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        “智慧高速公路”管理平臺建設研究

        2019-10-18 09:35:03胡靜張廣浩冀金科孫曉亮
        物流科技 2019年9期
        關鍵詞:架構設計高速公路

        胡靜 張廣浩 冀金科 孫曉亮

        摘要:高速公路智能管理控制系統(tǒng)是“智慧高速公路”的雛形,有利于改變當前的信息孤島現象,打通各種數據源之間的關聯,發(fā)現潛在事件鏈,為高速公路的安全運行與指揮管理提供決策支持。依托京港澳高速駐信段改擴建工程,從數據源、數據采集層、基礎技術支撐層、應用系統(tǒng)層、系統(tǒng)部署層等多方面闡述了高速公路智能管控系統(tǒng)總體架構。從而為打造暢通、安全、有序、高效的“智慧高速公路”提供雛形及應用案例。

        關鍵詞:高速公路;智能管控;架構設計;智慧高速

        中圖分類號:U495文獻標識碼:A

        0引言

        高速公路智能管理控制系統(tǒng)是“智慧高速公路”管理平臺的雛形,有利于改變當前的信息孤島現象,打通各種數據源之間的關聯,發(fā)現潛在事件鏈,為高速公路的安全運行與指揮管理提供決策支持。其建設應用將有力提升高速公路的運營效率,實現資源的最優(yōu)化配置。京港澳高速公路向北直至首都北京,向南至廣東、香港等沿海地區(qū),是承載國家南北運輸的公路大動脈。本文依托全國首個高速公路智能管控示范項目——京港澳高速駐信段智能管控科技示范工程,探討“智慧高速公路”管理平臺總體架構設計及實現。為通道型高速公路運行管控技術提供全面的示范應用,并將為河南全省、乃至我國中西部地區(qū)高速公路下一階段“智慧交通”的建設樹立示范樣板。

        1總體框架設計

        為了更好地組織“智慧高速公路”管理平臺總體設計和開發(fā),最大限度地實現已有相關系統(tǒng)及組件的可重用性和可擴展性。盡量科學地展現示范工程的運行效果,以客觀、實際滿足業(yè)務應用需求為主導,應該充分考慮云計算、物聯網等新一代信息技術,圍繞“集成創(chuàng)新、管理創(chuàng)新和服務創(chuàng)新”,針對智慧高速公路的需求進行總體架構設計。

        “智慧高速公路”管理平臺總體架構,包括數據源、數據采集層、基礎技術支撐層、應用系統(tǒng)層、系統(tǒng)部署層等,以及安全保障體系、標準與研究體系(見圖1)。

        1.1數據源

        “智慧高速公路”管理平臺主要有外場設備和地理信息兩個類數據源。外場設備指視頻攝像機、氣象檢測器、交通流檢測器、DSRC路側采集天線(RSU)、道路事件采集(人工、視頻事件檢測器等)、移動終端采集設備、收費站數據采集等。地理信息指從河南省交通運輸廳或其它單位共享過來的GIS相關基礎數據和專題數據。

        1.2數據采集層

        數據采集層是指從數據源采集的各類業(yè)務數據信息,包括視頻信息、交通流數據、交通氣象數據、交通事件數據、收繳費數據、應急管理及預警數據,路段地理位置信息、路段收費站點、沿線服務區(qū),停車區(qū)、橋梁隧道等基礎類信息和相關設施類信息等。該采集層是“智慧高速公路”管理平臺所有子綜合應用系統(tǒng)的數據支撐層。

        1.3基礎技術支撐層

        基礎技術支撐介于數據采集層和物理應用系統(tǒng)之間,其功能是面向不同系統(tǒng)用戶,為本次項目數據集成、應用集成和用戶界面集成提供各類數據服務和功能服務支撐?;A技術架構以“服務”為核心,借助其松散耦合的特性,采用分層的思想,以企業(yè)服務總線(ESB)為核心,基于中間件技術,建立統(tǒng)一通信集成服務平臺,構建各級系統(tǒng)間的無縫集成,形成統(tǒng)一的體系結構和完整數據鏈,滿足多層級互操作的集成需求。

        (1)GIS共享平臺:包括GIS圖層制作、GIS樁點定位、GIS服務接口等。

        (2)數據交換與共享平臺:包括數據ETL處理、數據存儲、數據共享、標準化處理、數據安全和大數據管理等。

        (3)虛擬化云平臺:依托購置的虛擬化服務器、存儲等設備,構建服務器虛擬化資源池以及高性能云計算平臺,以滿足大數據分析及系統(tǒng)的快速訪問效果。

        (4)統(tǒng)一通信服務平臺:為服務提供者和使用者提供一定程度的隔離。采用ESB技術,可以進行動態(tài)路由,并進行接口映射,有效地將異類基礎數據對象統(tǒng)一起來,提供即插即用的相關設計,從而有效地整合交通系統(tǒng)各類服務資源,對于需求各異的交通業(yè)務系統(tǒng)提供統(tǒng)一的通信服務支撐平臺。

        (5)邏輯功能服務:該層為系統(tǒng)業(yè)務接入層,利用WebService技術,通過對GIS、設備、監(jiān)測、應急、信息服務等多個不同應用的需求拆分,對海量數據進行實時智慧化處理,形成多個可復用的服務接口,從而成為整個業(yè)務系統(tǒng)綜合應用的紐帶。

