高速公路智慧運維解決方案及應(yīng)用摘要：隨著高速公路建設(shè)的快速推進，我國大規(guī)模路網(wǎng)格局已經(jīng)基本形成如何提升高速公路養(yǎng)護管理水平，發(fā)揮高速公路機電設(shè)備整體效能，滿足人民群眾安全便捷的出行要求，是高速公路運營管理面臨的一個重要問題筆者在多年高速公路機電系統(tǒng)運維經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)、移動互聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)等信息技術(shù)，提出高速公路智慧運維解決方案，實現(xiàn)高速公路機電系統(tǒng)的智慧精準(zhǔn)運維，可以大幅提高運維效率，降低運維成本，提升運維管理水平。

關(guān)鍵詞：智慧高速；智慧運維；問題；設(shè)計流程

1人工智能在智慧高速中的技術(shù)介紹

人工智能是應(yīng)用計算機的軟硬件來模擬人類某些智能行為的基本理論、方法和技術(shù)，采用的主要工具是：搜索和優(yōu)化、邏輯、不確定推理的概率法、分類和統(tǒng)計學(xué)習(xí)法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、深度前饋神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、深度遞歸神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、控制論。

1.1深度學(xué)習(xí)原理

傳統(tǒng)的機器學(xué)習(xí)是一個級聯(lián)串行結(jié)構(gòu)，因此每一環(huán)節(jié)的處理結(jié)果對下一個級聯(lián)的結(jié)果有影響，而每一個環(huán)節(jié)都有其各自獨立的算法，由于算法各自獨立，因此傳統(tǒng)機器學(xué)習(xí)算法在處理問題時需要對各個環(huán)節(jié)進行優(yōu)化，并通過組合優(yōu)化方法在各個模塊中選取最優(yōu)的組合方式。在應(yīng)用結(jié)果上的表現(xiàn)為時間長、準(zhǔn)確性不高。

與傳統(tǒng)機器學(xué)習(xí)相比，深度學(xué)習(xí)是將各個環(huán)節(jié)合成一個整體，再對整體進行訓(xùn)練和參數(shù)調(diào)整。目前深度學(xué)習(xí)的主要算法核心是卷積網(wǎng)絡(luò)，其算法結(jié)構(gòu)包括淺層特征、中層特征、分類器，每一層都是通過卷積方式進行卷積，最后得出特征對象。通過深度學(xué)習(xí)算法結(jié)構(gòu)里的分類器，對目標(biāo)進行識別和跟蹤，這樣目標(biāo)檢測的準(zhǔn)確率和跟蹤的穩(wěn)定性都能夠大幅度提高。

1.2深度學(xué)習(xí)算法應(yīng)用

利用深度學(xué)習(xí)算法來對智慧高速視頻監(jiān)控系統(tǒng)的圖像進行視頻結(jié)構(gòu)化信息提取和數(shù)據(jù)挖掘應(yīng)用。

（1）視頻結(jié)構(gòu)化應(yīng)用

視頻或者圖像數(shù)據(jù)，從前端傳感器直接獲得，是一種非結(jié)構(gòu)化信息。只有在實現(xiàn)結(jié)構(gòu)化處理之后，才能將其中有價值的數(shù)據(jù)進行直觀、高效的保存、處理和應(yīng)用。

視頻結(jié)構(gòu)化技術(shù)是深度學(xué)習(xí)算法里的一種人工智能應(yīng)用，劃分為3個步驟：目標(biāo)檢測、目標(biāo)跟蹤和目標(biāo)屬性特征提取。目標(biāo)檢測是從視頻中提取出前景目標(biāo)，然后識別出前景自標(biāo)是否為有效目標(biāo)（有效目標(biāo)是指和檢測目標(biāo)有關(guān)的特征，如在高速公路上，人、車是有效目標(biāo)，樹葉、陰影、光線等是無效目標(biāo)）。

目標(biāo)跟蹤是實現(xiàn)對鎖定目標(biāo)在場景中的持續(xù)跟蹤，并從整個跟蹤過程中獲取一張高質(zhì)量圖片作為該目標(biāo)的抓拍圖片。

目標(biāo)屬性特征提取過程是對鎖定目標(biāo)的抓拍圖片進行屬性識別，分析并判斷該目標(biāo)的可視化特征屬性，例如高速公路上，車輛的車型、顏色等是特征屬性，高速公路有行人時，對行人的特征屬性進行識別，如性別、年齡、穿著等。深度學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的特征提取和分類技術(shù)是目標(biāo)屬性特征提取過程的主要應(yīng)用技術(shù)。

