语音图像业务，当然需要QoS 服务，可靠性强，可实现5s 自愈，可实现智能监控。在IP 制式下，组网方式主要为OTN+PTN，过渡阶段也有OTN+SDH 的形式，得益于光网络通信技术发展，OTN进入400GB 以上速率时代，可承载更多高速公路管理方面的业务，当然由于5G 时代的来临，按照4G 向5G 演进的趋势来看，高速公路管理迈入5G 智能时代是必然的。

2.2 物联网技术

物联网本质也是一个通信系统，但是它主要实现人、物的广泛连接，高速公路上的监控系统，本质上就是一个物联网，前端摄像头作为感知设备，光纤通信网络作为“血管”，后台智能化分析系统作为大脑，前端感知设备获取的数据就是血液，在光纤通信网络中传输至后台智能分析系统。

一个典型的物联网系统，包含三个层级，即感知层、网络层和应用层，感知层一般作为前端，通常将电子标签、标签感测器、传感节点、节能终端、传感器等进行整合，形成智能化设备，当然分开独立安置也可以，主要承担的任务是对人、事、物的自动感知识别。网络层如上文所言，是为血管，其将前端收集到的信息通过LTE 或有线宽带网络、Wi-Fi、云端运算等上传至上层的应用层（即后台），由于大数据分析需要数据共享，上传至后台的数据可以在多种领域进行大数据分析，比如智慧节能、智慧交通、智慧生活等等。

2.3 大数据技术

大数据技术直白讲就是针对大规模数据的技术，它以计算机信息处理技术为基础，并将计算机信息处理技术中的数据采集、存储、分析、挖掘等进行整合，以实现大数据分析，甚至智能化分析。在高速公路物联网下，前端感知设备将数据采集起来，集中汇总到数据库中，数据库至少包含一个历史数据库，一个实时数据库，依托相应的数据挖掘算法，比如机器学习等，通过大量历史数据的学习，并对比实时数据，进而智能判断高速公路上可能发生的情况，对于交通事故预防，高速交通应急管理等等具有显著价值意义。

3 高速公路信息化管理实践途径思考

3.1 高速公路信息化管理系统实践路径

（1）要在管理机制上进行创新，构建指挥调度中心，管理平台，监督考核机制，强化和高速交通执法部门，临近片区以及省中心突发状况信息的交流与配合，实现信息资源共建共享，实现日常值守、辅助决策、预警处理、后续处置等的集成，以调度平台为中心，打造一体化指挥体系，强化调度能力、应急能力以及协调能力，重点突出重点路段的监控系统建设，各通信站点信息数据及时上传至平台，并推送给相关部门，强化对路网的全面掌控。

（2）打造收费、养护、路政、信息、监控、治超、服务区等信息子系统，针对高速公路管理中的重点内容进行重点管控，其中收费子系统以收费站日常工作流程为基准，ETC 收费系统收费数据和人工窗口数据均上传至数据库，以报表为基础，明确收费管理。养护子系统重点是物联网，针对重点路段，事故多发路段，质量病害路段进行重点监控，将实时检测、网络技术整合，构建物联网，针对高速公路结构安全进行评价和预警支持。路政子系统，以路政车辆为前端，以GPS 定位、无线通信网络将相应执法数据上传至调度中心，对路政文明执法进行监督管理，同时也是制定对路政执法人员绩效考核的基础。监控系统根据轻重缓急，重点路段重点监控，所有视频数据，音频数据上传至调度中心，调度中心大屏显示。治超子系统，重点以超限、超载等数据为基础，现场设置前端检测，人工手持终端摄像拍照，数据上传系统，配合监控系统完成对高速的全面监控。服务区平台则重点针对进入服务区的车辆人员进行监控。所有这些系统都要与信息子系统连接，所有数据汇总在信息子系统，以便为管理提供数据支撑。

（3）优化管理制度，应制定信息化管理工作办法，明确信息化管理工作组织机构，确定中心、管理处、站队区三级信息岗位责任，确定对外信息发布标准，信息服务内容标准，网络信息安全管理办法，健全考核机制，促使信息化管理规范化、科学化、标准化。

（4）基于信息系统，探索应用大数据。

3.2 高速公路信息化管理建设思考

高速公路信息化管理包含三个关键要素：

（1）全方位的信息自动采集，就是要基于传感器技术、智能芯片等实现前端数据的高效采集。

（2）实时有效的信息传输，就是要基于物联网、移动互联网、光通信网络等实现前端数据的高效快捷传输。

（3）智能决策支持，就是要在大数据、云计算、智能化分析技术的支持下实现高效智能的数据分析，以便为高速公路管理决策提供数据支持。

高速公路信息化管理要服务如下几类人，司机朋友，收费员、交通警察、养护人员等，就是要在数据支撑下，注重高度人性化的智能化管理空间，提供覆盖高速公路管理全流程且多终端的人、事、物互动体系，用数据来洞察并改进高速公路管理质量，进而实现更为高效的服务。就是要通过交通大数据的采集，主动进行交通事故预防，高速收费管理，主动为交通执法提供服务，并构建高效灵活的运营和管理模式，降低成本的同时，提高高速公路的管理服务效能。

高速信息化管理图如图1。

因为高速公路管理相对复杂，信息化管理上，要构建十大管理支柱，并由此确定一个精细的高速公路管理组织体系，该体系下包含行政管理和收费管理两个核心，然后包含干部建设、质量、行政、文化、党务、人力、经济、后勤、安全、信息、营销等。

要设立信息中心，打造信息队伍，构建信息管理系统，可与IT云服务管理平台商合作，对IT 设备、流程、问题进行规范管理，提高IT 管理效率和水准。信息化管理达到一定水平还需要进一步探索云物大智移五大技术在高速公路管理中的应用，积极运用信息化技术，改造高速公路管理流程，整合相关资源，打造集智慧服务、智慧交通、智慧行政、智慧保障、智慧管理、智慧科研为一体的智慧高速。