基于新基建的高速公路数字化转型实践*

蔡任杰

(江苏交通控股有限公司，江苏 南京 210019)

引 言

发展智慧交通是推动交通运输转型升级最强大的新动能。2020年8月，交通运输部《关于推动交通运输领域新型基础设施建设的指导意见》[1]指出，要以数字化、网络化、智能化为主线，以提效能、扩功能、增动能为导向，推动交通基础设施数字转型、智能升级。江苏高速公路网络不断完善，在全省经济社会运行中承担着重要的基础性作用。“十三五”时期，在总结分析集团信息化发展经验和问题基础上，江苏交控研究提出了适应未来发展需求的整体性数字化建设方案，构建了以数据为关键要素的一体化信息化发展战略，打造了“六朵云”“智慧高速”等数字化运营管理新品牌，集成创新了“云网边端”一体化成套应用技术，可为高速公路行业数字化转型提供借鉴。

1 高速公路信息化管理主要问题与挑战

1.1 路联网尚未互联网

江苏高速信息化建设起步较早[2]，各路桥经营管理单位主要通过自行建设方式完成了高速公路信息化系统搭建和联网管理工作，互相独立的以自建机房、组建专网、烟囱结构等理念为主的传统IT建设模式已无法适应新时期下业务发展要求，面临几个方面问题。一是数据互通共享难，各系统功能和流程不统一；二是集中处理分析难，无法适应撤除省界收费站后全国“一张网”的运营管理新模式；三是建设方式不可持续，存在同一业务重复建设、硬件堆叠的情况，维护升级成本高。总体上，实现了路况信息联网，但未达到不同系统、不同路段、不同运营管理单位之间数据信息的协同互联的目标，与统一管理应用的要求差距较远。

1.2 新技术缺乏新应用

近年来，5G、边缘计算、物联网、数字孪生、车路协同等新技术发展迅速，但简单套用技术概念无法解决实际问题[3]。从技术层面来看，高速公路信息化系统主要分为信息感知发布层、网络传输层、管理平台层三个层次，其中任何一个层次的技术更迭，都有利于智慧高速系统的建设和应用服务水平的提升。但如何在众多新技术中选择与高速公路实际业务发展适配程度高的存储、传输、计算方式，如何平衡智能终端信息采集质量效率和更新成本，如何提升高速公路基础设施从规划、设计到养护运营的全要素、全周期数字化水平，通过技术手段切实改善实际操作中的管理应用需求，亟待实践探索。

1.3 大数据期待大治理

高速公路信息化建设与新基建应用不仅需要推动数据存储和传输等技术演进“硬条件”，更需打磨数据治理、价值挖掘、深度应用等“软实力”。部分兄弟省份根据自身实际开展了各有侧重的数据治理实践，但输出效果不甚理想。一方面，数据所有权、管理权、使用权界定不清晰，数据基本盘覆盖不全、质量精度不够高；另一方面，新技术和实际业务应用需求未能完全吻合，数据分析结果可参考性弱，精确性、及时性还不理想，架构模块功能界面不清晰，数据治理体系尚不完善。

2 江苏云端高速建设的基本思路

2.1 注重自主化的路径考量

江苏交控作为全国高速公路第一个以公有云支撑业务，以租用SaaS服务为信息化建设主要方式的省级交投集团，必须在安全性保障、自主可控方面作好充分考量[4]。

一是以云端存储数据安全性为第一遵循，自主定义云端资源配置，自主研发终端信息上云网关，部署云端安全规则超过一万条，通过实时监控和漏洞扫描预警保证防火墙攻击拦截能力。二是严格保障好通讯网络传输安全，统一规划各业务系统的IP地址及VLAN信息，实时监测所有网络节点、服务器、存储、中间件、数据库的运行状态，做到网络层面的自主可控。三是严格把握好数据访问权限，通过访问控制、多因子身份认证等措施划分数据访问权限，保证接口安全调用。

