“新基建”在数字化智慧高速公路中的支撑应用方案

1、2 0 2 0 年“ 新基建” 在数字化智慧高速公路 中的支撑应用方案目录 / Contents“新基建”的背景01“新基建”在智慧高速建设中的总体要求02“新基建”在智慧高速的建设内容03一、新基建的背景1-1 政策背景2018 年 2月，交通运输部印发了关于加 快推进新一代国家交通控制网和智慧公路试 点的 通知，确定在全国 9 个省份开展以下 六个方向的智慧公路建设示范工程：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41-1 政策背景2019年7月交通运输部发布数字交通发展规划纲 要中指出：到2025年，交通运

2、输基础设施和运载装备全要素、全周期的数字化升级迈出新步伐，数字化采集体系 和网络化传输体系基本形成。针对重大基础设施工程，实现基础设施全生命周期 健康性能监测。推动自动驾驶与车路协同技术研发，加快北斗导航 在自由流收费、自动驾驶、车路协同等领域应用。交通运输部印发数字交通发展纲要51-1 政策背景2019年9月19日，中共中央、国务院印发交通强国发展纲要，要求推进数据资源赋能交通发展，加速交通基础设施网、运输服务网、能源网与信息网 络融合发展，构建泛在先进的交通信息基础设施。加强智能网联汽车（智能汽车、自动驾驶、车路 协同）研发，形成自主可控完整的产业链。中共中央国务院印发交通强国建设纲要61

3、-1 政策背景发改委智能汽车创新发展战略中提出：智能道路交通系统建设取得积极进展，大城市、高速公路的车用无线通信网络(LTE- V2X)覆盖率达到 90%，北斗高精度时空服 务实现全覆盖。工信部车联网(智能网联汽车)产业发展行动计 划提出：到2020年，实现LTE-V2X在部分高 速公路和城市主要道路的覆盖， 开展5 G- V2X示范应用，为车联网、自动驾驶等新技术 应用提供必要条件。71-1 政策背景发展目标： 到2035年，交通运输领域新型基础设施建设取得显著成效。先进信息技术深度赋能交通基础设施，精准感知、 精确分析、精细管理和精心服务能力全面提升，成为加快建设 交通强国的有力支撑。基础

4、设施建设运营能耗水平有效控制。 泛在感知设施、先进传输网络、北斗时空信息服务在交通运输 行业深度覆盖，行业数据中心和网络安全体系基本建立，智能 列车、自动驾驶汽车、智能船舶等逐步应用。科技创新支撑能 力显著提升，前瞻性技术应用水平居世界前列。交通运输部印发关于推动交通运输领域新型基础设施建设的指导意见81-2 高速公路现状分析基础感知设施数字化智能化水平低目前高速公路上单一传感器无法满足信息实时采集的需求。当道路出现异常状态（如交通事故、拥堵）时，无法及时向 周边车辆进行预警或者提示，同时，对事故、灾害报警、求救信息响应速度慢；另外，恶劣天气、突发自然灾害情况下，不 能及时掌控路面状况。人车路

5、网联协同水平低道路设施和路侧设施之间、系统与系 统之间也是彼此独立，形成信息孤岛。面向公众出行服务程度低出行信息发布手段、内容较为单一，缺乏利用移动互联网、移动智能终端等工具， 尤其是在出行高峰期，需要及时发布交通信 息（路况、事故、拥堵、灾害、天气）供出 行者参考，合理疏导交通。91-2 高速公路现状分析10不同智慧交通系统之间相互独立，融合程度差，协同应用难智慧交通系统相互独立，交通数据碎片化，得不到有效整合，信息利用率低；交通软硬件基础设施互通程度有限，协同应用难度大，智慧交通应用效果与预期存在一定差距，缺乏统一标准和顶层设 计，没有一套自上而下、由近及远指导智慧交通系统的方案。智慧交通

