智慧道路综合解决方案研究

智慧道路综合解决方案研究

黎志华

广东省电信规划设计院有限公司 广东 广州510630

【摘要】智慧道路建设是实现城市交通智能化的重要手段，利用感知技术、通信技术、物联网技术、大数据技术和人工智能算法等新技术优势，构建城市道路智慧化立体模型，实现人、车、物、事的实时监测和控制，提高城市道路交通的智能化、精细化管理水平。本文着重探讨智慧道路的设计思路、方法、整体架构以及场景应用，提出综合解决方案为后续智慧道路的建设提供参考和帮助。

关键词：智慧道路；交通智能化；新技术优势；综合解决方案

引言

智慧道路作为智慧交通的关键部分，借助路灯杆作为信息采集载体，感知行人、车辆、道路和环境等全要素，基于后端中台层的交通数据挖掘和分析结果，为交通管理和决策提供有力支持，让城市道路变得更智慧，更高效，更安全。

1城市道路建设现状

1.1硬件建设现状

目前，市政、交通、交警等部门各自新建功能单一的硬件设施，自主建设和维护，缺乏统一规划，导致道路重复开挖、资源浪费，同时带来城市管理和发展面临诸多的问题。

1)多杆件立林不美观。杆件功能单一，外观不统一，影响城市道路景观；

2)基础设施重复建设。道路被反复开挖，严重扰民，浪费资源和土地空间资源；

3)侵占人行道空间。道路上的杆件、箱体缺乏统筹规划，位置布局不合理，造成人行道空间被侵占，存在安全隐患；

1.2业务建设现状

当前的业务管理系统存在重复建设、资源浪费和效率降低的问题。业务应用之间的协同性和融合性不够强，无法实现信息共享和流程优化。同时，场景应用还有待丰富，无法满足多样化的业务需求。。

1)存在多管理系统。同一部门各自建设多个管理系统，功能互相干扰；

2)应用协同性不强。不同方式和领域之间发展不平衡，纵向的全国一体化协同应用较小，横向的综合性应用尚未充分整合、有效联动【1】。

3)场景应用不丰富。先进的信息技术与交通的融合深度和广度不足，场景应用有待丰富。

2设计思路

智慧道路的设计思路主要聚焦于道路交通的智能化、信息化展开。利用感知技术、通信技术、物联网技术和计算技术等新技术实现对道路交通状况进行全面感知和数据的快速收集；通过传输网络层将收集到的数据实时传输到后端中台层；智慧应用基于后端中台层的数据处理结果，为交通管理和调度提供决策支持。

3总体设计架构

智慧道路整体设计架构设计包括前端感知层、传输网络层、后端中台层和智慧应用层，共四层架构。

3.1前端感知层

前端感知层设备包括LED灯、视频采集设备、多媒体显示屏、一键呼叫和物联传感器等。感知层负责收集运行状态、道路环境状态和异常事件等信息，并实时回传到后端。中台层处理和应用这些信息，做出反馈并控制前端感知设施。

3.2传输网络层

建设智慧道路接入网络体系，以高效传输传感信息、音视频等资源。利用现有通信基础运营商的光纤资源，依托先进通信技术，全面支持信号控制系统、视频监控系统和电子警察系统等系统的采集、传输、管理、控制和共享需求，为相关部门提供高效、快捷、多方位的信息支撑网络环境。

3.3后端中台层

后端中台层采用分布式数据库和云计算等技术，负责数据的存储、处理和分析，提供高效、可靠的数据存储和处理解决方案，支持各种智慧道路应用场景。

3.4智慧应用

智慧应用基于后端中台层的数据处理结果，为交通管理和调度提供决策支持。例如，利用视频结构化数据实现点、线、面分级控制，提高平峰期通行效率，控制高峰期排队过长和溢出；通过视频AI自动发现并与上级中台联动处理，实现快速出警和精准执法。

4系统设计

4.1前端感知子系统设计

1)智慧照明模块设计

道路照明设计参照《城市道路照明设计标准（CJJ45-2015）》中关于照明标准值和节能指标【2】。照明灯具主要选用LED照明灯具，结合后端中台实现远程集中控制、自动调光等功能，能够大幅节省电力资源，降低维护成本，真正实现按需照明，精细化管理的智慧照明。