系统满足三级等保要求平稳运行至今，经多次行业主管部门组织的安全检测，未发生任何安全警示，安全能力处于行业较高水平。

2.2 坚持实效性的价值判断

在管理和业务流程信息化方面，江苏高速始终坚持“实用、管用、好用”的基本遵循。“实用”就是坚持业务导向，以解决实际问题作为数字化转型的出发点，在梳理业务流程的过程中辨明矛盾关键点，选择合适的解题逻辑和技术方案。“好用”就是做好全盘规划，兼顾转型成本，最大限度发挥传统基建的利用改造价值，同时，在实践中不断论证新基建的实用价值，根据现实需求跟进、改良和完善。“管用”就是通过数字化转型实现对内管理和对外服务水平的真正跃升，收获看得见、摸得着的经济与社会效益，以实效性作为信息化建设的最高价值判断。

2.3 基于公有云的优势分析

降本增效是转型发展的不变追求。如表1所示，传统自建机房、硬件堆叠的信息化建设方式占用空间资源，运维成本高昂，公有云存储具有弹性伸缩的特点，可实现按需租用，节省空间成本和建设成本；传统信息孤岛数据难汇聚，管理分散割裂，资源利用效率低，公有云聚合存储、计算、维护等功能，具备基础生态服务框架，能够实现汇聚整合分析功能；自建私有云、自负运维管理研发难度高、时间周期长、投入成本大，使用公有云服务能够迅速搭上数字化发展的战略快车，享受敏捷开发的技术红利，向“轻资产”服务和“去重化”经营方向发展[5]。

表1 信息化建设模式对比分析

虽然租用公有云服务并非没有顾虑，但江苏交控在充分开展可行性研究的基础上作出了大胆尝试，在2019年完成了所有业务全部上云，目前已在公有云上部署了超3500台服务器和网络设备、5000条网络连接，云端存储了70多亿张高清车辆图片和10000多路高清视频。相比传统自建机房的信息化建设方案，租用公有云服务为江苏高速节省了约70%的信息化建设成本。

2.4 构建系统化的顶层设计

在做好技术和管理层面可行性研究的基础上，江苏交控明确“统筹规划、合力推进、分步实施、递进发展、需求导向、注重实效、应用创新、示范引导、安全可靠、自主可控”的数字化建设路线，确定“云网边端”一体化的新基建架构，对内推进业务流程数字化转型，对外构建智慧高速生态圈；探索建立全生命周期、全要素场景、全业务治理、全服务形态的“高速大脑”总指挥中心；实现“六朵云”与营运、养护单元的有机融合，通过数字化转型将江苏交控打造成为“关键核心技术创新高地”“企业数字化治理示范高地”“公众数字化出行体验高地”和“江苏数字经济产业发展高地”。

3 江苏高速数字化转型主要做法及成效

3.1 打造云网边端一体化的数字交通新基建

江苏交控的数字交通新基建实现了云、网、边、端的协同联动，如图1所示。

图1 云网边端一体化总体架构

“云”，即在公有云端汇集、分析高速公路运营管理数据，通过直接使用云端各类资源，实现轻资产运作，低成本开发，高效率运行，快速覆盖不同管理层级、架构、模式下的内外部用户。

“网”，即在骨干网提优的基础上，采用广覆盖、高可靠、低时延的SD-WAN网络作为支撑网络，承载江苏交控云值机、车牌识别、移动支付等业务，实现江苏高速收费站、车道、服务区、路段中心节点全覆盖。

“边”，即通过边缘融合计算设备交互增强“云”与“端”双方能力，通过下沉云端算力大幅度节省云端资源和信息化建设成本，通过缩短传输路径进一步提升计算速度和响应速率，通过软硬件的彻底解耦，尝试解决高速公路发展20多年来软件绑定硬件的“卡脖子”问题。

“端”，即所有终端的IP化和数字化，实现所有道路监控、情报板、门架、气象站接口接入，并试点增设支持5G、北斗全景无人机、智能后视镜、锥桶等智能设备，形成全方位的智能终端感知体系，实现云网边端的协同联动。

