高速公路信息化管理系统设计与实现

张海涛

（河南交通投资集团有限公司，河南 郑州 450000）

0 引言

公路具有点多、线长、面广的特点，统计工作具有较强的复杂性，传统模式下，主要以人工为主，纸质记录的统计方式工作效率低，准确度不足，在统计过程中涉及的信息量很大，人工统计会出现失误、遗漏等问题。高速公路信息化管理系统可将路段监控、隧道监控等功能集合形成一个整体，综合利用系统数据，提高系统的管理效率。另外，通过数据共享，管理人员可实时查询数据，并向出行人员发布信息，可有效提高高速公路的运行效率，全面提升服务水平。基于此，本文主要分析了高速公路信息化管理系统设计与实现。

1 公路信息化建设现状

建立功能完善的信息系统是推动公路统计工作顺利有效开展的前提和保障，也是提供数据信息及时性、全面性的重要手段。结合目前情况来看，由于我国公路建设面积大，涉及范围广，很多地区尚未建立较为完善的信息管理系统，在我国一些经济水平不高的地区仍然采用以人工为主的统计方式，给我国公路统计信息化建设的进一步发展造成了制约。其次，从宏观的角度出发，在全国公路范围内建立信息化统计管理系统有助于推动公路事业的进一步发展。在我国经济和社会迅速发展的背景下，传统的统计模式已经无法满足行业发展的需求。除了信息化程度不足之外，公共统计工作具有一定的重复性，统计人员工作积极性和主动性不足，在实际统计工作开展过程中缺乏创新意识和创新思维，很多工作人员仍然秉持传统的思维模式，无法根据行业发展的需求提高自己专业技能和综合素质，无法将现代化的信息管理系统有效利用到实际管理工作中，这也是阻碍我国公路统计工作进一步发展的主要原因之一[1]。

2 高速公路信息化管理系统设计

2.1 设计目标

满足公路信息化管理实际需求，结合公路养护管理现状，构建完善的信息管理系统，并应用于公路信息化养护管理中，提高公路养护管理质量和效能。系统的搭建实现公路养护管理中的基础数据进行信息化管理、工程日常维护与施工建设管理、公路桥梁评价与安全管理、智能决策辅助管理、数据化报表统计与查询管理等信息化管理功能。在系统中把参与公路管理的工作人员都纳入进来，实现办公业务的自动化、数据检索与查询的智能化、决策智能辅助的科学化，进一步提升公路养护管理的信息化效能[2]。

2.2 系统功能模块设计

2.2.1 数据统计分析层

数据统计分析层各设备通过专用的通信协议与外场设备连接，通过相应的驱动程序对外场设备采集回来的数据进行统计分析。统计分析后转换为各个文件形式，部分数据存入实时数据库，传输到下一层。该层各设备的驱动程序有专用的驱动设备，彼此互不影响。

2.2.2 数据处理层

数据处理层是将统计分析层实时数据库中的数据通过驱动程序进行进一步处理，处理后的数据由数据表现层提取。该层的功能模块根据需要对采集回来的数据进行处理，并存入数据库。

2.3 隧道监控模块设计

隧道监控模块由监控分中心、外场设备、服务器、传输系统等组成。该模块可以对隧道内部的有害气体浓度、光强、风机、照明设施等进行检测和控制，并通过可变情报板、信号灯等为出行人员提供信息和提示，紧急情况下还可安排救援。

2.4 路段监控模块设计

路段监控模块由监控中心、外场设备、服务器、传输系统等组成。该模块可对各路段的气象条件、交通量、车辆信息等进行监控，并通过可变情报板等为出行人员提供路况信息[3]。

2.5 联动方案管理模块设计

该模块是在紧急情况下，对隧道内部的风机、照明等设施进行控制，并通过可变情报板、车道标志、信号灯发布信息。触动源动作主要是隧道内部的CO/VI 超标、火灾报警和照明设备异常等，由值班人员确认后选择处治方案，并操控外场设备执行处治方案，触动接触完成后恢复至正常运行状态。

