智慧高速公路总体设计探讨

栗晴晖

（河北省交通规划设计研究院有限公司，河北 石家庄 050011）

0 引言

高速公路是当前公众出行的主要选择之一，为适应交通量不断增加的需求，为公众出行提供更好的服务，便于各部门的管理，有必要建设并发展智慧高速公路，掌握相应的总体设计思路。

1 明确需求

1.1 功能方面

1.1.1 对路网运行状况进行实时监测与监控

（1）省域路网：通过对各类信息汇总，对省域路网实际交通状况及环境等进行实时监测，以掌握基本情况。

（2）市域路网：通过对各类信息汇总，对市域路网实际交通状况及环境等进行实时监测，以掌握基本情况。

1.1.2 对路网的各类应急事件进行及时处置

以应急事件类型为依据，划分事件等级，确定不同单位承担的职责，并编制具体的处置流程，形成完善的处置预案。重大事件需要由省级中心进行管理，其他事件可以由所在城市的市级中心进行管理。其他单位以上级中心指令为依据，结合现场调查结果进行事件的确认与上报[1]。

1.1.3 辅助决策

根据数据分析结果，摸清交通和事件具有的分布规律；采用历史数据挖掘的方法对未来的交通状况进行合理预测；综合评估当前的资源配置状况，使资源配置达到最优；评估各类事件的具体处置过程，为处置流程及预案的完善提供参考依据；以处置成功的案例为依据，结合积累的各项经验，评估处置流程及预案，以此为完善处置流程及调整事件触发阈值提供依据；为路网规划及建设提供可靠的数据支持。

1.1.4 公路行业管理与监管

通过对公路行业所有业务数据及资源的整合，融合不同业务对应的数据库，以此使管理及监管实现信息化，使从业人员借助综合管理系统完成各类处理；此外，不同业务之间还可以实现信息共享[2]。

1.1.5 公众出行服务

（1）出行前，使公众借助网络等途径掌握交通信息；

（2）在途时，使公路借助网络及各类智能终端掌握交通信息；

（3）基于网络的便民服务：采用对外网站使公众享受良好的咨询及投诉等各类服务。

1.2 性能方面

（1）可用性。系统要有良好的可用性，如软件的操作界面应友好，为使用者提供便利。

（2）可扩展性。系统要有良好的可扩展性，与公路行业及其他部门提出的互联要求相适应。

（3）并发处理能力。系统要有足够并发处理能力，即可对多起应急事件进行同时处理。

（4）信息安全。在保证基本安全性的同时，还要与国家信息安全等级保护二级要求相符。

2 总体设计

2.1 建设定位

2.2 建设目标

智慧高速公路的建设目标为：为省域路网保持安全畅通增添智能化、信息化手段；为路网运行中各类应急事件的及时处置提供可靠的信息化保证及支持；为路网工程的规划建设提供决策支持；为与高速公路有关的各个行业提供可靠的业务支持；为公众日常出行提供高质量、高水平的信息服务；为综合交通提供各类有效服务[3]。

2.3 建设任务

基于以上智慧高速公路的需求、定位及目标，其建设任务包含下列几个方面：

（1）建立数据中心，包括省级与市级。为重要部门及业务提供信息共享机制，为形成云计算平台奠定基础。

（2）完善基础传输网络。在沿线光纤通信网建设基础上，设置各类无线通信设施，以此在车内即可实现上网，为车路通信创造必要的硬件条件。

（3）建设各类数据库，包括基础数据库、动态数据库、业务数据库与主体数据库。

（4）建立灾备中心。由于省级和市级两个管理中心的数据十分重要，所以要建立灾备中心，以加强数据备份。

（5）对基础数据进行汇总并实现标准化。一方面要将与智慧高速公路有直接或间接关系的所有数据均汇集到数据中心；另一方面还要使各类数据的表达实现唯一性，即在全省做到统一，在实现标准化后，集中存储到数据库中[4]。

2.4.2 试验方法II 采用含庆大霉素的SDA，抑制供试品中细菌的生长，对霉菌和酵母菌总数计数重新进行方法适用性试验，试验操作同“2.4.1”。SDA在临用前加入庆大霉素，浓度分别为5000 U·L-1（SDAq1）、10 000 U·L-1 （SDAq2） 和 50 000 U·L-1（SDAq3）。另外使用SDARM，对菌液对照组进行菌落计数。结果见表3。

