2 智慧高速公路需求分析
圍繞提升高速公路運(yùn)營管理水平、提高高速公路出行服務(wù)質(zhì)量，結(jié)合當(dāng)前高速公路信息化智能化存在的問題，提出智慧高速公路建設(shè)的需求。
2.1 功能需求
1）路網(wǎng)運(yùn)行狀況監(jiān)測、監(jiān)控功能
省域路網(wǎng)宏觀監(jiān)視：通過匯集省、市、縣、基層以及其他系統(tǒng)共享的各類信息，實(shí)現(xiàn)省域高速公路網(wǎng)宏觀交通狀況和環(huán)境運(yùn)行狀況、重大異常事件狀況、應(yīng)急處理資源分布狀況、重大風(fēng)險隱患狀況的全面掌握。
市域路網(wǎng)宏觀監(jiān)視：通過匯集市、縣、基層以及其他系統(tǒng)共享的各類信息，實(shí)現(xiàn)市域高速公路網(wǎng)宏觀交通狀況和環(huán)境運(yùn)行狀況、異常事件狀況、應(yīng)急處理資源分布狀況、重大風(fēng)險隱患狀況、機(jī)電設(shè)施可使用狀況的全面掌握。
2）路網(wǎng)應(yīng)急處置功能
根據(jù)應(yīng)急事件的類型，對應(yīng)急事件等級進(jìn)行劃分，明確省、市、縣、基層單位對各類應(yīng)急事件處理的權(quán)限和職責(zé)，制定相應(yīng)的應(yīng)急處理流程并形成預(yù)案。
重大事件的處理由省級中心負(fù)責(zé)管理，其他事件由各市級中心負(fù)責(zé)管理?？h和基層單位根據(jù)省、市級管理中心下發(fā)的應(yīng)急處置指令執(zhí)行，通過現(xiàn)場調(diào)查，協(xié)助省、市級管理中心對應(yīng)急事件確認(rèn)，并將實(shí)地調(diào)查結(jié)果上報省、市級管理中心
3）輔助決策功能
通過對各類數(shù)據(jù)、應(yīng)急信息等數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析，提供交通、氣象、事件等分布規(guī)律；通過歷史數(shù)據(jù)挖掘預(yù)測未來交通和氣象狀況；對現(xiàn)有資源配置情況進(jìn)行評估，實(shí)現(xiàn)資源配置最優(yōu)化；對事件應(yīng)急處置過程和案例進(jìn)行評估，進(jìn)一步完善相關(guān)預(yù)案和應(yīng)急處置流程；根據(jù)已經(jīng)發(fā)生的處理成功的應(yīng)急處置案例和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，對應(yīng)急預(yù)案的處理流程進(jìn)行評估，進(jìn)一步完善應(yīng)急預(yù)案的處理流程和事件觸發(fā)閾值；為公路規(guī)劃和建設(shè)提供數(shù)據(jù)支持。
4）公路行業(yè)管理及監(jiān)管功能
通過公路行業(yè)各業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)、行業(yè)資源的整合，實(shí)現(xiàn)公路行業(yè)各業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫的融合，實(shí)現(xiàn)公路行業(yè)管理和監(jiān)管業(yè)務(wù)的信息化及信息共享，公路行業(yè)從業(yè)人員通過行業(yè)綜合管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)日常工作各業(yè)務(wù)員的處理；通過不同業(yè)務(wù)之間的信息共享，實(shí)現(xiàn)各公路行業(yè)“跨部門、跨業(yè)務(wù)”的協(xié)同應(yīng)用和協(xié)同處理。
5）公眾出行服務(wù)功能
為公眾提供出行前信息服務(wù)：公眾可通過網(wǎng)絡(luò)、廣播、電話、短信、電視、移動智能終端等方式，獲得交通狀況、氣象狀況、施工、交通管制、交通事件等信息；提供在途信息服務(wù)：公眾可通過網(wǎng)絡(luò)、廣播、電話、短信、可變信息標(biāo)志、移動智能終端、車載智能終端等方式，獲得交通狀況、氣象狀況、施工、交通管制、交通事件、路徑誘導(dǎo)和導(dǎo)航等信息；提供網(wǎng)上便民服務(wù)：通過對外網(wǎng)站，公眾可獲得咨詢、投訴等服務(wù)。
2.2 數(shù)據(jù)需求
1）高速公路網(wǎng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)
公路網(wǎng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)：主要涉及高速公路屬性的各類靜態(tài)信息，包括：高速公路屬性、高速公路沿線設(shè)施、里程牌和百米樁、沿線應(yīng)急資源、沿線服務(wù)點(diǎn)、與高速公路互通的基層信息、行政區(qū)劃等。
地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)：包括空間數(shù)據(jù)類別和屬性數(shù)據(jù)類別。