3 高速公路信息化管理系统实现措施

3.1 建立信息化管理制度

建立统一的信息化管理标准，保障公路信息化管理的稳步进行，加强各部门层级之间的沟通，推动其更好发展。制定科学合理的公路信息化管理发展规划，打造公路养护管理全面信息化与网络化的战略目标，结合公路养护实际情况，开展信息化总体建设。制订公路养护管理暂行办法和兴化市公路养护管理体制改革意见，针对兴化市公路养护管理中存在的问题，采取有效的措施具有针对性的解决问题，保障兴化市公路信息化管理有据可依、有法可查。彻底打破现存的传统的业务格局，让高速公路养护管理的数据信息可以及时、准确在各级部门之间传递。全面掌握在信息化管理中的差异化数据，对各类数据信息进行持续汇总，并结合实际具有针对性的制定标准化的信息化管理制度。

3.2 充分利用好现代化的信息技术

随着我国网络技术和科学技术的逐渐发展，公路统计信息系统的建设是公路行业发展的必然趋势，也是提高统计工作效率和工作质量的有效手段。以人工为主的传统统计工作模式具有很大的局限性，统计工作开展过程中容易出现各类不可控制的问题，容易出现信息数据遗漏、准确性不足、信息全面性缺乏，收集到的信息数据与实际情况不符，给公路建设和养护工作造成难度。充分利用信息化系统可以使信息数据更加全面、精细、准确，同时还能有效降低实际工作中投入的人力成本，减少统计人员的工作量[4]。

3.3 优化高速公路信息化技术

3.3.1 自动质量巡检

为从根本上保证高速公路监控系统在构建和应用时的完整性和有效性，尽可能满足高速公路在监控时提出的个性化需求，要将智慧监控科学合理地引入其中。将其作为基础，有利于实现高速公路信息化建设的有效推进，同时对先进技术手段的合理利用，能够保证高速公路监控系统自身智能化水平得到有效提升，以此推动高速公路工程项目的建设和稳定高效发展。高速公路工程项目由于各个路段视频编码之间具有明显的差异，所以导致整个视频格式存在不同，对后续管理造成一定影响。因此，应保证现有路段视频编码格式的统一性，以此保证后续管理工作的全面有序开展。编制视频格式标准时，以H.264 为基础，合理利用符合要求的格式，以提供清晰可靠的视频。在智慧监控的影响下，对自动质量巡检方式进行合理利用，能够定期对自动巡检方法进行合理利用，对系统运行中可能存在的信号丢失等相关问题进行巡视检查，以保证故障维护工作效率得以提升[5]。

3.3.2 监控视频智能化

智能化分析作为智慧监控的重要功能，在高速公路信息化建设中有突出的作用。高速公路事业发展进一步稳固了视频监控的重要地位，视频监控范围越来越大，覆盖密度也不断增加，能够对现有资源进行更加合理的利用。通过智慧监控系统，能够对高速公路车流量进行实时监测，分析各个时间段车流量情况。同时，智能化分析功能可以对高速公路中车辆运行情况进行实时分析，比如车辆行驶、停止以及加速状态等，为导航、交通疏导等提供实时数据支持。图1 为高速公路监控系统软件整体架构图。智慧监控技术应用于高速公路信息化建设，可以提升其智能化程度，运用到高速公路安全监测工作体系中，能够从根本上对运行车辆进行动态化监测，且通过智能化分析车辆运行的状态，可以对车辆运行中存在的异常问题及时处理，消除安全隐患。

