基于大数据的智慧高速管理体系建设分析

2024-06-14沈学黔

交通科技与管理 2024年8期

沈学黔

摘要为建立完善智慧高速管理体系，可应用大数据、物联网等技术，建立数据化智慧高速运维管理系统，增强高速管理效能，保障高速交通运输安全。因此，文章从高速管理业务需求出发，分析了智慧高速管理体系建设思路，以明确大数据背景下智慧高速管理框架，打造可统一、集中管理的智慧高速运维系统，提升高速业务智能化管理水平，保障高速运维管理质量。

关键词大数据；智慧高速；高速管理；管理体系

中图分类号 U495文献标识码 A文章编号 2096-8949（2024）08-0186-03

0 引言

2021年，交通运输部先后印发《交通运输领域新型基础设施建设行动方案（2021—2025年）》《公路“十四五”发展规划》，文件指出应致力于公路交通智能化管理，建设集服务、管理、运维、监测为一体的智慧高速交通网络[1]。对此，可基于大数据、物联网技术，挖掘高速交通数据流、网络资源，开发高速交通业务功能，建设智慧高速管理体系，促进高速交通网络智能化管理。

1 建设需求

（1）针对交通业务数据流分散、数据管理不统一问题，打造一体化数据系统，建立相同数据接口、数据处理模块，促进数据共享、数据分析，为高速交通管理决策提供真实、标准数据支撑。

（2）解决高速运维管理中各类设备独立管理造成的信息孤岛问题，促进高速电气设备设施集中监测与管理，加强设备联动控制，构建一体化物联网支持平台，统一对接设备接口，保障高速交通设备设施管理质量。

（3）避免高速交通监测、信息分析、自动预警、养护管理等业务系统独立运行，建立可统管业务模块的“数据网”，统一指挥调度各业务系统，建设开放兼容、功能完善的智慧高速管理体系[2]。

（4）结合高速公路交通安全管理需求，为高速路政、交警、救援部门、其他合作企业建立统一、快速的信息交流渠道，促进各主体共同协作。

2 体系架构

结合智慧高速实际需求，建立智慧高速管理系统。该体系是基于大数据、物联网技术，整合高速交通网络安全监测、管理资源，应用多源数据处理、物联网技术支撑手段构建高速公路管理服务体系，升级高速营运管理模式，如图1所示。

（1）智慧决策层。具有智慧感知功能，由视频技术、智能传感器设备、GPS技术、数据接口组成，可应用ETC门架、车辆GPS、车流检测器、车道流量传感器建立智慧决策系统，分析高速交通运维管理决策可行性、效果。

（2）数据层。数据层是以大数据技术为支持进行数据采集、数据预处理、数据分析、数据存储，可汇集高速路网交通数据，与高速公路数据中心、高速公路联网营运管理中心数据对接，集中管理业务数据。各类数据融合分析后，为高速公路自动管控提供监测数据，具有数据采集、展示、统计分析、智能处理等功能[3]。

（3）应用层。按照智慧高速管理需求，扩大高速公路管理服务场景，提供高速路段交通运行状态实时监控、高速安全保障管理、公路交通应急救援处理、高速收费等管理服务，可统一交通管理中心，汇总业务资源，执行智慧交通决策。

3 建设目标

基于大数据，智慧高速管理体系通过数据治理、数据分析技术，智能管理高速交通业务：

（1）加强数据治理，构建交通数据管理机制。智能处理高速公路基础交通数据、业务数据、机电设备数据、地理信息数据、空间模型数据，控制高速公路运维管理成本。比如，应用数据库，采集高速公路运行数据，实时传输后分类存储数据信息，使管理者利用数据资产制定运营管理决策。集成标准化数据体系支撑下的业务管理系统，统一调度高速管理资源，降低高速运维风险。

（2）建设统一数据标准，促进高速公路智能化管理。数据标准是智慧高速管理体系的基础，可通过数据分析满足智慧化高速交通管理体系建设需求，搭建数字化应用场景，提升数据交互效率。