        1.4應用系統(tǒng)層

        “智慧高速公路”管理平臺的開發(fā)應用應該由高速公路運行狀態(tài)監(jiān)測與預警系統(tǒng)、高速公路輔助決策支持系統(tǒng)、高速公路應急指揮調度與處置系統(tǒng)、高速公路出行信息一體化發(fā)布系統(tǒng)等組成,以滿足道路管理者與道路使用者等不同用戶的應用需求。

        1.5系統(tǒng)部署層

        為了更好地發(fā)揮系統(tǒng)功能,在整合和部署上滿足部署環(huán)境、部署方式等不同部署需求。其中,從部署環(huán)境上滿足服務器虛擬化端、客戶端工作站、手持終端、服務區(qū)查詢終端等不同類型環(huán)境需求;從部署方式上根據用戶需求,提供C/S系統(tǒng)與B/S系統(tǒng)相結合的方式以及移動應用方式等。

        1.6安全保障體系

        基于京港澳高速公路改擴建工程購置的安全系統(tǒng)相關硬件設備與軟件,構建安全保障體系,包括安全系統(tǒng)等。

        2業(yè)務流設計

        針對“智慧高速公路”管理平臺的總體架構,構建科學合理的業(yè)務系統(tǒng)流程設計,應該主要包括以下業(yè)務流程:

        (1)信息采集:在全程斷面交通流檢測、全程視頻監(jiān)控等監(jiān)測系統(tǒng)基礎上,建立基于視頻的交通事件監(jiān)測系統(tǒng),實現對交通事件的自動識別和快速報警;基于專用短程通信(DSRC)的道路交通流數據獲取系統(tǒng),實現對高速公路旅行時間的估計;基于高密度的氣象檢測設備和氣象狀態(tài)監(jiān)測預警系統(tǒng),實現對高速公路沿線氣象環(huán)境狀態(tài)的感知,以及低能見度、路面結冰預警等功能。

        (2)信息監(jiān)測與分析:開發(fā)高速公路運行狀態(tài)綜合評估與輔助決策支持系統(tǒng),實現高速公路運行狀態(tài)的量化分析,并為高速公路日常業(yè)務管理、應急處置決策提供直觀、有效的數據分析依據。此外,建立設備運行維護管理系統(tǒng),實現外場、機房設備,應用系統(tǒng)的運行狀態(tài)實時監(jiān)測與管理。

        (3)系統(tǒng)響應:通過開發(fā)主線交通均衡控制系統(tǒng)實現高速公路交通流均衡、穩(wěn)定運行;通過建立霧區(qū)行車主動誘導系統(tǒng),提升高速公路不良環(huán)境下的行車安全性;面向緊急事件應急處置的需求,研發(fā)應急指揮調度和處置系統(tǒng),提升對高速公路交通事件的及時響應和快速處置的能力。

        (4)信息服務:構建出行服務信息管理平臺,對發(fā)布信息進行管理、審核,并能為VMS、微博微信、手機APP或小區(qū)推送提供統(tǒng)一的信息來源和發(fā)布接口;建立基于VMS的信息聯動發(fā)布系統(tǒng),根據交通事件對交通流影響衰減規(guī)律,生成面向地理信息的交通信息發(fā)布方案,實現路側可變情報板的聯動發(fā)布管理;借鑒微博微信等自媒體手段,研發(fā)交通信息服務APP軟件,實現高速公路交通信息的眾包式獲取和交通信息的差異化、定制化播發(fā);利用服務區(qū)觸摸式查詢終端、基于WIFI的智能手機應用等方式,提升服務區(qū)的信息服務能力和休閑娛樂功能。

        3工程實例

        2012年,河南省交通運輸廳發(fā)布的《河南省交通運輸信息化重大工程推進方案》明確提出打造“智慧高速公路”的建設理念,并將全力推進“智慧高速公路”建設工程。2014年,交通運輸部原則同意了“京港澳高速公路駐馬店至信陽段智能管控科技示范工程”實施方案。充分利用現有設施,研發(fā)高速公路智能管控系統(tǒng),包括了高速公路運行狀態(tài)監(jiān)測與預警系統(tǒng)、輔助決策支持系統(tǒng)、應急指揮調度和處置系統(tǒng)、一體化的信息發(fā)布系統(tǒng)等,實現京港澳高速公路交通運行狀態(tài)全方位動態(tài)感知、科學決策支持、主動交通安全管理和精細化的信息服務。

        4結論

        “智慧高速公路”是當前高速公路發(fā)展的新理念和新模式,是推進高速公路運輸管理創(chuàng)新的重要抓手,是提升高速公路運輸服務水平的有效途徑,也是推動高速公路運輸轉型發(fā)展的重要支撐?!爸腔鄹咚俟贰钡暮诵尿寗恿κ峭ㄟ^深度的信息化來滿足高速公路管理和服務方式轉變的需求,其基本內涵是:以物聯網、云計算、大數據、移動互聯網等新一代信息通信技術的充分運用為主線,以最大限度地開發(fā)、整合和利用各類交通信息資源為核心,推動現代信息技術與高速公路運輸管理和服務全面融合,以更加精細和動態(tài)的方式提升高速公路運輸供給能力、運行效率、安全性能和服務質量,實現人、車、物、路等有序、安全、高效、智慧的運轉。

        “智慧高速公路”管理平臺通過對各類交通運行信息的動態(tài)監(jiān)測、匯集和分析,全面掌握高速公路的運營狀態(tài),實現高速公路運行狀態(tài)的集中展示、輔助決策、應急指揮和出行服務發(fā)布等,從而為打造暢通、安全、有序、高效的新一代“智慧高速公路”提供雛形及應用案例。

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