浅析智慧高速信息化系统建设

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随着科学技术的快速发展，人类社会正以前所未有的速度迈向信息化与智能化的新时代。在这一浪潮中，各行各业纷纷寻求转型升级的契机，以期在激烈的市场竞争中占据先机。交通运输作为国民经济的重要支柱和社会发展的血脉，其转型升级的迫切性尤为突出。而高速公路是交通运输行业中的重要组成部分，是连接各大城市的关键纽带，其不仅承载着繁重的客货运输任务，更是推动区域经济一体化发展的关键基础设施。在当今信息化时代下，推动高速公路的信息化与智能化建设，不仅是技术进步的必然趋势，同时也是提升交通运输效率、优化资源配置、保障公众出行安全的关键举措。

通过应用信息化、物联网、人工智能等先进科学技术，可以实现智慧高速的智能化管理，提升管理效率和质量。一般来讲，智慧高速信息化系统建设的方案主要包括智慧设施、智慧决策、智慧管控和智慧服务。

1.1  智慧设施

智慧设施主要包含感知层和网络层两部分，其中感知层又包含设备选型布局和数据采集传输。其中设备选型与布局指的是选用高精度雷达、摄像头、车辆检测传感器、环境监测传感器等感知设备，实现路况、车辆位置、速度、方向以及环境参数的实时监测和采集^[1]。数据采集与传输指的是运用5G、OTN、SRv6等先进的通信技术和实时数 据传输协议，实现传感器数据的远距离、高速、可靠传输，确保数据的实时性和完整性。

网络层的通信网络拓扑结构指的是采用分层分区的网络拓扑结构，在关键节点部署汇聚交换机，实现局部数据汇聚和转发。在沿线收费站、服务区、路段监控中心等场所部署接入交换机，实现终端设备的接入和数据传输。采用OTN等光纤传输技术，提供大带宽、低时延的数据传输通道。同时，利用5G等无线通信技术作为补充，为移动设备和应急通信提供灵活的数据传输手段。

1.2  智慧决策

运用大数据处理和分析技术，对采集到的海量数据进行实时处理和分析，提取交通流量预测、车辆违法行为识别、交通状况评估等有价值的信息。基于数据分析结果，为高速公路管理部门提供交通疏导方案制定、违法处理策略制定等决策支持功能^[2]。并通过数据可视化工具实现数据分析结果的直观展示，辅助管理部门进行科学决策。

1.3  智慧管控

基于GIS平台实现应急事件的快速响应和处置。实时接收并处理应急事件信息，通过多级联动机制实现资源的快速调度和部署。通过交通诱导屏、手机APP等渠道发布实时路况信息和诱导方案，引导驾驶员合理规划出行路线，缓解交通拥堵。

1.4  智慧服务

实现统一的出行服务接口，为手机APP、呼叫中心等出行服务系统供数据支撑。以便实时查询和展示高速公路的路况信息、服务区信息、天气状况等，为公众提供便捷的出行服务。通过高速公路沿线设置的情报板、可变限速标志等设施，以及社交媒体、广播等渠道，实时发布路况信息、交通管制信息等服务信息，提高公众出行的透明度和便利性。

2.1  智慧监控模块

在深入统筹考虑监控设施设置的全面性与合理性的基础之上，构建一个全方位、立体化的空天地一体化感知网络，这一网络融合了卫星遥感、无人机巡检、高清摄像头、车辆识别系统以及路况监测传感器等多种技术手段，形成了一个无缝衔接的监控体系。利用先进的物联网技术，实现高速公路网络运行状态信息的即时采集、处理与共享。通过部署在高速公路沿线的各类传感器和智能设备，实时捕获并传输关于车流密度、车辆速度、车道占用率、交通事故、道路养护状况以及气象条件等关键数据。针对高速公路上各类设备的运行状态，建立专门的监控机制，通过物联网技术，这些设备的运行数据被实时上传至数据中心，进行集中分析和处理，确保设备的正常运行和及时维护，从而提升整个高速公路系统的可靠性和安全性。

