高速公路監控中心運營平臺研究

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0引言

高速公路監控中心是保障高速公路暢通、安全、服務的指揮中樞，其主要行使路網運行監測以及應急事件處置的職能。現階段，監控中心主要存在著監測及分析手段有限、報警信息不集中、處理不及時以及對收費廣場車道調配欠合理等問題，因此，采用信息化、智能化手段提升交通事故管理水平以及突發事件的處理能力，具有較大的現實意義。

1智慧運營系統研發背景

廣東省高速公路通車里程已突破1萬km，其中廣東省交通集團有限公司負責營運管理的里程近8000km。隨著通車里程的不斷增長，高速公路突發事件數量也在不斷增長。據路運一體化平臺統計，2018年集團所屬高速公路各類交通異常事件共19234起，2019年共21475起，2020年共28489起，呈現逐年遞增的趨勢。各路段監控中心是保障高速公路暢通、安全、服務的指揮中樞，其主要職能是行使路網運行監測以及應急事件的處置。一旦高速公路發生了交通事故，監控中心須及時發現問題，了解現場情況，并按照應急預案協調交警、路政、救援、機電等多部門工作人員進行處理，快速高效地解決現場問題。同時，及時、準確、完整地收集并預告前方道路各類信息，如車流量、事故、路況等。當發生交通異常時，能及時確定異常區域位置，通過高速公路情報板或定向廣播等及時發布相應的提示和誘導信息。高速公路取消省界收費站以來，全面推廣ETC收費新模式提高了收費站的通行效率。但由于部分收費站交通量過大、交通組成復雜、貨車繳費效率較低，隨著汽車保有量的持續增長，收費站將日益成為快速通行的瓶頸，對高速公路的設計、運營、管理提出了新的課題。2高速公路機電工程現狀及需求分析

2.1高速公路監控系統

2.1.1監測及分析手段有限

傳統的高速公路監測更多地依賴設備，一是通過新增各種感知設備，如環境檢測設備、事件檢測設備、車流檢測設備等;二是通過對視頻圖像進行實時監測，通過人工從視頻中發現路況異常。由于各類檢測設備仍然依賴傳感器的準確性和人工糾偏，時間一長就會出現誤報的現象，最終只剩下視頻資源，因此高速公路的監控管理更多依賴監控員對視頻的輪巡管理。

2.1.2業務系統分散和報警信息不集中導致處理不及時

傳統的機電系統軟件分散而且無法整合，形成“信息孤島”。目前監控中心日常管理中各類專用軟件越來越多，而且軟件之間缺乏有效協作，業務報警信息相互獨立以及分散，比如視頻事件監測報警、設備類報警、緊急電話、業務類報警不能融合，處置效率低，無法相互印證。另外監控員開展監控業務時，除了對視頻實時監測還需同時在三臺電腦上打開路況填報、設備控制、機電運維等超過五個以上的機電軟件開展工作，工作量較大，工作效率較低。

2.2高速公路收費站機電工程

收費站系統由收費計算機系統、閉路電視監視系統、入口拒超系統、ETC專用車道系統、ETC/MTC混合車道系統、內部對講及緊急報警系統、供配電系統、防雷系統、接地系統、ETC門架系統、聯網收費系統、信息安全保護系統等組成。隨著現代社會城市化的加快和汽車普及率的提高，汽車保有量逐年上升，高速公路交通量日趨增大，因此采用固定卡口式收費方式的收費站面對日益增大的交通量導致擁堵現象日趨嚴重，節假日更加顯得力不從心。高速公路收費站是智能交通的重要載體和展示窗口，日趨嚴重的堵車現象使得高速公路收費工作壓力逐漸增大，收費和保暢工作矛盾突出，收費站服務形象受到影響。因此，采取有效措施提高收費站的收費能力，提升車輛的通行速度，提高收費站的運營效率，緩解收費站的通行壓力，進而提升收費站的整體形象，迫在眉睫。因此，需從完善收費站設施建設、采用新型收費設施等方面，通過對現有收費站進行車道改造、探索新型收費模式等方法來提高車道的車輛通過率，進而減少收費站的擁堵現象，確保收費保暢的同時提升收費站的服務形象。