6、产业链封闭孤立，创新业务盈利模式难以建立智慧交通尚未形成从技术研发、建设实施、运营服务、用户付费的产业链闭环，无法激发智慧交通产业创新模式，难 以调动更全面的企业、社会资源。1-3 建设意义响应交通强国战略， 建设数字高速新一代智能交通基础设施交通强国发展纲要提出构建泛在先进的交通信息基础设施。新一代信息技术，人工智能技术 发展迅速，智能化、电动化、网联化和共享化成为现代交通发展的主要方向，打造数字高速不仅符合 交通“四化”发展方向，也是支撑新时代交通运输发展的基础条件。11二、“新基建”在智慧高速建设中的 总体要求2-1 建设原则科技引领，试点先行加强整合、信息共享面向未来，打造样板响应交通

7、部要求，运用互联网、大数据、云计算等当前科技前沿技 术开展的信息化试点建设工程，探索依靠信息化技术带动交通行业转型 升级的新型运行管理模式。立足试点高速基础设施建设发展现状，对现有资源的最大可利用化。13立足现状，注重应用着眼于行业管理痛点，提升高速运行效率及对外公众服务水平发挥。发挥信息化整合的特点和优势，整合现有的信息资源，加强数据资源共享，集成动态监测、通信传输、数据处理、信息服务等信息资源， 提高信息化的规模效应。面向未来交通发展，汇聚新技术，尤其是车路协同技术支持，打造 在可复制推广的样板工程，形成数字交通发展经验和方案 。2-2 建设目标全面感知的数字高速路网状态感知、道路事件发现

8、、指挥调 度协同、资源资源共享、设备运维管理数字的路+云控平台=智慧高速全面提升高速公路运行状态智能感知能力；通过视频数据接入、多信息融合事件判别、交通事件评价分析等方式，实现事件动态检测、及时确认和自动报警。全面提升路网监测、管理、决策支持水平；基于高精度地图，深度整合营运管理，通过多源数据的分析、挖掘，生成决 策支持信息。全面提升智慧出行及公共信息服务水平；通过出行信息内容管理系统，为互联网、智能终端、广播等提供的高速公路 出行信息服务接口；通过情报板发布系统，实现区域路网诱导信息的发布。全面提升车路联网协同及智能驾驶基础设施支撑能力；14三、“新基建”在智慧高速的 建设内容3-1 总体架

9、构构建高速公路多维立体 的感知系统框架，基于 “云”、“边”、“端”架 构，基于新一代基础设施感 知体系建设，面向高速公路 运行监管、指挥调度、决策 支持、运维养护、公众服务 建设数字高速服务系统。163-2 数字化基础设施感知系统全景视频监控基于AR、AI技术，通过建设高空云台相机，与高速公路已建监控系统相结合，实现画中画形式 直观呈现道路交通状况。对于道路突发交通事件，以大场景包含小场景形式，便于直观展示现场情 况，提升指挥调度效率。173-2 数字化基础设施感知系统交通流量监测及路径识别道路维护路网规划交通诱导交通流采集平台处理汇聚决策依据实时数据构建基于卡口摄像机、微波雷达等交通检测器

10、 为核心的道路交通流量监测系统，通过边缘计算技 术，实时感知高速公路进出口、服务区以及匝道互 通的道路交通流量、运行速度等交通状态参数以及 通行车辆特征数据，为全段交通状态实时监测、可 变限速、管控决策、公众信息发布等提供感知数据 支持183-2 数字化基础设施感知系统4/5G路域行人探测系统采用4/5G探针设备对全网的手机IMEI、 IMSI、采集时间、采集地点进行无感知采 集；采用WIFI探针对开启无线功能手机的 IMEI、IMSI、MAC、手机号、APP账号等 信息进行采集；将高清摄像机中的车牌信 息进行识别。在此基础上，结合高速路监 控系统、收费系统、ETC系统等综合信息进行时空维度数

