2 智慧高速公路需求分析
圍繞提升高速公路運營管理水平、提高高速公路出行服務質量，結合當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的需求。
2.1 功能需求
1）路網(wǎng)運行狀況監(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，實現(xiàn)省域高速公路網(wǎng)宏觀交通狀況和環(huán)境運行狀況、重大異常事件狀況、應急處理資源分布狀況、重大風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，實現(xiàn)市域高速公路網(wǎng)宏觀交通狀況和環(huán)境運行狀況、異常事件狀況、應急處理資源分布狀況、重大風險隱患狀況、機電設施可使用狀況的全面掌握。
2）路網(wǎng)應急處置功能
根據(jù)應急事件的類型，對應急事件等級進行劃分，明確省、市、縣、基層單位對各類應急事件處理的權限和職責，制定相應的應急處理流程并形成預案。
重大事件的處理由省級中心負責管理，其他事件由各市級中心負責管理?？h和基層單位根據(jù)省、市級管理中心下發(fā)的應急處置指令執(zhí)行，通過現(xiàn)場調查，協(xié)助省、市級管理中心對應急事件確認，并將實地調查結果上報省、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)挖掘預測未來交通和氣象狀況；對現(xiàn)有資源配置情況進行評估，實現(xiàn)資源配置最優(yōu)化；對事件應急處置過程和案例進行評估，進一步完善相關預案和應急處置流程；根據(jù)已經(jīng)發(fā)生的處理成功的應急處置案例和實踐經(jīng)驗，對應急預案的處理流程進行評估，進一步完善應急預案的處理流程和事件觸發(fā)閾值；為公路規(guī)劃和建設提供數(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)務數(shù)據(jù)、行業(yè)資源的整合，實現(xiàn)公路行業(yè)各業(yè)務數(shù)據(jù)庫的融合，實現(xiàn)公路行業(yè)管理和監(jiān)管業(yè)務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)實現(xiàn)日常工作各業(yè)務員的處理；通過不同業(yè)務之間的信息共享，實現(xiàn)各公路行業(yè)“跨部門、跨業(yè)務”的協(xié)同應用和協(xié)同處理。
5）公眾出行服務功能
為公眾提供出行前信息服務：公眾可通過網(wǎng)絡、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：公眾可通過網(wǎng)絡、廣播、電話、短信、可變信息標志、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、路徑誘導和導航等信息；提供網(wǎng)上便民服務：通過對外網(wǎng)站，公眾可獲得咨詢、投訴等服務。
2.2 數(shù)據(jù)需求
1）高速公路網(wǎng)基礎數(shù)據(jù)
公路網(wǎng)基礎數(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、高速公路沿線設施、里程牌和百米樁、沿線應急資源、沿線服務點、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。
相關設備基礎數(shù)據(jù)：包括設備ID編碼、設備名稱、設備編碼地址、設備樁號、安裝位置、設備參數(shù)說明、訪問方式等。
機構人員數(shù)據(jù)：行業(yè)各機構及其人員的詳細信息。
2）高速公路網(wǎng)動態(tài)數(shù)據(jù)
高速公路網(wǎng)交通運行及環(huán)境狀態(tài)數(shù)據(jù)：包括視頻、交通參數(shù)、氣象、結構安全檢測數(shù)據(jù)、事件、巡邏車電話、火災報警信息、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)和上級管理部門進行共享的數(shù)據(jù)。
3）業(yè)務管理數(shù)據(jù)
包括行業(yè)管理數(shù)據(jù)、巡邏車調度管理數(shù)據(jù)等。
4）主題數(shù)據(jù)
包括應急預案數(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)、公眾服務數(shù)據(jù)、視頻會議數(shù)據(jù)、應急資源數(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)可擴展性
要求系統(tǒng)具有較好的可擴展性，盲足行業(yè)內部、社會相關部門互聯(lián)互通的要求。
3）系統(tǒng)并發(fā)處理能力
系統(tǒng)具有較強的并發(fā)處理能力，能同時處理多起應急事件。
4）信息安全
在系統(tǒng)安全上應滿足國家信息安全等級保護二級的要求。
3 智慧高速公路總體設計
以服務高速公路管理者和出行者為目標，按照管理和服務并重、日常管理和應急處置相結合的原則，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和手段并引入互聯(lián)網(wǎng)思維，對傳統(tǒng)高速公路機電系統(tǒng)進行重構和再造，全面實現(xiàn)省域高速公路監(jiān)控管理、應急指揮、輔助決策管理、業(yè)務管理、出行信息服務的信息化智能化。