（6）与其他各部门拥有的标准化数据进行共享，包括城市交通管理、气象、医疗及运输单位。

（7）建立完善的基础保障体系，包括信息化标准规范保障体系、安全保障体系与运维管理保障体系，以此为智慧高速公路的持续发展提供良好保障。

2.4 总体框架

智慧高速公路的总体框架主要有以下四个层次：

2.4.1 信息采集层

主要对各类数据信息进行采集，同时上传到两级数据中心，可采集的数据类型有：外场不同检测设施获取的数据；养护单位及路政部门相关数据；社会中其他各个行业实现共享的数据等。

（1）高速公路管理部门可采集的信息类型包括：交通和气象信息、报警信息、事件信息、运行监控信息、各类视频、收费信息、桥梁结构检测信息及边坡结构信息；

（2）路政部门可采集的信息类型包括：公路基础信息、超限站信息、路政巡查信息、超限运输许可信息与超限站视频[5]；

（3）养护单位可采集的信息类型包括：公路养护信息、信息报送、公路巡查信息与安全隐患信息；

（4）国省道管理部门可采集的信息类型包括：交通与气象信息、报警信息、事件信息、运行监控信息、各类视频、收费信息、桥梁结构检测信息与边坡结构信息；

（5）运管部门可采集的信息类型包括：危险品运输车辆动态信息和客货运班线信息；

（6）其他社会部门（如公安部门）可采集公共安全信息与视频，交警部门可采集事故信息、事故黑点、视频、施工、交通违规信息。

2.4.2 信息传输层

采用光纤与无线两种通信传输网络对采集及反馈的所有数据信息进行动态传输。

2.4.3 支持资源层

该层次主要设于数据中心，为数据汇总存储提供平台，满足大数据中心对软硬件基础设施提出的要求。其中，数据存储有两种形式，即结构化与集群存储。结构化存储对非视频类数据较为适用，而集群存储则对视频类数据较为适用。

（1）中心支撑平台

①数据中心硬件支撑平台，包括监控大厅/机房、监视墙显示、数据库存储、电力供应和安全系统、服务器、工作站及控制台[6]；

②地理信息系统服务平台，包括数据存储/编辑/输出、地图更新、空间数据引擎/统计分析、地图发布；

③视频调度平台，包括视频切换、检测与检索；

④呼叫中心平台，包括信息获取、事件鉴别与确认、事件响应与记录；

⑤数据共享与交流平台，包括目录管理、数据交换引擎、数据交换代理、数据格式转换与基础构件；

⑥视频会议平台，包括会议的发起、记录与回放；

⑦内外网站平台，包括行业业务支持与公众服务。

（2）中心数据库

①公路静态数据，包括公路基础数据库、沿线设施数据库、GIS空间数据库、公路沿线设备数据库、路景数据库、机构/人员/网络配置数据库及权限数据库；

②公路动态数据，包括路网运行监测数据库、视频数据库、统计数据库和其他部门关联信息数据库；

③业务管理数据，包括路政业务数据库、养护业务数据库、项目管理业务数据库、行业监管业务数据库、公路安全管理业务数据库、高速公路运行管理数据库、公路网运行和辅助管理数据库、巡逻车高度数据库、通行费数据库、标准数据元数据库、应急资源主题数据库和视频会议数据库；

④应用主题数据，包括行业考核数据库、安全隐患数据库、决策辅助数据库、出行服务数据库、预案模型数据库和事件管理案例数据库[7]。

2.4.4 应用服务层

该层次同样设于数据中心，具体包含以下几部分：

（1）系统管理平台，包括账户管理、基础数据管理与权限管理等；

（2）公路行业业务综合管理平台，包括项目管理、路政管理、养护管理与高速公路联网运行等；

（3）路网运行监测及监控平台，包括数据汇总、综合监控与管理、信息报送等；

（4）路网应急处置平台，包括应急事件监测预警、应急智能方案与预案管理等；

（5）出行信息服务平台，包括终端服务、出行前信息服务和个性化信息服务等；

（6）智能化辅助决策支持平台，包括统计分析、交通流预测分析与历史数据分析等。

3 结语

综上所述，智慧高速公路本质在于引入互联网来管理高速公路，并对其服务模式进行改造与优化，以此形成开放且互联的现代高速公路。以上智慧高速公路的建设思路可以为实际工作提供参考，达到预期的建设目标。