2.2  融合通信模块

为构建一个适应未来高速公路发展需求的多网融合、三维覆盖、多元一体的融合网络体系，深入探索并整合多种通信技术与网络资源，旨在全方位满足高速公路网络中涉及人、车、路及其他各类智能元素的复杂通信需求。依托于公共网络与专用网络的双重优势，构建一个高度灵活且安全的通信框架。公共网络提供广泛的覆盖范围和丰富网络资源，便于接入互联网服务，实现数据的远程传输和共享^[2]。而专用网络则确保了数据传输的实时性、稳定性和安全性，特别是在高密度、高速度的车流环境下，为车辆控制、应急响应等关键业务提供了强有力的支持。在此基础上，进一步融合光线传输网络、短程通讯网络和无线宽带网络，形成三维立体覆盖的通信网络架构。利用多元一体的设计思路，将不同网络、不同技术、不同应用场景无缝衔接，形成一个高效协同、灵活扩展的智能交通生态系统。在这个系统中，车辆可以实时获取路况信息、天气变化、交通管制等动态数据，并据此调整行驶策略；驾驶员则能享受到更加安全、便捷、舒适的驾驶体验；而交通管理部门则能基于大数据分析，实现对交通流的精准调控和高效管理。

2.3  智能收费模块

智慧高速系统中，高速公路的每个出入口都设立了ETC门架系统，ETC门架系统利用先进的RFID技术和微波通信技术，在车辆无需停车的情况下，自动识别并记录通过车辆的ETC标签信息，从而实现对ETC车辆的快速无感计费。同时为了兼顾MTC车辆，在ETC门架中集成高清摄像头和智能图像处理技术，实时捕捉车辆的车牌信息，并与预设数据库进行比对，实现对MTC车辆的有效识别与计费管理。同时生成车辆的交易流水和同行记录，将这些数据信息上传至交通管理中心，建立起以ETC技术为主，综合车牌视频识别技术的智能收费系统。

2.4  高效服务模块

在高速公路服务区内安装各种类型传感器，用于采集停车位、加油站、充电桩、餐厅等区域的气象信息，并通过大数据分析和物联网，将结果展示在服务区的显示屏之上，以供出行人员查看^[3]。利用人工智能、大数据分析等技术通过对车辆出入服务区数据的统计分析来及时优化调整服务区内餐饮、住宿、加油等资源的配置，并在出现车流高峰的情况下，服务模块自动生成服务区调度方案，帮助管理人员开展服务区的管理工作。服务模块还可以结合不同天气信息和时间信息来为出行车辆提供智慧照明和音乐服务，从而打造出智能化的高效服务区，提升服务质量。

济青中线，全称为济青高速中线，是山东省内连接济南和青岛的重要交通干线。该线路的建设以零碳目标为导向，致力于打造全国领先、具有示范带动作用的零碳智慧高速。通过合理利用路侧边坡、匝道圈、服务区、收费站、隧道等周边空地和建筑屋顶建设光伏发电系统，实现了高速公路用能的自给自足。同时采取了一系列节能减排措施如智能污水处理系统、近零能耗建筑技术等提高了资源循环利用效率和环境保护水平。

综上所述，从本质上来讲，智慧高速信息化系统是对传统高速信息化系统的升级和优化，是提升高速服务质量，满足用户出行需求的重要举措，同时也是高速公路建设未来的主要发展方向。近年来，随着信息技术的不断成熟和应用，智慧高速在全国范围内得到了快速发展，而只有结合高速建设实际状况，积极引入物联网、GIS、大数据等先进科学技术，才能充分发挥出智慧高速信息化系统的优势，推动我国高速公路建设向着智能化、自动化的方向发展。

参考文献

1  石磊.京德智慧高速信息化系统工程[J].中国交通信息化, 2022(06):100-102.

2  刘震,侯伟,单华伟.基于航天系统工程的智慧路网工程管理与实践[J].黑龙江交通科技, 2022,45(05):153-155.

3  罗婷,贾彦党.甘肃省高速公路智慧隧道综合管控系统探析[J]. 科技与创新, 2022(05):13-16+22.

4  蔡权慧.智慧高速信息化系统构成浅析[J].工程与建设, 2020,34(04):772-774.