新一代智慧路网云平台探索应用

■ 文/图 交通运输部路网监测与应急处置中心 董雷宏

当前，我国已进入“数字中国”建设的重要时期，以智慧公路为代表的公路基础设施数字化转型取得了阶段性成果，大批智能感知设施、智能分析系统、智慧服务平台等得到广泛应用。从全国公路“一张网运行”与“一体化服务”的视角看，“部-省-路段（收费站、服务区）”三个层面还没有形成全面、有机、高效的智慧路网运行整体。

全国高速公路视频云联网系统

面向全国17.7万公里高速公路网，数万座桥梁、隧道，以及1.1万个收费站、7000余个服务区，如何站在“一张网”的高度定位智慧发展目标，如何采取“网”的模式打破传统体制机制障碍，编制“网”的制度规范路网管理与服务，并进一步通过“网”的技术手段实现数字化转型升级，是新一代智慧路网的重要使命与艰巨任务。

链接：

“智慧路网云平台”包括云控与云服务系统，是指面向不同层级需求，通过深度融合大数据、人工智能、区块链等技术，打造的集路网监测、预警应急、出行服务、联网收费等全链条业务功能的信息化系统，可提供强大云计算资源与云算力服务，是实现智慧路网精准感知、精确分析、精细管理、精心服务的重要支撑手段与平台。

/ 基本概念/

智慧路网是智慧公路的重要建设范畴，指以“云网融合”模式为引领，通过突破既有技术与数据瓶颈，促进公路基础设施数字化、网络化、智能化转型升级，提升路网资产、承载对象、管理资源、服务要素等智慧化水平，可支撑公路网运行（准）全天候、全链条安全畅通的路网系统。

“智慧路网云控系统”是面向行业用户，升级建设集监测、调度、管控、应急、收费等云控功能的系统。“智慧路网云服务系统”是面向公众与运输从业人员的出行需求，建设的“一体化”公路出行综合服务系统。

同时，“智慧路网云平台”也是行业“十四五”规划重要内容，例如《公路“十四五”发展规划》与《数字交通“十四五”发展规划》均明确提出“建设监测、调度、管控、应急、服务一体的智慧路网云平台，逐步实现对路网（准）全天候、多要素的状态感知，推动实现智能监测与预警、实时交通诱导、路网协同调度和出行服务引导，提升监管和服务效能”。在交通运输部路网监测与应急处置中心“十四五”发展目标中，更是将智慧路网云平台作为核心内容——“到2025年，初步建成部、省深度联网应用的智慧路网云平台（含云控系统与云服务系统），力争在公路网运行管理与服务领域的制度建设、标准应用、科技支撑与服务成效等达到国内一流水平。”

/ 建设需求/

近年来，随着全国高速公路取消省界收费站后，“一张网”管理、服务与应急保障的形势已十分明确，特别是通过大规模感知设施的联网工程，全行业已实现高速公路2.9万处门架设施，以及近20万路视频终端云联网应用，以“云收费”“云调度”及车路协同为代表的区域路网智慧化升级也已遍地开花。为持续推进高速公路视频云联网运行规范化、标准化、智能化，每周定期通报桥梁、隧道、收费站、服务区、ETC门架等关键点位视频接入与在线的“两率”情况，截至目前，视频接入率已超过97%。

首先从全路网视角看，尽管部分高速公路感知设施实现云联网，智慧路网云平台初步搭建。但是，如果要获知特定时间全国高速公路收费站（含车道）、服务区关闭或限行的情况，以及有多少路段通行受阻或存在极端天气，特别受大雾、冰雪影响路段的详细情况，重大突发事件实时处置情况、严重拥堵路段人员车辆滞留情况时，云平台还无法准确反馈，“监测-分析-报告-展示-发布”的过程依然处于半人工半自动时代。

其次从路段视角看，全国高速公路每一个基本路段（相邻两个出入口之间的路段）及沿线收费站、服务区、桥梁、隧道、互通立交等（大约有10万个断面），其设施运行状况、交通情况、突发事件等是否能够全面、实时、准确掌握，作为“路段中心”是必备课题。但是，要通过监测上述“10万个断面”掌握高速公路路段及沿线设施运行情况，仅依托收费门架与视频终端联网联控还难以实现。此外，全国高速公路约有3000多个“路段中心”，其建设周期、系统能力、智慧程度相差较大，“一刀切”要求智能化升级改造较难实现，故需要理清基本目标与需求。

最后从“部-省-段”协同看，“保通保畅”是全路网各层级核心业务目标之一，该目标对智慧路网云平台更高层级的功能、性能需求是不一样的。路段、收费站、服务区是基层发现、处置突发事件并及时恢复通行的执行者，故对微观交通事件（如遗撒、行人、停车、起火及能见度、结冰等）的感知与分析更为精细与敏感；省、部层面的关注点相对宏观，如何快速接报或筛查问题、如何及时跟踪调度指挥、如何长效治理防止问题扩大是业务需求，故要在全面掌握路网流量、设施损毁、关闭限行、交通事故、严重拥堵等情况的基础上，密切跟踪突发事件处置过程与变化趋势，通过深度精准的研判分析，开展“部-省-段（站、区）”三级调度指导与预警防范。

