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高速公路管控平台建设架构及功能探究

梳理了江苏、云南、北京等地部分高速公路的管控平台架构与功能等建设情况

智慧高速管控平台是一个重要的交通管理平台,通过构建监控体系、实现常态化数据采集、搭建算法模型和衔接多规平台等措施,实现对高速公路的智能化管控,有利于提高高速公路管理和安全水平。以下梳理了江苏、云南、北京等地部分高速公路的管控平台架构与功能等建设情况。

沪苏浙高速公路智慧主动管控平台

沪苏浙高速公路是上海至重庆G50国家重点干线公路的重要路段,也是江苏省规划建设的“五纵九横五联”高速公路网的重要组成部分。为解决道路大流量拥堵,拟通过动态开放路肩、动态限速、动态管控行车道等实现车道级的交通控制,以达到道路安全、顺通之效,基于多源大数据的沪苏浙高速公路智慧主动管控平台建设应运而生。

在总体架构上,李宁等按五层体系构建沪苏浙高速智慧主动管控平台的总体架构。

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基于多源大数据的高速公路智慧主动管控平台架构

智慧感知层:数据来源层主要包括ETC门架、视频、微波雷达、车流检测器、车道流量等多种智慧感知系统。

数据采集层:负责采集汇聚各智慧感知系统的交通数据,与沿江高速公路公司数据中心和江苏省高速公路联网营运管理中心对接各类相关业务数据。

数据分析处理层:对多源交通数据进行处理和融合分析,支持后续主动管控平台的交通运行状态监控、统计分析和展示等应用。

应用展示层:为高速公路管理者提供路段交通运行状态实时监控、统计分析决策、专题分析、报表管理、手机端综合展示等应用管理。

标准规范体系和安全保障体系:建立数据采集交互标准、安全管理规范体系,保障系统整体稳定运行。

在功能实现上,第一,实现了多源数据采集,即主要通过对外场智慧感知设备进行检测或通过相应的数据通信接口,采集设备状态信息或数据信息,并将信息数据存储到数据库服务器中,主要包括智慧感知数据、省内联网业务数据、交通基础数据制作、实采数据监控告警等;第二,实现了多源数据融合分析,包括多源数据预处理、数据分析控制、数据输出;第三,智慧主动管控平台可实现综合可视化监控、基于BIM的高速公路监控展示、交通事件监测、养排车辆跟踪、交通流量走势分析、管理辅助决策、数据统计报表展示等。

云南交投智慧高速路网综合运营管控平台

2020年高速公路“撤站”后,云南省高速公路的运营管理呈现出核心业务数据井喷,门架和车道收费系统等边缘智能计算感知设备覆盖密度急剧扩大,关键业务系统、设备设施运行保障压力骤然加强。作为承担着云南省高等级公路项目的投融资、建设、管理、经营,及公路沿线经营开发管理业务的云南省交通投资建设集团有限公司(简称:云南交投)对高速公路运营业务管控提出更严格的要求,需要建立支撑集团智慧高速体系的路网综合运营管控平台。为此,孙守卫等[2]介绍了云南智慧高速路网综合运营管控平台的技术路线与架构设计。

在技术路线上,一是基于边缘计算技术,完善路段感知监测计算能力;二是基于企业统一云平台技术,建立路段级应用集成整合托管环境;三是基于大数据数仓技术,实现海量运营数据治理整合、分析应用服务。

在总体架构上,包括基础设施层、采集层、数据层、支撑层、应用层[2]。

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云南交投智慧高速路网综合运营管控平台总体架构

基础设施层:提供信息化平台正常运行基础网络、存储、服务器、操作系统、数据库等系统软硬件基础设施环境。

采集层:为门架、道路、隧道、收费、网络、视频设备、系统感知、监测运行数据接入层,主要功能包括三方面,一是部署外场门架系统、收费系统、监控系统数据采集;二是署数据预处理服务,完成基于门架、隧道、收费等重点业务系统运行数据预处理和交通事件预处理;三是部署实时性要求较高的数据转发服务。

数据层:平台数据资源层以数据库、数据仓库技术为基础,包含数据资源(结构化和非结构化数据)和数据缓存,为支撑层提供数据交换、传输、共享、计算、加工存储体系。

支撑层:是以GIS服务、视频集成、实时计算、批量计算和数据交换共享构成的基础支撑平台,提供支撑平台运行的相关技术组件、应用组件及服务注册、业务流程、规则管理、跨系统的信息交换流程编排、数据交换、数据分析、信息检索等基础平台功能。

应用层:为具体功能的逻辑实现层,按项目建设规划实现。

在主要功能上,路段运营监测工作平台的主要功能包括实时通信控制、收费系统监测、通信健康监测、隧道综合管理、路段应急指挥调度、综合办公管理;中心综合运营管控平台的主要功能包括实时计算平台、运营数据分析、收费业务稽核、设备运行风险控制、路网应急指挥调度、统一信息发布。

京雄高速(北京段)智慧交通项目

智慧高速管控平台

智慧高速管控平台作为智能交通体系中的一体化智慧管理服务平台,充分利用机电工程和智慧交通部署的基础设施体系,实现设备、数据及算法之间的信息高效协同。张敬一等[3]介绍了智慧高速管控平台系统架构及功能实现。据了解,该智慧高速管控平台产品在京雄高速(北京段)智慧交通项目中实现了落地应用。

在系统架构上,智慧高速管控平台系统架构包括基础设施服务层、数字平台层、应用系统层、信息展示层。

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智慧高速管控平台总体架构示意图

基础设施服务层通过云平台进行资源分组,为上层基础设施提供弹性计算、存储和网络服务能力。

数字平台层主要包括数据库系统软件、中间软件系统软件、地图引擎基础软件等。其中数据库软件主要包括关系数据库、非关系数据库、对象数据库等。中间系统软件主要包括消息队列、云服务总线、实时业务监控服务、分布式任务调度、API门户等。地图引擎提供基本的地图服务。

应用系统层主要由两部分组成:一是应用支持服务,主要包括工作流引擎、统一身份认证、地理信息服务、媒体广播服务、统一报表服务、基本组件等,为应用系统提供基本支持服务;二是基于应用程序支持层和业务特性快速开发业务逻辑和功能应用程序。

信息展示层为不同用户提供不同应用服务。通过沿途不同的资讯标志,为市民提供公共出行服务;通过计算机监控和导航大厅的大屏幕为管理人员提供各种数据显示,为操作管理和命令编程提供可视化显示功能。

在平台功能上,包括多源数据采集、多源数据融合分析、基础监控应用平台、交通运行状态评估、交通态势分析及预测、车道级智能管控、综合信息出行服务、预案管理。

参考文献

[1] 李宁,刘晶,曹阳.基于多源大数据的高速公路智慧主动管控平台建设[J].中国交通信息化,2021(11).

[2] 孙守卫,孙秀珍.云南智慧高速路网综合运营管控平台建设实践[J].中国交通信息化,2022(09).

[3] 张敬一,陈阳,赵长缨.智慧高速管控平台的探索与实践[J].中国交通信息化,2023(10).

本文来自《中国交通信息化》编辑部

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