3智慧運營系統主要技術特點及難點

某些地區突然會出現團霧、暴雨、道路結冰等氣候惡劣的情況，極易發生交通事故和交通堵塞。監控中心需及時、準確、完整地對惡劣天氣多發地段進行監測預警，如出現團霧、雨雪、道路結冰等惡劣天氣時，需提前預警。在高速公路上下旅客、占用應急車道、超速、掉頭、逆行、倒車、拋灑物等違法行為，監控中心需要及時發現路面異常情況，并通知相關部門和人員趕赴現場進行處理。當有重大事故如火災、危險品泄露、邊坡倒塌等發生時，監控中心需及時發現并啟動應急處置方案。通過設置中心報警機器人提供信息融合、智能分析、信息預警、公眾信息服務為一體的完整解決方案，告警中心打通電腦、大屏以及移動APP實現多屏互通，可以有效地提前發現交通事故、提高預警響應速度、提高事件處置速度，提升高速公路通行效率。隨著高速公路交通量和ETC用戶的持續增長，傳統的收費站難以解決擁堵問題，通過建設“數字孿生+入口治超+ETC預交易+全域監控+快速放行”的入口數字收費站，“數字孿生+ETC預交易+全域監控+快速放行”的出口數字收費站，入口超限檢測、ETC定位天線、車牌抓拍相機、激光雷達、信息提示屏、智慧基站等基礎設施，實現收費站數字重構、收費站入口治超、快速ETC自由流收費、自由流監控、數字運維，實現車輛高速準確交易、全程軌跡跟蹤、車輛多重智慧引導、異常事件監測、快速有序過站等功能，達到提前交易、車輛分流、緩解收費站通行壓力，提高收費及運行效率。通過匝道自由流、車道分流和車道管控解決收費站擁堵問題，提高高速公路通行效率。通過高精地圖、三維建模以及激光雷達和視頻相機融合感知技術，實現高速公路收費站數字孿生云控平臺，實現管理者一張圖式全域運行狀態感知、車輛全域跟蹤和精準分流成功率統計、異常交通事件報警和逃費行為取證。

4監控中心智慧運營平臺系統技術路線

4.1監控中心智慧運營系統

4.1.1智能數據分析

智能數據分析主要包括視頻AI分析、數據融合以及大數據分析、圖像智能識別與分析、告警信息融合分析以及智能語音合成等。(1)通過視頻智能分析實現對事故的自動感知。主要通過接入高速公路攝像槍視頻并通過應用人工智能技術對視頻數據進行提取、監測、分析，并通過深度機器學習模型對事故以及路況進行及時感知以及自動預警，提高監控員對突發事件的響應速度以及處置效率。(2)通過數據融合和多業務數據分析，實現交通流預測。結合收費(收費站、門架)及監控車流量數據，建立交通流預測算法模型及路況運行指數，通過分析指數的運行規律，實現對各路段擁堵情況提前感知以及趨勢預測。(3)通過圖像智能識別與分析技術，實現對危險品車輛的感知。實現通過從高卡系統、門架系統、路況攝像槍中提取車輛過車圖片，并從中發現危險品車輛并向監控中心進行預警，提醒監控員對危險品車輛進行重點關注。(4)通過告警信息融合分析以及智能語音合成，實現告警消息的語音播報，通過語音合成技術將告警信息轉換為語音并通過音頻設備進行播報。

4.1.2實時信息預警

(1)實現對接入視頻事件監測報警、設備類報警、緊急電話、業務類報警進行統一接入以及統一管理，同時通過統一的出口對外進行預警。監控員關注報警中心的報警信息即可對所有業務全程監控，避免同時關注多個系統的報警信息，提升工作效率。(2)實現根據業務需求按需訂閱報警信息，訂閱后報警中心即精準推送用戶關注的報警信息。例如監控員訂閱設備類報警、業務類報警，而機電人員訂閱設備故障類報警，訂閱后用戶只能收到關注的報警信息，實現規避無效報警信息，提高對報警信息的關注度。(3)除了傳統的應用軟件彈窗提醒，報警中心機器人還支持語音智能提醒、在電視墻上彈屏提醒、短信提醒以及聲光報警，實現可定制化預警，提高對預警信息的響應速度。(4)實現報警中心機器人與其他業務系統進行無縫銜接。當報警中心發出預警后，監控員可以通過對預警消息的查閱以及處置，并通過報警中心直接進入相應的業務系統處理業務，提高處置效率。

4.1.3直達救援服務

機器人告警中心不僅可以實現內部信息報警，還可以通過接警定位救援小程序大大縮短司機的報警時間。司機只需掃描高速公路百米標上的二維碼，或是用小程序上傳手機GPS智能定位數據，后臺系統就能迅速鎖定求救司機所在的位置，及時通知路政和救援人員前往救援，實現救援請求的準確定位、快速處理，防止二次事故發生。具體功能:(1)救援發起:司乘人員可在接警救援定位小程序一鍵發起救援請求，將事故定位(行車方向、GPS定位等)、現場圖片、請求說明等上傳。(2)救援請求發起:當司乘人員將定位信息上傳時，路運一體化路段平臺推送一次一鍵救援的消息提醒，消息內容包括請求時間、請求位置(經緯度和樁號)、請求人手機號、現場圖片等。(3)救援跟蹤:監控員可對救援信息通過現場附近的視頻進行確認，并通過短信或小程序回復司乘人員，必要時可新建或者關聯已有交通事件模塊進行事件處理。(4)救援歷史查詢:司乘人員可在接警救援定位小程序中查看本人在該路段發送過的所有救援記錄，包括救援請求時間、救援定位等信息;支持查看監控中心對救援請求的回復。