相關(guān)設(shè)備基礎(chǔ)數(shù)據(jù)：包括設(shè)備ID編碼、設(shè)備名稱、設(shè)備編碼地址、設(shè)備樁號、安裝位置、設(shè)備參數(shù)說明、訪問方式等。
機(jī)構(gòu)人員數(shù)據(jù)：行業(yè)各機(jī)構(gòu)及其人員的詳細(xì)信息。
2）高速公路網(wǎng)動態(tài)數(shù)據(jù)
高速公路網(wǎng)交通運(yùn)行及環(huán)境狀態(tài)數(shù)據(jù)：包括視頻、交通參數(shù)、氣象、結(jié)構(gòu)安全檢測數(shù)據(jù)、事件、巡邏車電話、火災(zāi)報警信息、違章抓拍數(shù)據(jù)等。
統(tǒng)計數(shù)據(jù)：對匯集的各類數(shù)據(jù)統(tǒng)計處理后的數(shù)據(jù)，包括交通量分析、氣象條件分析、交通運(yùn)行狀況統(tǒng)計、環(huán)境狀況統(tǒng)計、事故狀況統(tǒng)計、安全隱患統(tǒng)計等。
共享數(shù)據(jù)：與社會其他行業(yè)和上級管理部門進(jìn)行共享的數(shù)據(jù)。
3）業(yè)務(wù)管理數(shù)據(jù)
包括行業(yè)管理數(shù)據(jù)、巡邏車調(diào)度管理數(shù)據(jù)等。
4）主題數(shù)據(jù)
包括應(yīng)急預(yù)案數(shù)據(jù)、事件處理案例數(shù)據(jù)、行業(yè)考核數(shù)據(jù)、公路網(wǎng)安全隱患數(shù)據(jù)、輔助決策挖掘獲得的數(shù)據(jù)、公眾服務(wù)數(shù)據(jù)、視頻會議數(shù)據(jù)、應(yīng)急資源數(shù)據(jù)、與公眾交互獲得的數(shù)據(jù)等。
2.3 性能需求
1）系統(tǒng)可用行
要求系統(tǒng)具備較好的可用性、軟件界面友好、使用方便。
2）系統(tǒng)可擴(kuò)展性
要求系統(tǒng)具有較好的可擴(kuò)展性，盲足行業(yè)內(nèi)部、社會相關(guān)部門互聯(lián)互通的要求。
3）系統(tǒng)并發(fā)處理能力
系統(tǒng)具有較強(qiáng)的并發(fā)處理能力，能同時處理多起應(yīng)急事件。
4）信息安全
在系統(tǒng)安全上應(yīng)滿足國家信息安全等級保護(hù)二級的要求。
3 智慧高速公路總體設(shè)計
以服務(wù)高速公路管理者和出行者為目標(biāo)，按照管理和服務(wù)并重、日常管理和應(yīng)急處置相結(jié)合的原則，充分整合利用現(xiàn)有資源，采用云計算、物聯(lián)網(wǎng)、移動互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、寬帶無線移動通信等新一代信息技術(shù)和手段并引入互聯(lián)網(wǎng)思維，對傳統(tǒng)高速公路機(jī)電系統(tǒng)進(jìn)行重構(gòu)和再造，全面實(shí)現(xiàn)省域高速公路監(jiān)控管理、應(yīng)急指揮、輔助決策管理、業(yè)務(wù)管理、出行信息服務(wù)的信息化智能化。
3.1 建設(shè)定位
智慧高速公路的功能定位在于“互聯(lián)網(wǎng)+高速公路”，其將服務(wù)于公路管理、運(yùn)輸管理、交通安全、綜合交通、公眾出行，并特別強(qiáng)調(diào)服務(wù)的體驗(yàn)度。
3.2 建設(shè)目標(biāo)
智慧高速公路的建設(shè)目標(biāo)是：為省域高速公路網(wǎng)安全暢通提供信息化智能化管理手段；為高速公路網(wǎng)應(yīng)急處置提供信息化支撐；為高速公路網(wǎng)規(guī)劃、建設(shè)、管理等提供輔助性決策分析支持能力；為高速公路各行業(yè)提供業(yè)務(wù)支持；為公眾出行提供完善的信息服務(wù)；為運(yùn)輸管理、交通安全管理、水運(yùn)航空等綜合交通提供有效的服務(wù)。
3.3 建設(shè)任務(wù)
結(jié)合對智慧高速公路建設(shè)需求分析和定位，對智慧高速公路建設(shè)任務(wù)進(jìn)行細(xì)化，主要包括以下方面：
1）建設(shè)省、市兩級大數(shù)據(jù)中心
簡稱省級和市級高速公路大數(shù)據(jù)中心，形成重點(diǎn)部門、重點(diǎn)業(yè)務(wù)間的共享體系，逐步形成覆蓋省域的云計算服務(wù)平臺，包括高速公路行業(yè)業(yè)務(wù)綜合管理平臺、高速公路網(wǎng)運(yùn)行監(jiān)測與監(jiān)控平臺、高速公路網(wǎng)應(yīng)急處置平臺、高速公路智能化輔助決策支持平臺、高速公路出行信息服務(wù)平臺。
2）完善基礎(chǔ)傳輸網(wǎng)絡(luò)
在高速公路沿線光纖通信傳輸網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上，增設(shè)寬帶無線移動通信設(shè)施，可以實(shí)現(xiàn)車內(nèi)上網(wǎng)、車路通信等功能。
3）數(shù)據(jù)庫建設(shè)
