关于智慧城市建设的思考 —— 智慧高速

1现状和需求

1.1现状和需求

经济的突飞猛进，车流量的迅速增加，纵然现代化高速网已基本建成，但是，交通拥挤、阻塞现象仍然日趋严重,交通事故和交通污染越来越引起社会的普遍关注。2012年7月21日，北京遭遇61年来最强暴雨，立交桥地区积水严重,许多车辆浸泡在水中无法行驶，积水太深导致有人遇难。国庆长假，全国高速各路段频现拥堵的宏大场面（见图1）。实践证明，主要依靠扩大路网规模来解决日益增长的交通需求,已经难以适应现代社会飞速发展的客观要求。

相比较于发达国家，国内的智能交通发展起步较晚，技术研究不够完善，全方位一体化程度不够。不同地区、业主之间信息不共享，缺乏统一指挥，应急措施时效性不够，服务过于单一。目前，国内最发达的上海建立采用的是统一的数据中心，通过统一的数据交互标准构建综合信息平台实现数据交互共享，由各管理部门分别调度指挥。虽然整合、接入了城市交通绝大部分数据，但是缺乏政府协同指挥平台和常态化智能交通信息服务。伴随着广大群众对智慧出行的要求以及“十二五”规划对智慧城市建设的投入加大，智慧高速的建设推广时机已经成熟。智慧高速务必涉及国内高速公路指挥一体化、信息共享化、应急高效化、服务全面化的迫切需求。

图1高速公路收费堵车

1.2国外经验

以欧洲、美国和日本为代表的发达国家自20世纪80年代以来，就从依靠扩大路网规模解决日益增长的交通需求转移到用高新技术改造现有道路运输体系及其管理方式，从而达到了提高路网通行能力和服务质量、改善环境质量、提高能源利用率的目的。在有限道路基础上，通过运用信息化技术与交通技术的有机结合，建立起一种大范围、全方位发挥作用的，实时、准确、高效的智慧高速系统。基于道路交通信息的实时采集与融合处理来实现道路交通运营管理及控制、辅助决策和信息服务是道路智能交通系统建设的重要组成部分。就美国、欧洲、日本等发达国家而言，交通信息的采集与融合处理，以及高速公路实时监测、预测、运营管控和调度决策，均已实际运用，并已初步形成了以国家计划为导向，地方政府为主导，集产学研于一体的道路智能交通核心技术研究、系统开发与系统应用体系。

2目标和思路

2.1建设目标

智慧高速的建设目标是建立一种创新型的高速公路运行服务体制和商业模式，整合资源，统一平台，共建共享，协同管理，智慧服务，保障高速公路安全畅通、人民群众出行方便快捷；同时注重高速公路管理的节能环保，绿色出行。

首先，要通过3到5年的努力，打造出全国高速公路管理和服务的示范工程，形成一整套智慧高速标准体系，推动智慧高速相关产业集聚发展，全面推行和完善智慧高速体制建设。

2.2建设思路

智慧高速的建设思路可以从以下几个方面加以考虑：

顶层设计、分步实施

按照“一揽子”解决问题的要求，全面、系统地规划设计智慧高速建设总体框架，提出总体思路和目标要求，明确路线图和时间表，分步实施，分阶段进行版本升级。

资源整合、信息共享

按照共建共享、开放共用的原则，科学规划和整合高速公路相关信息资源，形成统一平台，打破信息孤岛和资源分割,统筹为政府及部门、高速公路业主和广大驾驶人提供服务，最大限度地提高资源利用效率。

(3)统一标准、业务协同

同步建设技术和业务流程高度融合的标准体系，以标准规范协同管理、智慧应用，使智慧高速具有良好的复制性和拓展性，并与智慧城市建设其他模块、业务主管部门或区域性信息平台互联互通。

需求导向、注重实效

着眼于统筹解决当前高速公路运行管理中人民群众反映强烈的热点、难点问题，着眼于提高政府及部门协同管理、高效运转水平，着眼于提升高速公路通行效率，创新商务模式,创新体制和机制，取得实实在在的效果。

示范先行、全面带动

首先较发达地区，如长三角、珠三角一带率先投入建设智慧高速示范项目，并形成一整套智慧高速的标准体系，然后向全国各地进行移植和推行，最终在全国各地全面推行和建设智慧高速系统。