“部-省-段”三级需求分析

高速公路“保通保畅”监测看板

实现高速公路设施数字化、感知全息化、状态可视化、研判智能化、调度实时化是建设智慧路网云平台的基本需求，落到不同层面、不同业务、不同用户视角，仍有很多需要研究和细化的内容。

/ 探索应用/

截至2022年底，由交通运输部立项的“公路网运行管理与服务平台”（一期）基本建成并投入使用，其可视为智慧路网云平台的初级系统。该平台包括：视频监测（即视频云联网）、运行监测、协调处置及综合分析四大应用子系统；路网运行数据范围涵盖：交通流量、阻断事件、交通拥堵、设施开关、公路气象、视频图像、车辆特征等，以及应急保障（含应急物资、救援车辆、事件预警等）、联网收费（含清分结算、前装发行、门架状态、车道设施、ETC使用、预约出行）、出行服务（含服务区、充电桩、路况信息）等。同时，基于流量数据可衍生提取形成客货运输流量、运量、运距、周转量等指标。

目前，基于该平台的相关数据，交通运输部已基本实现高速公路网流量及客货运输关键指标秒级计算（5s）与实时对比分析，可汇总展示拥堵路段与拥堵收费站变化情况，并通过叠加近20万路视频点位进行指挥调度。目前，正积极推动桥梁、隧道、服务区（含车位、充电桩等）动态情况，以及路段、收费站关闭限行情况的全面联网，研究突破公路突发事件人工报送效率低下、信息不对称及调度指挥不顺畅等问题。

为此，交通运输部重点开展了基于“LBS+视频”的AI智能分析等探索应用，为尝试解决高效筛查高速公路网异常情况提供支撑。首先全面提示提升视频云平台“两率”，搭建视频云智能分析环境，为开展视频智能分析打下基础，其次选取典型拥堵收费站、路段作为研究样本，确保分析结果具有代表性；再次确立了“视频+LBS”技术路线，创新了“划线法”等拥堵研判的智能算法；最后研发了“部省站”三级视频智能分析平台，初步实现了智能筛查的拥堵路段、收费站与视频云平台监测调度的联动展示。

此外，在积极推进高速公路拥堵筛查视频算法与AI分析平台建设的同时，交通运输部正在同步编制行业标准《公路网运行评价技术规范》，从经济高效、便捷顺畅、绿色集约、安全可靠、智能先进等视角，全方位评价公路网运行实际状况及特征，以及影响公路网正常运行的安全、环境、事件等因素。其中，拥堵收费站、拥堵路段、繁忙服务区是便捷顺畅类的重要评价指标。通过同步开展评价指标算法研究，双向促进全路网依托视频结构化数据与智能化分析的应用示范，力争以拥堵智能判定为突破口，重点围绕交通流量、交通事件、公路气象等推广视频AI分析应用，同时，有效衔接“部-省-段（站、区）”三级调度业务，促进高速公路“一张网”闭环管理模式。

/ 目标展望/

作为行业“十四五”时期提出的重要任务目标，智慧路网云平台未来发展前景十分可观。以交通运输部路网监测与应急处置中心“十四五”发展规划为例，作为打造“全天候保障的公路网运行监测调度中心”的重要支撑，智慧路网云平台目标将是具有30万核以上算力资源（含4万核AI算力），可实现全量路网数据资源汇聚与智能应用的云控系统与日均用户活跃量千万级的云服务系统，未来可支撑实现全国公路网运行整体效益最优化、安全风险最小化和服务质量最佳化的智慧路网远景目标。

下一步，将重点推进实现交通量、出行量、运输量及重点车辆标识、轨迹、载重等数据分钟级应用，实现路网运行周、月、年自动化评价研判，开展拥堵频发、事件多发路段的人工智能分析，支撑开展重点区域、重点路段、重要时段的路网运行调度与拥堵治理。同时，持续推进流量监测、拥堵判定、事件预警等统一算法服务，升级视频网关智能分析功能，开展视频云联网“嵌入式”AI分析应用，拓展监测调度、预报预警、统计分析等视频云联网分析应用能力，支撑实现全国路网运行态势可视化综合展示。

至“十四五”时期末，面向高速公路打造全要素感知、全网络覆盖、全天候应用的智慧路网监测调度体系，将实现“路网监测更精准实时、调度指挥更精细高效、研判分析更精确智能”的目标要求，作为智慧路网云平台建设关键领域，视频云联网的范围、深度、内容将进一步扩大，视频质量与智能化程度将大幅提升，切实支撑“指哪看哪、调哪通哪”，实现关键点段、设施状态的智能研判与评价。

基于“视频+LBS”的AI分析平台