4.2數字收費站

數字收費站框架如圖1所示。

4.2.1多源融合感知系統

數字收費站的建設在收費站原有設備的基礎上，部署檢測精度高、感知信息全面的路側智慧基站。智慧基站采用多源感知技術、AI邊緣計算技術、V2X/5G通信技術，集道路信息感知、數據存儲計算、信息中繼傳輸功能于一體，采用先進的傳感器實現交通信息精確感知，利用邊緣計算技術對感知信息進行分析處理，通過光纖或4G/5G通信，以極低時延將信息傳輸給數字中臺，為收費站綜合管控平臺提供高精度、低時延的數據支撐。智慧基站提供大范圍、多行為、多目標的感知能力，基于激光雷達和視頻的融合技術實現道路全交通要素的識別，感知范圍廣，同時擁有交通流狀態、交通事件、交通參與者的感知能力。

4.2.2高效融合通信網絡

數字收費站通信網絡是以原有網絡通信設備為基礎，通過部署V2X設備，增強收費站內網絡的通信質量和通信效率，實現動態交通信息的實時傳輸。收費站內每隔450m左右部署一套V2X路側終端(RSU)，采用V2X通信技術，通過與平臺端、基礎設施的交互，實現交通信息的及時提示及車輛的精準誘導。V2X具有覆蓋范圍遠、通信時延低、穩定可靠、適應高速移動環境的特點。借助V2X路側通信終端，可以提供主動安全、道路通行效率、動態信息誘導等方面的豐富應用，保障駕駛的安全性，提高道路通行效率。V2X路側終端由主控單元(MCU)、GNSS模組、硬件安全模組HSM、PC5接口模組、Uu接口模組等組成。4.2.3高精度地圖采集、制圖及建模系統利用高精度地圖實現空間基準，通過GNSS的授時實現時間線的標定，形成一個時空基準空間，實現與現實收費站時空坐標相一致的時空基準，為收費站數字化重構提供基礎支撐。系統實現高精度地圖采集、高精度地圖制圖和真實場景三維建模功能。

4.2.4可視化展示系統

可視化展示系統主要包括整體鳥瞰視角展示、局部道路視角、車輛數字孿生、多模態視頻監控車輛身份識別等功能于一體，以可視化方式展示從自由流ETC門架到現場管控區(收費島島頭)整個區域的交通情況、運行數據、事件預警等信息，通過與視頻感知、交通感知等設備交互，實現收費過程的可視化展示，對自由流收費運行情況、收費過程進行重點監控，確保收費成功，提高收費站的通行效率。

4.2.5ETC自由流系統

ETC自由流系統確保車輛通過收費站，駕駛員不用為了交費而專門停車或減速，系統主要包括主線自由流預交易、車輛圖像采集、激光車型匹配、身份綁定、三級分流提示、車道驗證等功能，并可進行工作人員調度。車輛在距離收費站1000m處實現車輛的身份綁定，通過智慧基站及高精度地圖的采集實現車輛在平臺上精準的數字孿生，基于智慧基站實時的動態感知及車輛預交易的情況實現車輛的精準引導，進而實現減少車輛通過收費站的時間、減少車輛在收費站發生的事故。

5結語

高速公路監控中心智慧運營平臺需要交通行業和電子信息化行業跨學科聯動、通力合作、持續投入，以實現將人的智慧轉化為高速公路監控中心智慧交通運營平臺系統的智慧。

參考文獻:

［1］黃覺，秦鴻，關小杰.高速公路監控中心智慧交通平臺應用研究［J］．公路交通科技(應用技術版)，2020，16(6):300－303.

［2］牛犇.高速公路監控中心智慧交通平臺分析［J］．低碳世界，2021，11(8):180－181.

［3］戴海卿.分析高速公路中智慧交通平臺建設和初步應用情況［J］．建材與裝飾，2017(35):230－231.

［4］翟澤，鐘磊，王欣.高速公路智慧云平臺安全架構研究［J］．網絡安全技術與應用，2020(11):127－128.

［5］黃周平.淺談智慧營運管理平臺在高速公路運營管理中的應用［J］．廣東通信技術，2022，42(1):70－72.

作者:楊軒 單位:廣東省交通規劃設計研究院集團股份有限公司