3总体架构

智慧高速总体架构如图2所示。

图2智慧高速总体架构

3.1数据处理中心和运行服务平台

利用云计算技术建设的统一高速公路数据智慧化处理和服务平台，是将高速公路智能终端直接采集的实时数据和关联信息进行汇聚、处理和交互的平台。依托数据处理中心和运行服务平台为高速交警部门、公路管理部门、高速公路业主、其他有关单位、司乘人员、增值服务商等用户提供协同管理和智慧服务。

数据汇聚

数据汇聚就是将直接采集到的实时数据和共享的关联信息等协同管理和智慧服务所需的各方面数据，通过网络传输系统汇集到数据处理中心的过程。建立开发统一的数据接入网关，开发高效的接收各感知设备采集到的数据。

(2)数据处理

数据处理就是利用云计算技术，通过动态模拟预测、动态判别预警、预案优化、协同决策等功能模块，对海量数据进行实时智慧化处理的过程。数据处理可以依托历史数据形成知识库，按照权限进行开放共享，并在系列应用软件支持下按需生成各类解决方案。

(3)数据交互

数据交互就是将高速公路相关原始数据流和经过处理后的成果数据，根据需求导向、标准化和特定管理权限，在交通运输部门、公安部门、高速公路业主、出行信息服务机构、增值服务商之间进行协同管理和智慧服务交互的过程。采用SOA面向服务的模式，同时为第三方服务机构提供数据接口。

(4)数据存储

一个数据中心，要有安全的分布存储功能，并应满足安全稳定、快速查询、数据全面等要求。存储海量的感知层采集的数据，主要包括视频图像数据、交通流数据、交通事件数据、收费数据、交通运营管理数据。同时可以从其他部门接入与智慧高速间接相关的数据，主要包括高速公路业主提供的信息、公安部门的数据信息、测绘部门的地理基础信息、气象部门的气象信息、医疗机构的应急信息等。

(5)数据安全

数据安全主要是通过制度和技术手段来保障数据运行的安全可靠，明确各业务流程的安全责任，确保指令传达通畅、反应快捷、数据信息安全、网络安全可控、责任可追溯查证,进而构建起智慧高速从规划设计、项目建设、运行维护和数据网络安全保障体系。数据安全主要包括非法入侵查证、指令下达和执行查证、自行纠错查证、违章处理查证、软件维护升级查证等。

3.2感知层数据采集

图像采集

通过道路、隧道、收费站等地方的固定摄像机，采集路面状况、车辆状况、交通流状况、交通事件等图像和视频数据。通过图像或视频数据实时直观查看现场交通运行状态，为追溯事件发生过程、交通管控决策、道路设施改造决策等提供辅助验证或直接支撑。

交通流数据

交通流数据主要包括高速公路路段、大型桥梁、陡坡、弯道、雾区等地的车辆检测器、车辆路径识别标识站等固定设施以及手机、车载GPS和北斗等卫星定位终端等移动设备实时采集的道路断面交通流量、车辆行驶速度、时间占有率、车道、行驶路径、车辆定位等数据。

交通环境数据

交通环境数据主要包括道路气象检测器、路面状况检测设施、桥梁与隧道等结构物健康检测器、高边坡安全监测设施、隧道空气状况监测设施和其他自动监测设施等采集的高速公路天气、路面状况、结构物和边坡变化状况、隧道空气指标等数据，进行预警，并为结构物病害防治提供决策建议。

交通事件数据

交通事件数据主要包括视频事件检测设施、事件自动检测识别设施、违规车辆抓拍设施、隧道火灾探测器以及道路巡逻、电话报警等采集的潜在或确认的交通事故、交通拥堵、塌方等数据。通过事件检测分析，为交通事件实时监测与警报、实时交通运行管控及调度等提供依据。

(5)收费数据

收费数据主要是指通过人工和电子等收费设施采集到的通行费数据和相关车辆牌照信息,了解高速公路各类车辆流向，间隙性大流量影响车辆进出收费站情况、OD流量、车辆轴载谱、各业主单位运营效益，为收费站改扩建决策、交通需求和交通运行状况分析提供数据支撑

交通运行管控数据

交通运行管控数据主要是指通过相关支撑应用系统生成的为交通运行管控服务的相关数据，包括交通事件响应、可变信息发布与诱导、匝道调控和车道管控等措施数据，为交通运行管理、辅助决策分析、出行信息服务等提供数据支撑。