11、据碰撞，由此，分析得出 人-车-账号等多维度信息的特征画像。从 而，为后续的大数据分析和决策提供有价 值的信息。193-2 数字化基础设施感知系统桥隧边坡监测桥梁光缆加装示意图分布式光纤隧道光缆加装截面图边坡分布式光缆加装示意图1000m100m141m45光纤光栅倾斜计布设示意图基于光的布里渊散射和光时域散射原理，针对桥隧路 段，通过桥梁底部或隧道顶部以及两边部署分布式传感光 缆；针对边坡路段，通过在坡面沿格构梁分别从纵向、横 向以网格化布设分布式传感光缆，完成部署后将光缆接入 分布式应变分析仪中进行实时在线检测桥梁群20隧道群边坡群3-2 数字化基础设施感知系统交通事件预警采用边缘计算技术

12、，基于深度学习技术，通过 前端感知相机实时监测视频中交通事件（逆行、违 停、抛洒物、交通事故等），当发送交通事件时， 及时上报高速公路后台管理平台，并联动道路信息 发布屏以及路侧单元向公众发布交通事件信息。快慢应车车急道道车 道前方200m 第一车道发 生事故，请 注意避让云控平台 远程监控兼顾道路监控与道路交通事件检测；支持道路交通流检测边缘计算，低时延，及时响应；213-2 数字化基础设施感知系统合流区预警快慢应车车急道道车 道前方100m合 流区有车辆 汇入，请注 意避让前方200m 合流区有车 辆汇入，请 注意避让高速公路上下匝道的合流区因双方车道车辆运行速度 差异以及视野遮蔽等情况，

13、两个路段的车辆不能及时发现 汇入和驶出的车辆，容易造成交通事故，因此需要在合流 区部署基于雷达与视频融合的精准车辆检测系统。通过智 能路侧设备的边缘感知技术，融合雷达与视频多传感器识 别特点，识别道路车辆的实时位置，精准定位，并通过信 息发布屏等向车辆进行预警提示。楚姚高速连接线是出城 道路、高速主线以及国道的三线汇聚，路况复杂、车流量 大，通过车辆检测系统来感知合流区车辆的通行和汇聚情 况，可以有效地进行预警，避免事故发生。223-2 数字化基础设施感知系统可变限速提醒相比于城市交通管理，高速公路管控措 施较为单一，可变限速管理是较为重要的一 个方法。通过联动上下游道路交通流量检测 器与交通

14、事件检测器数据，并结合智能路侧 设备边缘计算能力，基于交通控制模型实时 计算限速管控信息，由道路情报板、互联网 地图、C-V2X、智慧高速APP等发布管控信 息，动态优化道路交通流，避免因交通事件 及局部车辆聚集造成大规模的道路拥堵。前端子系统传输子系统后端管理子系统传输网络卡口抓拍单元气象环境检测仪图注： 光纤信号/控制线 以太网中心平台雷达LED可变标志牌终端服务器智慧监控单元 常亮灯233-2 数字化基础设施感知系统边缘计算单元本试点采用的边缘计算单元， 通过构建统一的数据接入标准，接 入感知体系中视频系统、雷达系统、 浮动车系统、隧道管理系统、养护 系统等多种数据，基于边缘计算， 能快

15、速融合处理实时交通数据，根 据响应事件的紧急程度，通过集成 的网络模块低时延向外发布或者上 传中心平台集中处理。243-3 数字化高速公路多模式通信网络建设多模式的通信网络，在道路骨干通信网的基础上， 建立多模式大容量的无线通信网，为人、车、路之间信息交 互提供良好的基础网络环境，支撑未来车辆智能驾驶。RSU 功能如下：RSU支持低延时（100ms）无线及有线数据传输；RSU提供配置管理、支持远程控制管理；RSU可提供合流区预警、交通事件预警、可变限速、弯道、 盲区等车路预警；RSU内置数据处理模块，提供多源数据融合、数据预处理；RSU可提供安全的通信连接和数据传输；253-3 数字化高速公路