为进一步发挥云、网、边、端协同功能，江苏交控联合相关单位共同研发，确定了技术界面，改进了200多项功能，推出了精准匹配智慧交通的传输网络，实现与各类异构终端设备顺畅接驳，使各类终端与业务层应用解耦联动，为今后应用开发预留了极大的空间，构架了可持续升级的服务生态体系。

3.2 开发“六朵云”集成化新应用

江苏交控2019年发布的“六朵云”已成为高速公路行业数字化转型的标杆旗帜。党建、内控、资管三朵云重点服务企业内部管理，调度、收费、服务三朵云侧重路网运营服务，如图2所示。

图2 “六朵云”首页导览

“党建云”具备信息动态云展示、在线课堂云学习、沟通研讨云交互、组织建设云管理、资源共享云服务、监督考评云跟踪、数据统计云分析等“七大功能”，为党建管理注入“科技感”。“内控云”建成“横向到边、纵向到底”的综合管控平台，对业务流程进行全方位管控，通过平台标准化促进管理标准化、高效化、科学化，提高内部管控效率，支撑管理模式创新。“资管云”综合管理全系统固定资产、路桥资产、通信基础设施资源和资本性支出，实现对全年资本性支出的全流程管理，并将对通信管线等战略资源进行动态管理。

如图3所示，“调度云”是江苏交控围绕路网调度打造的流程全覆盖、管理全方位、社会全参与的实时互动的云服务，四年迭代17个版本，年处理事件15万起，发布情报板200万条，记录语音500万条，服务一路多方。“收费云”车牌云识别功能准确率达99.9%，实现毫秒级比对，单日高清图片上云量超4000万张，稳定支撑600张/秒图片峰值流量，每日汇聚收费数据超10 TB，通过建模和分析为稽查和执法提供“数字化取证”。如图4所示，“服务云”通过“江苏高速”微信公众号向广大出行者开放高速视频，提供“一键救援”服务，向交通主管部门、地图导航服务商等各类政企用户提供11类服务，70多种接口，接口调用量单日30万次。“江苏高速”四年收获粉丝172万，单日最高访问量超3600万次，国庆期间视频调看超过1.27亿次，同时在线人数达22万人。

图4 “江苏高速”微信公众号

3.3 构建智慧高速产业化新生态

江苏交控基于交通生态圈理念打造行业应用中心，支持所有符合技术标准和业务需求、质量和服务品质过硬的收费、稽查、港优、绿优软件上架，各类应用以轻资产的服务化方式进行交付，网络、应用与数据安全等一系列问题均可以在应用层面得到解决。

通过平台建设，江苏交控与云计算服务商、AI技术服务商、软件制造商等上下游企业形成良性互动，共同打造“智慧交通产业生态圈”；与行业主管部门、路桥运营单位、交警路政“一路多方”共享高速管理信息，打造“路网运营生态圈”；通过C端接口向社会公众提供伴随式信息服务，打造“出行服务朋友圈”，真正促进了交通大循环畅通有序运转。

来之于云，成之为云。江苏交控云端智慧高速的平台产品目前已拓展至18个省份，服务于全国路网100多家单位的4.4万行业管理用户。

4 结束语

在分析研究江苏高速公路运营管理现状及信息化建设存在问题基础上，总结了信息化建设和应用主要做法及经验成效，提出了符合高速公路行业长远发展需求和特点的数字化集成信息化方案，为我国高速公路行业提供数字化改造高速公路信息化管理平台的新思路、新方案。

不断提升交通运输效率和服务品质是江苏交控发展的不懈追求，科技创新是江苏交控发展的内生动力。下一阶段，江苏交控将持续聚焦前沿科技，探索交通信息流与高清地图导航有机结合，数字孪生技术在流量诱导及决策研判中的应用，引入收费机器人技术实现高速“准自由流”通行，通过ETC、无感支付等全流程服务公众出行，精准匹配新能源汽车、自动驾驶、车路协同新时代的多变的运营管理和服出行服务需求，通过数字化转型提升核心竞争能力，高质量打造成为江苏重点交通基础设施领域有带动力的投资商、全国综合交通产业领域有竞争力的运营商、全球高速公路领域有影响力的服务商。