3.3应用层的协同管理和智慧服务

3.3.1协同管理

高速交警部门、公路管理部门、高速公路业主及相关单位依托运行服务平台，统筹各方力量和资源，实现信息、资源、业务和管理决策的协同，提高管理效能。

运行监控指挥系统

运行监控指挥系统的主要功能包括高速公路交通运行状况综合监测、交通流预测预警、交通控制、协同指挥调度、应急救援管理、各类预案管理、移动警务管理、服务质量评价考核、巡逻车可视化指挥、交通事故信息管理等，其目的是实现各方对高速公路交通运行监控指挥管理工作的协同。

运输安全监管系统

运输安全监管系统的主要功能包括超速抓拍、卡口拦截等执法管理，路产路权管理和危化车、客运车辆、特殊车辆、违规车辆等的监测与管理，其目的是在实现高速公路交通运输安全监测基础上，实现交通运输安全管理的协同。

联网收费管理系统

联网收费管理系统的主要功能包括高速公路收费清账拆分，绿农车、军车、省内警车、公务车等免费车辆管理，违规车辆收费管理、收费统计分析等。其目的是实现联网收费管理工作的协同，实时反映收费清账拆分的详细数据和分析报告，实现收费管理公开、透明。

ETC运行管理系统

ETC运行管理系统的主要功能是实现对全省高速公路ETC的通行卡服务、车道管理和清账拆分等管理工作的协同。3.3.2智慧服务

所谓智慧服务，就是依托高速公路运行服务平台向各方提供出行服务、增值服务、辅助决策分析和基础信息管理等智慧服务；并可根据需要开发新的应用系统，进一步拓展服务范围。

(1)出行服务系统

充分利用运行服务平台实时信息，通过第三方出行信息服务商、一键通车载终端、一号通呼叫中心、LED情报板、服务区触摸屏、手机终端、广播电视媒体、语音广播、出行网站等，向社会公众提供实时气象、路网通行状况、超速、超限(超重超高超长)、危化品运输路径纠错提醒等信息服务。

增值服务管理系统

通过智慧高速数据的挖掘，为网络传输商、网络服务商、产业开发与研究机构等数据需求者及时提供决策支持、交通数据有偿服务。

辅助决策分析系统

该系统的主要功能是依托数据处理中心海量的历史数据,通过交通运行态势分析评价、交通预案分析优化、事故分析与决策、交通模拟仿真分析评价、道路养护辅助决策，实现对相关资源配置和管理方案的优化分析，为管理各方提供辅助决策服务。

基础信息管理系统

基础信息管理系统的主要功能是依托高速公路相关单位,实现高速公路基础信息的管理与共享。与其相关的基础信息主要包括道路基础信息、交通工程设施信息、收费站及周边信息、服务区信息、GIS地理信息、相关部门人员信息、机电管养信息、健康监测及预警等。

3.3.3网络传输

有线网

有线网主要指光纤网，包括高速公路骨干通信专网，政府部门的专网，租用网络传输商的专线，网络传输商的有线公众网。有线网是智慧高速运行的基本通讯保障网。另外，骨干通信专网是指在高速公路业主铺设的光纤网络组成的专网，各路段可以骨干通信专网局域网的形式将采集到的各种数据，通过监控分中心汇集到智慧高速数据处理中心。

无线网

无线网主要是指3G和4G手机通信网、WLAN、无线集群通信专网、无线传感网、GPS和北斗卫星、广播电台等。3.4标准体系

由技术与业务高度融合的地方标准、行业标准和国家标准组成的标准体系，主要包括智慧高速基础标准、智慧高速定义标准、其他相关标准、数据采集标准、关联信息标准、数据处理标准、协同管理标准、智慧服务标准、网络传输标准和责任追溯查证标准等。

智慧高速定义标准就是指达到了什么样的条件才算是“智慧高速”的界定标准，如网络结构、架构、数据库的规模、工作站规模、设备规模、软件功能、智慧化的程度、安全追溯等方面的规范定义。