16、北斗高精度定位服务系统沿示范公路基础设施建设北斗差分增强基准站系 统，同时接入现有基准站数据，形成覆盖示范路段重 要交通基础设施的分米级、厘米级及事后毫米级的高 精度服务基准站网络；针对桥隧和城市交通等复杂环 境下的定位导航需求，在重点区域建设北斗信号增强 基准站，实现定位导航信号的泛在、无缝覆盖；面向 全省交通用户提供卫星导航增强信息分发服务，为全 省智慧交通发展提供计算、存储、分析资源，支撑交 通运输新业态的发展。263-3 数字化高速公路高精度地图地图服务引擎地图应用引擎矢量地图服务引擎栅格地图服务引擎POI搜索引擎路径规划引擎地理编码引擎路况发布引擎配图引擎矢量地图服务栅格地图服务地图

17、服务API地图应用服务API大数据可视化服务API正/逆地理编码 服务路况服务配图服务地图搜索服务路线查询服务热力图OD图迁徙图航线图人口分布图地图应用用户登录控制台开发文档高精度地图可视化平台引擎、服务WEB API应用高精度地图采集要素包括高速公路路面（车 道数、车道宽度）、桥梁、边坡互通立交、护栏、27标志标牌、监控设施等内容，高速公路周边建筑 简单模型表示，采用激光点云测量技术，采集精 度30cm以内，作为数据化基础设施管理系统以 及数字高速应用服务系统基础地图平台。高精度地图基础平台建设3-3 数字化高速公路基础设施管理设备运行状态实时监测及智 能养护海量数据接入、存储大数据实时计算

18、数据交互共享28数字化基础设施管理系统数字基础设施管理系统接入 各类道路状态传感器，基于数字 化技术实现设备设施资产动态管 理，设备状态实时运维、智能化 管理和养护，数据资源的实时计 算分析以及设备数据与现有业务 系统的高效交互共享。3-4 ”新基建“建设智慧高速项目展望基于高精度地图的智慧高速管理系统依托试点道路三维 高精度地图，建设基于多源异构数据的实时路网监测系统、 突发事件应急指挥调度辅助系统、交通大数据分析决策支持 系统、公众信息发布系统。293-4 ”新基建“建设智慧高速项目展望基于多源异构数据的实时路网监测及预警实时路网监测系统包含路网实时视频、路网交通流实时监 测、道路交通事件

19、报警、桥梁隧道监控状态监测以及气象监测 组成，由道路视频检测器、微波雷达以及多种交通事件、应力 应变以及烟雾等检测器数据，结合ETC收费数据、网联车辆位 置数据多源融合，实现道路交通流信息的实时查看以及道路异 常（交通事件、火灾、恶劣天气等）实时报警。303-4 ”新基建“建设智慧高速项目展望单车主动安全/自动驾 驶 网联式车辆主动安全/自动驾 驶网联式车辆主动安全V2X技术是构建车路协同体系的重要组成部分，通过部署路侧设备与设施、车载设备、云服务中心，实现车、路、 人、云之间的交互通信，道路运行状态的全面感知，车辆主动安全控制，道路协同智能控制与诱导等能力，达到降低安 全事故，提高运行效率，提升道路管理精细化水平的目标。313-4 ”新基建“建设智慧高速项目展望服务区智慧化在经济和信息科技发达的现代社会，公众对高速公路出行质量的要求越来越高，传统的服务模式已经不能完全满足现代 大众的出行要求。提高监管效率、公众服务能力是摆在高速公路运营管理者面前急需解决的问题。智网科技以大数据、云计 算、人工智能等技术为支撑，设计和构建了高速公路服务区大数据智慧服务平台，面向服务区行业监管人员和司乘人员，实现对高速公路服务区协同监管、公众服务所需海量信息资源的全面规划整合和业务价值挖掘，提高服务资源的使用效率和应 用水平。客流量监控32车流量监控在线客服车位诱导三维立体监控3D可视