（2）大數(shù)據(jù)應(yīng)用

大數(shù)據(jù)應(yīng)用作為人工智能技術(shù)的應(yīng)用基礎(chǔ)，為人工智能分析預(yù)測、自主完善提供重要支撐。其包含海量數(shù)據(jù)管理、大規(guī)模分布式計算和數(shù)據(jù)挖掘三大部分，人工智能技術(shù)需要依賴海量數(shù)據(jù)管理進行管理和訪問，才能應(yīng)用長期積累的龐大知識庫實現(xiàn)智能應(yīng)用。

人工智能的核心應(yīng)用是數(shù)據(jù)挖掘，利用深度學(xué)習(xí)算法自動學(xué)習(xí)并分析計算，探究數(shù)據(jù)資源中的規(guī)律和異常點，輔助用戶更快、更準(zhǔn)地找到有效的資源，進行風(fēng)險預(yù)測和評估。

2我國智慧公路發(fā)展現(xiàn)狀及存在的問題

2.1需求量大

當(dāng)前，我國已經(jīng)進入信息化高速發(fā)展階段，對高速公路進行信息化管理已經(jīng)成為必然趨勢，高速公路智能化行業(yè)需求將迎來持續(xù)釋放。隨著我國高速公路智能化、信息化的大力建設(shè)，高速公路總里程的不斷增加以及維護、升級改造的不斷實施，預(yù)計，未來我國高速公路智能化行業(yè)市場規(guī)模將不斷增大。

2.2核心技術(shù)不足

目前，智慧交通處于大規(guī)模建設(shè)階段，如物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與信息采集的融合、交通誘導(dǎo)、車輛身份識別、云計算與信息的處理、網(wǎng)絡(luò)信息安全等關(guān)鍵核心技術(shù)還有待研發(fā)和突破。傳感器、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和建設(shè)成本與智能交通的要求還不能互相適應(yīng)；智能交通產(chǎn)品和服務(wù)的用戶滿意度較低。

3中國智慧高速公路系統(tǒng)需求特征及用戶服務(wù)域

（1）強調(diào)基于終端應(yīng)用的總體架構(gòu)

智能手機等移動智能終端已經(jīng)普及，無線通信技術(shù)在整個智能交通系統(tǒng)中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。目前，利用ETC電子標(biāo)簽、基于移動終端的定位和信令數(shù)據(jù)獲取動態(tài)交通運行信息，分析路網(wǎng)運行狀態(tài)已成為重要手段。車輛終端化、智能化的發(fā)展，為未來信息獲取、傳遞，甚至執(zhí)行管控指令提供了重要基礎(chǔ)。

（2）以開放和交互的智能化基礎(chǔ)設(shè)施為用戶提供交互共享平臺

發(fā)達國家紛紛將無線通信網(wǎng)及路側(cè)智能基站作為高速公路的基礎(chǔ)設(shè)施，將車路交互平臺，尤其是DSRC交互平臺，作為基本服務(wù)提供給公路出行者是智慧高速公路的重要特征之一。

（3）引入“互聯(lián)網(wǎng)+”思維和運營模式

當(dāng)前的高速公路機電系統(tǒng)運營很少引入市場化力量，除了通行費這一主要經(jīng)濟來源之外，并沒有找到其他贏利點，建設(shè)智慧高速公路的目的之一就是要引入互聯(lián)網(wǎng)思維，將高速公路及其智能化設(shè)施與用戶出行和服務(wù)需求互聯(lián)，在市場化環(huán)境中優(yōu)化服務(wù)能力。

（4）重視空間技術(shù)對智慧高速公路提升作用

無人機等低空監(jiān)控技術(shù)已經(jīng)在多個領(lǐng)域體現(xiàn)出了無限的潛力，國內(nèi)外普遍相信高精度定位、三維地理信息技術(shù)以及無人機等技術(shù)的應(yīng)用將對ITS跨代發(fā)展提供有力支撐。智慧高速公路將運用低空監(jiān)控技術(shù)有效提升全斷面事件發(fā)現(xiàn)、現(xiàn)場狀態(tài)獲取以及救援監(jiān)測能力。