智慧高速基础标准指智慧高速建设的标准术语、指南、图形符号及分类、分类编码、数据元与分类代码、格式、参数、功能、属性、机构、结构、组织等的规范。

此外还有其他相关标准，这里主要是指与智慧高速相关联的、可以直接引用的标准。

4体制创新

智慧高速的建设需要坚持政府主导与市场运作相统筹、“有形之手”与“无形之手”相协调，体制机制的动力与市场主体的活力相结合，推动商业和服务模式创新，适应个性化、多样化、快节奏的服务需求。

图3所示为智慧高速体质创新示意图。

图3智慧高速体制创新

4.1公司化运作机制

创建带有公益性的智慧高速服务公司。实行市场化运作,就是要把专业化的内容服务做好，提高服务质量和效率；不断拓展业务范围，提升规模化效益；建立自我激励约束机制,动态优化提升服务模式。其主要收入来源：一是为政府及部门服务，收取服务外包费用；二是为高速公路业主服务，从高速公路新增收益中得到回报;三是为第三方出行服务商等服务,有偿提供数据内容。

4.2业务协同机制

使高速交警、公路管理、高速公路业主及相关单位依托运行服务平台，形成高速公路运行服务指挥中心，资源共享、业务协同、标准统一、服务一体化，按各自职能开展协调指挥、管理服务。应急处置突发事件时，政府及公安、交通运输、业主等单位在运行服务平台上统一指挥，统筹协调，上下联动,快速处置。同时，科学合理地建立高速公路运行管理服务和应急处置的分级响应机制。实行高速公路运行服务(终端)前端与后台一体化建设机制，提升业务协同服务能力。

4.3服务外包机制

政府及交通、公安等部门要坚持市场能办的事交由市场去办、政府花钱买服务的理念，从具体事务中摆脱出来，重点管决策、管规划和方案(标准)的审定、管标准建设、管理制度建设、管上下左右关系的协调、管运行安全保障，而把数据处理、系统开发、运行维护、日常咨询事务受理处理等一般技术类、事务类业务服务外包给浙江智慧高速服务公司。公路管理、高速交警部门信息化管理职能逐步从信息系统开发、维护逐步转向对网络服务外包业务的评价、考核和监管上来,加强对外包服务质量、绩效、安全性的评价考核。

4.4协作共享机制

政府各相关部门要坚持不求所有、但求所用，不求所有、但求为我服务的理念，支持和参与智慧高速建设，整合相关资源，发挥最大效应。智慧高速系统采集的数据和关联信息通过有线或无线网，首先直接统一接入到智慧高速数据处理中心，按业务应用模块进行智慧化处理后，由政府、交通运输、公安、高速公路业主等单位开放共享，同时生成各类解决方案,通过一定渠道向公众提供方便快捷的服务。

4.5监督管理机制

成立由省级相关部门组成的监督管理委员会，研究协调智慧高速建设的有关重大问题，监督高速公路服务公司规范运行、合理收费，并研究制订公司服务内容、服务质量、绩效、安全性考核评价办法。

成立高速公路业主委员会，形成平等协商、集体审议、共同决策的协商机制，统一研究、统一开发、统一建设涉及全路网的项目，维护业主的合法权益。

5总结展望

智慧高速是一项系统工程，我们需要将复杂事情简单化,在总体设计上力求思路简洁、语言通俗、图表明了。智慧高速涉及到体制机制改革、局部利益调整、商务模式创新、信息技术突破，需要我们逐步统一思想、排除万难、强势推进，需要我们脚踏实地、一步一个脚印的务实推进。

智慧高速的蓝图已经绘就，智慧高速建设将以云计算等技术为更高起点，以更加创新的体制为保障，阔步前行！随着国家“十二五”规划迅速推进，智慧高速建设将以“统一规划、分级实施、规范先行、共建共享”的方式，先在试点地区全方位建成落实，然后全面推行。高速公路将实现“更透彻的感知，更全面的互联，更深入的智能”，将很大程度解决交通拥堵和事故发生等难题。

智慧高速不仅仅是交通领域的建设，而将是现代交通信息技术及系统集成的应用示范工程，以应用促发展、促创新,带动相关产业集聚发展，带动软件研发、智能设备和增值服务的突破发展，以及车联网产业链上的相关产业都将受益。

智慧高速将以“资源节约、环境友好”的理念，实现交通与自然、人、社会和谐，尽量不破坏生态环境。智慧高速将最终实现出行畅通，安全保障，高效管理，以及全方位的便民服务。

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