3.3.3 ETC 收费系统

各省在全国统一收费标准框架下，制订了高速公路行业准则、地方标准，使高速公路管理行为统一化。除此之外，各省对ETC 配套项目的设备规范和技术标准的统一也十分重视。现各省主要使用的是具有开放框架，可兼容5G 技术的中国交通、华为等ETC 门架系统，以保护目前基建投资能够向未来智慧高速公路平滑过渡，同时为后续选择发展5G+C－V2X 技术奠定了基础。高速公路ETC 的应用优势如下：①利于节省停车花费的时间，防止发生收费中车道拥堵的现象，减少尾气排放。车辆经过ETC 专用车道大概需使用2.5～3s，如此可节省通行时间、降低收费拥堵问题的发生率。②利于严格控制运营成本、实现节能减排的效果，为有效改善人们的生存环境，需秉持低碳原则加以控制，要求减少二氧化碳排放量，获得低能量、低消耗和低开支的效果。针对车辆ETC 专用车道通行情况来说，车辆收费车道不需停车，这时能节省燃油使用量、时间，降低二氧化碳的排放、油料消耗，改善收费站四周环境。经营企业为维护经济效益，采用ETC 系统能够节省人力资源，控制实际运营的成本。③可有效保证整体服务水平、管理水平，ETC 专用车道快捷、高速，便于保证车辆通行能力，获得驾驶人员的满意、认可。市场经济的快速发展下，使得经济效益最大化、更好的为社会提供服务。站在管理人员的角度来看，不但能加强车辆通行方面能力，而且有助于防止发生收费拥堵状况，保证收费的时效性、准确性、秩序性等，从根本上提升整体管理工作效率[6]。

3.3.4 通信系统、收费系统、监控系统三网合一

实现高速公路三大系统融合的过程中需要在网络层面上实现通信、监控、收费系统在高速公路上的统一；需要在业务层面上实现、音频、数据、视频这三类业务的在高速公路应用上的融合。我们可以利用新一代的网络技术、全新的综合业务接入技术、全新的光传输技术以及视频信息压缩、解压等实现的视频监控技术，可以将高速公路通信、监控、收费系统三大系统融合起来。信息网络所涉及的点都可以接收到监控系统的视频信息、音频信息以及告警信号、控制信号，可以实现移动图像的测试、警报信息的上报、指令的远程下达，也可以在高速公路的网络在不同位置的实时监控、操控远距离场所。高速公路通信、监控、收费系统的融合，可以有效利用通信系统的丰富高效的传输及容量的资源。

3.4 完善通信系统的运维管理体系

当前，通信单位围绕通信系统所开展的运行与维护工作具有较大实施难度，其涉及面也较广，这使得日常的维护管理工作需要面临诸多问题。因此，通信单位可围绕其管理结构搭建相匹配的通信管理，革新管理工作与通信技术体系，充分展现流程、标准、规范、指标的技术导向作用，逐步完善标准化的管理体系。同时，通信单位还应从设计、规划、运行、维护等多个环节着手，健全责任机制，明确管理主体，细化各项工作流程，逐步完善规章制度与工作标准。在此基础上，通信单位还应围绕上述标准强化监督执行与考核力度，尽可能增强规章机制的有效性、科学性、可行性。

3.5 采用集中管理模式

对于高速公路机电通信系统的运行管理，要采取集中管理模式。通过集中管理模式的应用，实时同步上传各类监控、收费设备产生的数据，并在通信系统的协调下，由收费监控中心统一接收数据，并分散反馈给各用户，进而形成一个基于多媒体、以光纤传输数据为核心的数据传输系统。为了提高机电通信系统中各个设备性能的稳定程度，需要将收费中心服务器实施双机备份，并借助冗余保护等技术来提高通信系统的使用性能。高速公路机电通信系统的数字化网络建设，当前面临着复杂的业务接口非标的现实问题，可以借助同步数据体系等技术方案来解决。同时，引入集中管理模式的应用，还可以降低系统管理、运行与维护成本，提高现有资源的利用效率。

4 结语

综上所述，在传统高速公路养护管理的基础上，采用现代化的信息技术手段进行管理，是高速公路养护管理的发展趋势。高速公路信息化养护管理体系的构建，提高了高速公路养护管理水平和治理，为高速公路的治理提供了重要的支撑。利用现代化的信息设备和信息技术，建立公路信息化管理平台电子数据统计系统，可以提高数据统计的准确性、及时性，利用云计算、大数据等技术将统计到的数据进行实时上传，并利用计算机软件对各项数据进行综合整理和分析，对不符合实际情况的信息数据进行及时更新。