3.1 建設定位
智慧高速公路的功能定位在于“互聯(lián)網(wǎng)+高速公路”，其將服務于公路管理、運輸管理、交通安全、綜合交通、公眾出行，并特別強調服務的體驗度。
3.2 建設目標
智慧高速公路的建設目標是：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)應急處置提供信息化支撐；為高速公路網(wǎng)規(guī)劃、建設、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)務支持；為公眾出行提供完善的信息服務；為運輸管理、交通安全管理、水運航空等綜合交通提供有效的服務。
3.3 建設任務
結合對智慧高速公路建設需求分析和定位，對智慧高速公路建設任務進行細化，主要包括以下方面：
1）建設省、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，形成重點部門、重點業(yè)務間的共享體系，逐步形成覆蓋省域的云計算服務平臺，包括高速公路行業(yè)業(yè)務綜合管理平臺、高速公路網(wǎng)運行監(jiān)測與監(jiān)控平臺、高速公路網(wǎng)應急處置平臺、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平臺。
2）完善基礎傳輸網(wǎng)絡
在高速公路沿線光纖通信傳輸網(wǎng)絡的基礎上，增設寬帶無線移動通信設施，可以實現(xiàn)車內上網(wǎng)、車路通信等功能。
3）數(shù)據(jù)庫建設
智慧高速公路數(shù)據(jù)庫分為四類：高速公路網(wǎng)基礎數(shù)據(jù)庫、高速公路網(wǎng)動態(tài)數(shù)據(jù)庫、業(yè)務數(shù)據(jù)庫、主題數(shù)據(jù)庫。
4）建設數(shù)據(jù)災備中心
考慮到省、市兩級管理中心數(shù)據(jù)的重要性，應建設數(shù)據(jù)災備中心，對省、市兩級大數(shù)據(jù)中心的重要數(shù)據(jù)進行備份。
5）基礎數(shù)據(jù)匯集及標準化
將智慧高速公路相關數(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)表達是唯一的，也是全省統(tǒng)一的，對其進行標準化處理后存儲至相應的數(shù)據(jù)庫。
6）與其他部門標準化數(shù)據(jù)共享
實現(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、其他運輸企業(yè)等）和上級管理部門進行數(shù)據(jù)共享。
7）建設三個基礎保障體系
建立和完善高速公路信息化標準規(guī)范保障體系、安全保障體系、運維管理保障體系，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，負責采集各類數(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施的數(shù)據(jù)、養(yǎng)護和路政部門的數(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)絡和無線通信傳輸網(wǎng)絡。
第三層為支撐資源層，設置在省、市兩級大數(shù)據(jù)中心，主要實現(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)的存儲包括結構化存儲和集群存儲，結構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)。
第四層為應用服務層，設置在省、市兩級管理中心，包括高速公路行業(yè)業(yè)務綜合管理平臺、高速公路網(wǎng)運行監(jiān)測與監(jiān)控平臺、高速公路網(wǎng)應急處置平臺、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平臺。
4 智慧高速公路發(fā)展展望
隨著新一代信息技術的日新月異，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走廊（如圖2所示），除了在傳統(tǒng)交通信息發(fā)布的基礎上，還可以實現(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智能終端的信息交互（V2I），從而構成真正意義上的開放互聯(lián)的高速公路，實現(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，如動態(tài)行車導航、主動安全預警等，高速公路運營管理公司可以獲得長期穩(wěn)定的增值信息服務收益，從而提高速公路運營管理企業(yè)的經(jīng)濟效益。
5 結語
智慧高速公路的本質是用互聯(lián)網(wǎng)思維和技術對傳統(tǒng)高速公路管理和服務模式進行重構和再造，打造開放互聯(lián)的高速公路。智慧高速公路當前階段的建設任務是通過信息交換與共享、數(shù)據(jù)融合與挖掘，提升高速公路運營管理水平、提高高速公路出行服務質量，實現(xiàn)省域高速公路監(jiān)控管理、應急指揮、輔助決策管理、業(yè)務管理、出行信息服務的信息化智能化。
智慧高速公路未來發(fā)展趨勢是引入車路通信（LTE-V）技術，實現(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，高速公路運營管理公司可以獲得長期穩(wěn)定的增值信息服務收益，從而提高企業(yè)經(jīng)濟效益。