3平臺功能介紹

智慧運維管理平臺的核心功能包括故障管理、移動巡檢、事務(wù)管理、問題管理等，全方位開展運維工作，實現(xiàn)主動管理和精準(zhǔn)化運維。

3.1故障管理

故障管理是運維工作中的重要組成部分，故障發(fā)生之后，可以通過移動APP、服務(wù)電話、遠程訪問WEB等方式，將故障第一時間上報系統(tǒng)。系統(tǒng)自動將故障單分配給運維工程師，在故障處理過程中，通過增加對設(shè)備的定位記錄和GIS顯示，使運維人員能夠根據(jù)故障的位置、距離的遠近、資源的分布，做好人員工單分派、外出路線的規(guī)劃、備品備件準(zhǔn)備、施工外協(xié)的申請和跟進等，使運維工作更加方便有序。故障處理之后，客戶可以進行現(xiàn)場簽字確認和事后微信評價，掌握故障處理過程，實現(xiàn)督查督辦和在線反饋。

3.2移動巡檢

巡檢工作采用電子工單的模式，在APP上也實現(xiàn)了移動巡檢操作。電子巡檢工單中列明了設(shè)備巡檢清單列表，保證所有設(shè)備都巡檢到位。同時平臺提供設(shè)備二維碼決速巡檢，巡檢人員使用智慧運維APP外出巡檢?？梢酝ㄟ^設(shè)備掃碼，確認登記運維人員真實到場.每掃碼一個設(shè)備就自動調(diào)取顯示該設(shè)備的巡檢標(biāo)準(zhǔn)，方便巡檢人員按標(biāo)準(zhǔn)巡檢，并填寫關(guān)鍵參數(shù)，確保巡檢質(zhì)量。巡檢工單可根據(jù)不同的項目類型進行自定義設(shè)置。

3.3集中監(jiān)控

通過監(jiān)控大屏幕以可視化的方式集中掌握運維的狀況，包括系統(tǒng)監(jiān)控指數(shù)、設(shè)備運行狀況、人員事件定位、資源分布情況等。通過健康狀況和設(shè)備運行情況，可以實時了解系統(tǒng)性能，一旦出現(xiàn)問題，第一時間進行預(yù)警；通過人員定位、資源分布情況，可以智能分派工作任務(wù)，推薦工作路徑。

3.4事務(wù)管理

事務(wù)管理為公司主動發(fā)起的事務(wù)性工作，通過事件監(jiān)測、巡檢管理、專項事務(wù)及值班管理等，全方位開展運維事務(wù)性工作，實現(xiàn)主動管理。

3.5問題管理

對于重大、普遍性的事件或者故障，可以升級為問題處理，進一步分析問題原因，找到改進方案，從根源上解決問題，可以通過問題管理，實現(xiàn)問題和需求的收集、分析及改進。

3.6費用管理

費用管理主要是對日常費用進行統(tǒng)一管理，在費用登記之后，提交公司審批和報銷，系統(tǒng)結(jié)合合同管理的合同收益及設(shè)備管理的設(shè)備折舊，分析公司在運維管理中的成本支出和運維效益。

3.7設(shè)備管理

設(shè)備管理采用二維碼作為唯一標(biāo)識，對設(shè)備入庫、出庫、設(shè)備預(yù)警、故障分析、設(shè)備壽命分析、供方評價、設(shè)備更換、設(shè)備維修、設(shè)備報廢等進行全程跟蹤，實現(xiàn)設(shè)備全生命周期管理。平臺對每一個設(shè)備建立標(biāo)準(zhǔn)的管理檔案，記錄其基本信息、管理信息及生命周期活動。同時針對設(shè)備關(guān)鍵管理和性能指標(biāo)進行統(tǒng)計，包括設(shè)備壽命、故障率、周轉(zhuǎn)率、維修次數(shù)、巡檢結(jié)果等。

結(jié)語：綜上所述，智慧高速的建設(shè)和運維是一個漫長的探索過程，隨著大數(shù)據(jù)“互聯(lián)網(wǎng)+”等新概念的提出和引入，智慧高速必須緊緊依托當(dāng)前技術(shù)發(fā)展趨勢，制定一套可持續(xù)可拓展的發(fā)展規(guī)劃和理念，改進高速公路現(xiàn)有信息化的不足和缺失，完善高速公路信息化的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，加強基礎(chǔ)