2)功能配置模块设计

智慧道路前端的功能配置基于多部门需求，通过在智慧灯杆上挂载设备实现交通出行管理、公共安防管理、设施资产管理、道路设施运维和品质城市管理等功能。以下是主要典型功能配置模块的设计，具体应用功能所需的设施类型应根据实际情况进行具体设计。

a)交通信号控制：交通路口的交通信号控制系统是智慧交通管理的核心系统之一，主要功能是自动协调和控制交通信号灯的配时方案，减少车辆停车次数和降低环境污染。交通信号控制机应支持信号控制联网，并至少具备学习型和触发性两种调信号灯模式。

b)视频监控：视频监控包括高清球机、高清枪机、人脸枪机、测速卡口和电子警察等类型。高清球机和高清枪机约每90米布置一处，人脸枪机约每200米布置一处，位置可根据主要路口和人流汇集处进行调整，以保证视频采集的连续性和可寻迹。设备挂载高度分别为：人脸枪机3-3.5m，高清枪机5.5-8m，高清球机8m以上。

c)信息发布屏：采用小间距高亮度户外双面全彩LED显示屏，通过智能网关或交换机接入后端中台统一控制信息发布内容，具备远程集中管理、控制功能，展示政府公告、交通信息、气象监测信息和紧急情况及时预警等相关功能。信息发布屏主要布置在重要路口、交会路口、公交站台和人流密集区域，挂载高度宜在2.5-5.5m，不建议在主、次支路设置信息发布屏，以避免影响行车安全。

d)环境监测、气象监测：在智慧灯杆上挂载环境气象监测设备，将收集的数据统一接入智能网关，由网关汇聚上传至后端中台处理和分析。可以选择将相关数据通过信息发布屏或其他数据共享渠道分享道路的环境气象信息。气象监测设备在1-2km半径布置一个点位；水位监测设备在道路低洼处布置监测点位，气象监测设备挂置高度，温度传感监测设备安装在1.5m以上，风传感监测设备安装在8m以上。

e)公共广播、紧急呼叫：在重要路口、公交站台和人流密集区域，在智慧灯杆上挂载公共广播和集成紧急呼叫功能。公共广播实现政府信息、应急信息、公共信息等声音信息的快速传达，紧急呼叫为公共服务应急情况提供便利。

4.2传输网络子系统设计

网络传输层负责将前端感知层收集的数据、图片、视频实时传输到后端中台层。传输网络采用有线网络、无线网络、通信专用网络等多种传输方式，以确保数据传输的稳定性和实时性。优先采用环网的组网方式，将同一区域的前端感知节点通过局域网连接，接入控制机柜的光端机，再与三层交换机相连，最终传输到后端中台层。这样的组网方式可以确保网络的稳定性和可靠性，满足实时数据传输的需求。

4.3后端中台子系统设计

后端中台负责对前端挂载设备信息进行管理、控制、运维、预警、应用和分析。中台通过协议对接和统一转换，将信息化设备子系统集成到一个总平台上，实现远程集中管理、控制，并提供挂载设备运行状态的监控、查询、定位等功能；协助管理部门实时准确掌握现场情况，有效维护设备的安全运行【3】；为可租赁设备集中运营提供支撑功能，实现资产收益最大化；另外通过多场景智能应用服务，让交通、交警以及市政等部门监管业务变得更加智能化。后端中台具体硬件组成应根据实际情况具体设计。

5结论

智慧道路是信息通信技术在交通领域的应用典范，通过对前端感知层、网络传输层、后端中台层和智慧应用的整合设计，实现了道路交通的智能化、信息化管理。随着信息通信技术的不断发展，智慧道路将在缓解交通压力、提升公共安全、提高道路管理效率等方面发挥越来越重要的作用。

参考文献：

【1】交通运输部，《数字交通“十四五”发展规划》，2021-10-25

【2】人民共和国住房和城乡建设部，《城市道路照明设计标准（CJJ45-2015）》，2015-11-9

【3】广东省住房和城乡建设厅，《智慧灯杆技术规范》，2019-8-30