智慧高速公路运行监控及应急管理平台的构建 霍北才

智慧高速公路运行监控及应急管理平台的构建霍北才

摘要：在21世纪，我国已经全面进入到信息化时代，智慧城市、智慧公路等新

名词出现在人们的视野中。目前，关于智慧高速公路没有统一的标准定义，可谓

仁者见仁智者见智，无疑智慧高速公路的远景是实现交通的四要素———人、车、路和环境达到和谐统一，最终使交通运行能够高效、安全、绿色。现阶段，我国

高速公路从传统的机电三大系统（收费、监控、通信）向数字化、自动化、智能

化的多业务系统融合的一体化智慧高速公路转型是必然的发展趋势。在传统的高

速公路体系下，智慧化工作在持续进行中。现从高速公路推进智慧高速公路运行

监控及应急管理平台的构建实践进行研究分析与探讨。

关键词：智慧高速公路；运行监控；应急管理平台

引言

高速公路智能管理控制系统是“智慧高速公路”管理平台的雏形，有利于改变

当前的信息孤岛现象，打通各种数据源之间的关联，发现潜在事件链，为高速公

路的安全运行与指挥管理提供决策支持，其建设应用将有力提升高速公路的运营

效率，实现资源的最优化配置。

1智慧高速公路发展现状

每当我们提到“科技”、“创新”，必然会看到“大数据”、“云计算”、“AI（人工智能）”、“区块链”等词语，而这些词已经成为了未来科技的关键词。国家层面对人

工智能、互联网工业的政策扶持力度也非常的大。近几年，智慧公路也在稳步地

发展。2017年9月，江苏高速对民众开放了一千多个监控摄像头，覆盖江苏省内4647km的高速公路，人们在手机上就可以实时查看道路实况。2017年12月28日，由我国自主研发的光伏路面公路正式在山东济南通车，光伏公路不仅能为电

动车充电，还能为附近的用电设备提供电能及融化道路积雪。2018年2月，交通

部发布了《关于加快推进新一代国家交通控制网和智慧公路试点的通知》。2018

年9月，杭绍甬高速公路获得批复，开工在即。该高速公路为我国第一条超级公路，以突破120km/h的设计速度为目的，路面下还预留了电磁感应磁圈，具备电

动汽车一边行驶一边充电的功能，还将构建车联网系统，全面支持自动驾驶。

2传统视频监控存在的问题

2.1视频质量问题和卡顿问题

在视频监控技术投入高速公路运营使用的早期，并不重视对视频监控技术以

及设备进行维护，存在着重建设、轻维护的问题，也就使得早期的视频存在卡顿

等问题，视频质量不高。随着视频监控技术的发展以及对高速公路管理要求的提高，视频的质量问题受到重视。但是，由于目前高速公路的视频监控系统的接入

资源的数量实在太大，维护起来工作量实在太大，而且监控视频所占用的网络内

存也比较大，高速公路的骨干传输网络不能满足当前的需要，因此，在进行视频

监控维护时，不仅运维成本会增加，视频仍然存在着卡顿的问题，质量依旧无法

得到保证。

2.2视频监控面向公众服务手段单一

目前，高速公路的监控视频主要被运用于对公路的运营管理当中，并没有实

现面向公众的有效服务。当前，我们应当思考如何将高速公路监控视频有效运用

到公众服务当中去，比如为驾乘人员提供最新的实时路况，便于人们进行路线规划，提升用户的使用体验，提高面向公众的服务质量以及视频监控系统的使用效率。

3智慧高速公路运行监控及应急管理平台构建策略

3.1业务功能体系架构设计

业务功能体系架构描述的是运营机构的业务范围，业务功能，组织结构及业

务操作流程（包括管理流程）。从业务驱动系统设计理论上讲，业务功能体系架

构的目的是奠定其他体系架构的准则和设计目标，确立系统功能主体框架。根据

系统的路网运营监测及交通信息采集与预警、交通运行状态分析及预测，应急处

置及指挥调度，公众出行信息服务共四个服务领域的定义，对各项服务及子服务

进行抽象处理，得到系统的业务功能体系架构，见图1。

图1业务功能体系架构

3.2系统逻辑框架设计

逻辑框架是智慧高速公路运行监控及应急管理平台构建中一个十分重要的环节，它主要描述路网交通运营监控、应急管理与救援、应急决策支持与公众出行

信息服务四个领域业务系统基于数据资源与服务对象、基础设施和保障体系之间

的逻辑层次关系。首先，按照云计算架构，集成云计算所需的基础设施，搭建云

计算资源管理平台。采用IaaS架构对计算资源进行统一管理，为系统使用者提供

基础资源服务。其次，在IaaS上部署支持应用系统和公众服务网站运行的基础软件，形成PaaS环境；部署支持应用系统和公众服务网站的应用软件，形成SaaS

环境。在云计算资源管理平台的支持下，为管理人员、决策人员与公众服务。为

了实现路网交通运营监控、应急管理与救援、应急决策支持与公众出行信息服务

四个领域业务系统及其子系统之间的互联互通，有效地解决各业务系统之间的繁

杂接口和数据关联等问题，采用SOA（Service－Oriented Architecture，即面向服

务的体系结构）架构。另外，SOA架构能将路网交通运营监控、应急管理与救援、应急决策支持与公众出行信息服务四个领域业务系统及其子系统外部的其他系统，包括交警、医疗、事故排除部门、消防部门、特种物品处置部门等相关系统，以

及电信运营商的短信平台等能进行有效地集成，从而支撑四个领域各业务应用系

统及其子系统的整体运行与管理。

3.3数据体系架构设计

数据体系架构以数据资源交换共享为基础，在执行层面以数据资源交换共享

体系和资源目录体系为指引，实现数据资源的共享与复用。数据架构主要是用于

描述支持业务流程运行中信息与数据交换共享的数据标准，提供数据标准化描述

和组织模型。数据架构是整个高速公路网运行监控及智能管理系统逻辑框架的基础，主要基于逻辑框架进行设计，通过管理规则与应用系统集成实现。数据仓库

是数据架构的核心，用于存储路网交通运营监控、应急管理与救援、应急决策支

持与公众出行信息服务四个领域业务系统及其子系统和外部的其他系统的业务数据，并可实现与省交通运输厅及相关司局业务系统进行数据共享。主要包括路网

交通运行实时状态数据、交通事件事故数据、应急救援预案数据、应急资源数据、路网环境数据、施工占道与交通导行、交通管制数据、交通气象与路面状况、收

费等多源、多用途的数据。

3.4软件体系架构设计

软件体系结构描述根据业务体系结构所确立的系统组件，系统组件结构及系

统组件间的关系，及系统的工作流，数据流。软件体系结构的设计目的是统一软

件设计框架，确立系统功能模块的结构及主体功能，为子系统提供设计框架和接

口规范。系统的运作过程是数据的采集到处理与决策执行的过程，整个系统由路

网交通运营监控数据驱动，因此按照系统的数据流与数据流驱动的工作流，将交