智慧高速公路系统集成技术架构设计.docx
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1、智慧高速公路系统集成技术架构设计在交通强国建设纲要指引下,我国高速公路建设进入了高质量发展的新阶段,围绕基础设施数字化、路运一体化车路协同、北斗高精度定位综合应用、基于大数据的路网综合管理、“互联网+路网综合服务、新一代国家交通控制网等领域,一批智慧高速公路试点工作陆续开展,取得了阶段性成果。智慧高速公路总体上还处于探索阶段,标准、架构、建设内容等尚不统一,建设、管理经验较为匮乏,在具体实现路径上还存在众多技术难题,一定程度上制约了智慧高速公路的健康发展。智慧高速机电系统相较于传统高速公路机电系统,在建设内容、设备配置、指标要求和管理模式等方面均有所不同。因此,传统高速公路机电系统的技术架构不
2、适用于智慧高速,如何制定适应智慧高速特点的技术架构,值得进一步深入研究。1智慧高速与传统机电的区别智慧高速与传统机电系统对比如图1所示。图1智慈高速与传统机电系统对比1.1 建设内容范围不同智慧高速相较于传统高速公路,更注重对出行公众的精细化服务。传统高速公路机电主要包括监控、收费、通信三大系统,覆盖路网监测、应急指调、收费等基础业务。智慧高速新增了车路协同、全天候通行保障、智慧服务区等出行服务相关建设内容,重点提升智能感知、主动交通管控等道路管控能力,探索匝道预收费、自由流收费、云收费等新型收费模式和车路协同等新型应用场景。车路协同是智慧高速有别于传统机电的典型应用。分析其特征将有助于理解智
3、慧高速不同于传统机电的典型特征。根据建设效果及指标要求的不同,将车路协同划分为狭义车路协同和广义车路协同。狭义车路协同主要面向自动驾驶车辆个体提供精准的超视距信息服务,对算法和数据要求较高,时间和位置精度需分别达到毫秒级、分米级。广义车路协同与现有业务较为接近,面向车辆群体提供安全预警及道路信息服务,要求时间和位置精度分别达到秒级、米级。受自动驾驶车辆普及程度影响,目前国内普遍探索建设的是广义车路协同,即通过智能感知系统、智能分析及信息发布系统协同联动,实现交通安全预警及道路信息发布。此外,基于雷视融合的车辆连续轨迹跟踪技术也是国内建设热点,该技术对实现重点车辆实时管控、交通仿真推演等具有重要
4、意义,也为狭义车路协同的实现奠定了基础。1.2 设备种类与配置不同在设备配置上,传统机电监控系统采用视频监控和卡口相机实现道路运行监测及车辆特征抓拍,通过情报板进行信息发布,配套设备及方案较为成熟。智慧高速在传统机电基础上增加了雷达、视频A1分析和边缘计算等新装备,对设备间的联调联试和智能化水平要求高。在现阶段,由于智慧高速设备种类多、技术方案多,缺乏相关标准,设备大多使用非标协议,多类型设备的系统集成方案尚需完善成熟,需要从业务效果、经济价值、推广价值等方面综合考虑设备及方案选型等问题,建设前期需要开展大量设备及方案比选和试验,在实施过程中也面临着工作界面复杂、协调难度大、设备和系统集成要求
5、高、方案变更多等问题。1.3 对计算能力的要求不同传统机电各设备系统间相互独立割裂,缺乏互联互通和有效协同,对计算和分析的要求低,智慧高速需实现各类机电设备协同联动,完成信息采集、传输、计算和控制全过程闭环的半自动或自动化处理,对边缘计算、智慧化分析、业务算法模型等要求高。在事件监测的精准度、时效性等方面,智慧高速相较于传统机电有质的提升。智慧高速通过增设雷达和边缘计算设备,与视频进行雷视融合,能够弥补传统高速公路夜间及恶劣天气情况下视距不良等问题,实现事件A1识别、秒级发现,识别准确率295%,漏报率5机能够转变传统人盯、车巡的事件监测方式,变被动式事件上报变为主动式发现预警。为实现车道级精
6、准管控,需构建GIS高精地图和高精度定位系统,位置和时间精度需分别达到秒级、米级。通过低延时、高精度的雷视融合算法,智慧高速能够实现车辆跨杆连读轨迹跟踪,轨迹连续性白天297%,夜间290乐端到端触达时延W700ms.2架构设计思路某种意义上,智慧高速有生命周期、系统层级和智能特征三条逻辑主线,分别明确了具体的标准化需求、对象和范围。生命周期是指其在高速公路设计、建设、运营、养护、服务等全过程中所处的具体阶段。系统层级是指具体技术或应用在路网结构和组织管理体系中所对应的层级,如路网层、路段层、场站单元层等。智能特征是指基于新一代信息技术使高速公路建管养运等不同场景具有的智能感知、智能决策、智能
7、执行等能力,包括设施系统间的互联互通、数据资源的融合共享、深度的系统集成等。智慧高速逻辑主线如图2所JO智慧高速技术架构设计应围绕三条逻辑主线开展。结合建设、养护、运营、服务等业务领域的实际需求确定智慧高速建设的应用场景,充分挖掘智慧高速新技术装备的业务价值。根据场站、路段、路网等不同层级管理需求,分层次构建管理软件,实现管理的纵向贯通、业务的横向协同、设备的协同联动。结合应用场景技术指标要求和业务成效,加强设备及方案选型、设备及系统集成。智慧高速技术架构区别于传统机电,应重点突出设备及系统集成能力、事件联动能力及“一张网管控能力。在道路感知、控制、决策等关键环节实现设备与设备、设备与软件、软
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- 智慧 高速公路 系统集成 技术 架构 设计