4 建设思路

智慧高速管理体系建设是依据大数据技术优势、高速运维管理业务需求，搭建智慧高速应用场景，建立智慧高速数据中心，为高速公路提供安全支撑、组织管理、技术应用服务。

4.1 多源数据采集

应用室内外智能化感知设备，如智能传感器，通过数据通信接口采集智慧高速交通多源数据，包括路网车辆数据、设备状态信息、交通路况数据等。采集后自动存储至数据库服务器内，进行数据治理、数据信息智慧感知、业务数据互联、数据监控预警[4]。某智慧高速多源数据采集是以ETC门架系统、车辆GPS终端设备、微波雷达设备为核心，运用大数据技术进行多源数据采集。

（1）ETC门架系统。该系统可智能识别ETC车道车辆信息，识别车牌，记录车辆数量，精准采集高速交通路网内车辆行驶轨迹、路面车流量、路段断面流量等数据。同时，根据车道流量、断面车速等交通参数，整理高速交通监测管理信息，使管理中心辨识路段交通运行状态，制定管理决策。

（2）车辆GPS终端设备。加装GPS终端设备，采集GPS定位数据，获取终端设备启用后车辆行驶时间、位置信息；获取数据后，整理车辆经度、纬度、海拔、行驶时间等数据，并通过统一数据接口进行交通数据通信，完成数据采集及共享，为高速交通运维提供数据支撑。

（3）微波雷达设备。基于视频、微波雷达技术，实时采集高速公路沿线微波雷达交调设备、摄影摄像设备，通过“实时五分钟”级别的数据采集模式，获取高速通行路段的车辆数计算、分析路段交通量数据，汇总交通事件数据。同时，采集车辆平均行驶速度、各时间段车流量、平均车距等交通量指标，以及占用应急车道、压实线、超速、低速行驶等交通异常数据，提升高速交通运维管理效率。

4.2 信息自动采集

（1）数据定向参数。设置专用数据接口，定向采集高速服务、路政、养护、交通安全管理相关数据，提供巡查信息采集服务。高速路网以物联网为基础，与各高速管理服务中心进行数据对接，网络系统、数据系统、管理系统由统一网络框架进行管理，手机、电脑、显示屏等业务终端形成统一管理体系，并根据定向数据，分类不同等级管理业务，高效处理高速交通问题。

（2）关联数据采集。基于大数据和路网中心对接，加强沿线景区、企业、政府部门共同协作，拓宽信息采集范围，重视数据关联，构建以沿线交通地理信息为基础的数据共享体系，加强各主体合作，为高速网络安全管理、突发事件数据分析提供信息保障服务[5]。

4.3 智慧高速管理

（1）高速日常营运管理。升级高速公路“图像稽查管理系统”，集中处理路网图像稽查数据、车道数据、营运管理信息，使高速公路日常营运管理业务数据化、流程化。比如，收费业务考核时，利用智能数据管理中心自动化分析收费人员、管理人员的行为信息，智能评分考核后汇总考评数据。或是全面分析收费管理数据，优化收费数据处理程序，为日常营运管理决策提供数据支持。为促进公路营运、路政业务数据交互，可应用大数据技术，对接高速公路管理中心数据库、路政执法移动终端数据库，实时处置高速营运期的业务信息，更新管理数据，提升高速营运管理智能化水平。

（2）高速网络信息服务。建立统一市级、省级高速出行网络信息服务平台，联合公众出行网络、微信公众号、高速监控数据中心、手机或电脑等移动终端App，为用户提供高速网络信息服务，分权限推送高速服务信息。以“交通出行便民信息服务”为例，建立公众、交通管理主体的沟通渠道，实时发布、推送高速营运信息，配合公众线下服务查询设备、室外大屏显示设备，多渠道传送高速服务信息。公众可及时查询高速沿线交通信息、气象信息、旅游信息、地理位置信息，感知智慧高速信息服务价值，强化智慧高速运维管理效能。

（3）高速公路应急管理。高速公路应急管理是智慧高速管理体系中的基础安全管理平台，具有统一调度、安全保障、智能管控、风险评估功能，包含“高速交通安全预警”“信息采集及处理”“应急资源调度”“交通信息发布”等子系统。智慧高速运行后，相关系统会自动采集道路安全、突发事件信息，整理数据资源，协助管理者调度救援物资，提供高速公路交通事故紧急救援保障服务，以减少事故损失，快速响应，恢复高速路段通行能力。