智慧高速公路數(shù)據(jù)庫分為四類：高速公路網(wǎng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫、高速公路網(wǎng)動態(tài)數(shù)據(jù)庫、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫、主題數(shù)據(jù)庫。
4）建設(shè)數(shù)據(jù)災(zāi)備中心
考慮到省、市兩級管理中心數(shù)據(jù)的重要性，應(yīng)建設(shè)數(shù)據(jù)災(zāi)備中心，對省、市兩級大數(shù)據(jù)中心的重要數(shù)據(jù)進(jìn)行備份。
5）基礎(chǔ)數(shù)據(jù)匯集及標(biāo)準(zhǔn)化
將智慧高速公路相關(guān)數(shù)據(jù)匯集至省、市兩級大數(shù)據(jù)中心，并保證每類數(shù)據(jù)表達(dá)是唯一的，也是全省統(tǒng)一的，對其進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理后存儲至相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫。
6）與其他部門標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)共享
實(shí)現(xiàn)與社會其他行業(yè)（如城市交通管理部門、氣象部門、醫(yī)療單位、其他運(yùn)輸企業(yè)等）和上級管理部門進(jìn)行數(shù)據(jù)共享。
7）建設(shè)三個基礎(chǔ)保障體系
建立和完善高速公路信息化標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范保障體系、安全保障體系、運(yùn)維管理保障體系，這是智慧高速公路持續(xù)健康發(fā)展的重要保障。
3.4 總體框架
智慧高速公路總體框架如圖1所示，分為4個層次：
第一層為信息采集層，負(fù)責(zé)采集各類數(shù)據(jù)并上傳大數(shù)據(jù)中心，采集的數(shù)據(jù)包括外場各類檢測設(shè)施的數(shù)據(jù)、養(yǎng)護(hù)和路政部門的數(shù)據(jù)、社會其他行業(yè)共享的數(shù)據(jù)。
第二層為信息傳輸層，主要包括光纖通信傳輸網(wǎng)絡(luò)和無線通信傳輸網(wǎng)絡(luò)。
第三層為支撐資源層，設(shè)置在省、市兩級大數(shù)據(jù)中心，主要實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的匯集存儲和大數(shù)據(jù)中心的軟、硬件支撐平臺。數(shù)據(jù)的存儲包括結(jié)構(gòu)化存儲和集群存儲，結(jié)構(gòu)化存儲主要適用于非視頻的各類數(shù)據(jù)，集群存儲主要適用于采集的各類視頻數(shù)據(jù)。
第四層為應(yīng)用服務(wù)層，設(shè)置在省、市兩級管理中心，包括高速公路行業(yè)業(yè)務(wù)綜合管理平臺、高速公路網(wǎng)運(yùn)行監(jiān)測與監(jiān)控平臺、高速公路網(wǎng)應(yīng)急處置平臺、高速公路智能化輔助決策支持平臺、高速公路出行信息服務(wù)平臺。
4 智慧高速公路發(fā)展展望
隨著新一代信息技術(shù)的日新月異，未來智慧高速公路的發(fā)展趨勢是建成高速公路信息服務(wù)走廊（如圖2所示），除了在傳統(tǒng)交通信息發(fā)布的基礎(chǔ)上，還可以實(shí)現(xiàn)車載智能終端與高速公路管理中心的信息交互（V2C）、車載智能終端與路側(cè)智能終端的信息交互（V2I），從而構(gòu)成真正意義上的開放互聯(lián)的高速公路，實(shí)現(xiàn)人-車-路-環(huán)境智能協(xié)同。
此外，通過向出行者提供個性化的信息服務(wù)，如動態(tài)行車導(dǎo)航、主動安全預(yù)警等，高速公路運(yùn)營管理公司可以獲得長期穩(wěn)定的增值信息服務(wù)收益，從而提高速公路運(yùn)營管理企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。
5 結(jié)語
智慧高速公路的本質(zhì)是用互聯(lián)網(wǎng)思維和技術(shù)對傳統(tǒng)高速公路管理和服務(wù)模式進(jìn)行重構(gòu)和再造，打造開放互聯(lián)的高速公路。智慧高速公路當(dāng)前階段的建設(shè)任務(wù)是通過信息交換與共享、數(shù)據(jù)融合與挖掘，提升高速公路運(yùn)營管理水平、提高高速公路出行服務(wù)質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)省域高速公路監(jiān)控管理、應(yīng)急指揮、輔助決策管理、業(yè)務(wù)管理、出行信息服務(wù)的信息化智能化。
智慧高速公路未來發(fā)展趨勢是引入車路通信（LTE-V）技術(shù)，實(shí)現(xiàn)人-車-路-環(huán)境智能協(xié)同；通過向出行者提供個性化的信息服務(wù)，高速公路運(yùn)營管理公司可以獲得長期穩(wěn)定的增值信息服務(wù)收益，從而提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。