4.4 交通监测评价

高速交通监测评价是在多源数据采集基础上，建立数据融合、数据决策模型，实时处理高速交通数据、道路运输数据、路政执法数据，综合分析高速营运状态。

（1）通过表格、立体图像、AI视频等形式，直观呈现高速运行状态，如是否畅通、有无拥堵、路段饱和度。管理者可在线查看高速路网数据，开展高速公路资源调度工作。

（2）统计分析高速交通流程数据，预测各路段交通流速、车辆营运距离、路网营运成本。

（3）评估高速管理方案的可行性，分析现有建设项目、管理方案、养护计划的合理性，综合应用道路交通数据，挖掘数据价值，为各个高速公路交通网络节点提供数据支撑服务。

（4）专项处理高速收费站、服务区相关数据，包括高速公路路网节点的流量数据、天气数据、车流数据（收费站/服务区），预测、监测收费站、服务区交通态势，提供流量预警、流量控制、服务区营收分析所需的数据服务，可视化展示管理信息。比如，实时评估高速公路网节点交通承载力，预测分析节假日高速交通路网节点交通流量，给出交通流量管理建议，分析服务区经营现状及不同车辆的停留时间。

4.5 路网营运支持

智慧高速路网营运支持是对高速交通管理提供运营管理、数据支撑服务。通过采集高速公路各区域、各时间段交通信息流，建立路网级高速营运预测模型，包括交通流量实时监测模型、交通短期预测分析模型、突发交通事故预测模型、交通拥堵黑点分析模型、异常拥堵溯源模型、拥堵时长预测模型等。可以实现路网级的智慧交通主动管理决策，分析路网运行态势，提升高速交通应急监测与调度管理水平。同时推送、发布高速出行信息、交通事故信息，治理高速拥堵路段，为交通事故与拥堵快速处理提供预案支撑、关联数据分析服务。

（1）利用大数据技术，建立高速公路BIM模型，打造完整的高速路网营运信息服务体系，在其基础上对高速路网进行数据应用、运行管理、信息展示。

（2）运用微波车检、激光雷达、智慧交通感知设备全方位采集高速路网营运数据，24 h监控全路段的交通指标，包括车辆平均速度、各区域拥堵里程、车辆时空占有率，并在5 min内更新交通指标，发现交通指标数据超标、异常波动时立即发出警告，及时提醒。

（3）采集、整理高速公路ETC、绿色通道、火车专用等门架的流量数据，预先排除施工、恶劣天气造成的异常数据后筛选车辆流量数据，对比分析历史数据后判断车流量走势。

（4）为高速调度监控中心提供数据信息服务、数据处理、路网监控等决策辅助服务。调度监控中心管理人员可实时查看交通路况信息、交通事件事故信息、交通管制信息、高速路段沿线气象信息，查看高速养护时间，分析车辆归属地、车流方向、客车类型、货车类型，分析拥堵原因。

4.6 运行效果分析

智慧高速管理体系是应用大数据、物联网技术，建立可进行多源数据采集的智慧交通管理系统，该系统具有决策支持、数据信息服务、安全保障、技术支撑等功能，能够实现高速公路的主动交通管控目标，确保高速公路管理成效。

（1）有助于加强高速公路智慧感知，为使管理主体采集不同维度高速交通大数据，支持高速路网信息智慧分析，辅助调度管理决策。

（2）准确评估高速公路交通运行情况，识别、分析交通拥堵现象，为主动交通管控提供依据。

（3）解决高速公路运维管理面临的业务分散、系统独立运行、信息交互难题，统一调度管理资源，挖掘数据价值，促进各主体协同管理。

（4）提供可视化显示界面，分级提供路网数据，方便管理人员指挥调度高速公路管理资源，因地制宜地进行交通流量控制、主线动态限速、货车限制。

（5）提升高速道路交通监测管理水平，实现科学预测、精准分析，确保高速营运管理决策执行效果。

5 结语