G312线清水驿至傅家窑智慧公路智慧管控平台

　　一、总体介绍

　　(1)时代背景与政策驱动

　　在交通强国战略深入推进、数字经济蓬勃发展的时代浪潮下，交通运输行业正加速向数字化、智能化转型。《交通强国建设纲要》《数字交通发展规划纲要》等一系列政策文件的出台，明确将智慧交通建设列为国家战略重点，旨在构建功能完善、安全便捷、畅通高效、智慧绿色的现代高速公路路网。2022年3月，甘肃省交通运输厅紧跟国家战略步伐，印发《甘肃省智慧公路体系框架》《甘肃省智慧高速公路建设技术指南》，要求智慧高速公路建设从路段级、区域路网级、全域路网级三个层面实施，并划分智慧化等级，标志着甘肃省智慧公路建设进入落地实施关键阶段。清傅公路作为甘肃省首条一级智慧公路示范道路，肩负着落实政策要求、打造甘肃智慧交通标杆的重要使命，建设5G高速智慧管控平台成为顺应时代趋势、响应政策号召的必然选择。

　　(2)行业现状与核心问题

　　在交通强国战略纵深推进与西部大开发新格局构建的关键时期，甘肃省作为“一带一路”黄金通道与国家西部交通枢纽，其高速公路管理效能直接关系到区域经济循环效率与国家战略落地成效。然而，受西北内陆复杂地理环境与气候条件制约，甘肃高速公路管理正面临前所未有的系统性挑战。祁连山脉的高寒地质、黄土高原的沟壑纵横、河西走廊的广袤荒漠，不仅导致省域内高速公路多穿行于地质灾害高发区，冬季极寒气候引发的路面结冰、夏季强降雨诱发的泥石流等自然灾害频发，从交通强国建设的核心指标来看，目前甘肃省高速公路管理存在显著短板：

　　一是路网运行监测维度，受制于地形阻隔与技术壁垒，管理者难以构建全域、全时、全要素的交通感知网络，对交通流量突变、道路结构隐患等关键信息的捕捉能力不足，导致路网运行态势研判缺乏数据支撑，严重削弱交通拥堵治理与事故预防的前瞻性;

　　二是绿色低碳发展维度，面对全省高速公路里程长、车流量时空分布不均的现实，传统粗放式能源管理模式致使河西走廊等低流量路段的能源消耗居高不下，与国家“双碳”战略目标形成尖锐矛盾;

　　三是应急保障体系维度，偏远山区路段通信链路脆弱、多部门数据壁垒森严，使得灾害发生时信息传递链条断裂、救援资源调配效率低下，直接威胁人民生命财产安全与国家交通大动脉畅通。

　　(3)项目目标与平台价值

　　平台以贯彻落实《交通强国建设纲要》为根本遵循，深度融合“数据要素×交通”创新理念，锚定构建“安全、便捷、高效、绿色、经济”现代化综合交通体系的战略目标，项目聚焦安全、便捷、高效、绿色四大核心场景，从需求侧和供给侧双管齐下，重点破解路网运行状态不确定、运营能耗成本高、整体运行效率低、异常应急响应慢等行业共性难题。依托数据要素构建全域交通智慧服务体系，实现“应急响应自决策、运行状态自感知、动态诱导自适应、能源管理自平衡”的目标，将数据要素贯穿于交通管理的各个环节，实现数据的高效流转与价值最大化，为行业解决实际问题提供可复制、可推广的智慧公路数据驱动解决方案。

　　二、主要做法

　　(1)锚定智慧交通目标，擘画多元应用场景

　　本项目建成了“1+1+3+4”的智慧公路路段级智慧管控平台体系，即以“全要素感知+多元融合通信”为数字化基础条件，以集“业务中台、数据中台、技术中台”三位一体的智慧大脑为核心能力中枢，构建“安全、便捷、高效、绿色”四维应用场景，如图1所示。

　　
图1“1+1+3+4”架构设计

　　“1”：1套全要素感知体系，实现公路主体及附属设施监测、交通运行状态监测和公路气象环境监测、多源数据接入等;

　　“1”：1套“光纤专网+4G/5G+物联网+北斗+电子政务内/外网”的多元融合通信体系，构建“空天地一体、全要素互联、全场景覆盖”的立体化通信网络;

　　“3”：基于“业务中台+数据中台+技术中台”的智慧大脑，激活数据治理、数据融合与业务协同的核心能力中枢;

　　“4”：聚焦“安全、便捷、高效、绿色”四大核心需求，打造可复制的智慧公路应用矩阵。

　　(2)确立技术升级总纲，构建智能应用蓝图

　　清傅公路路段级智慧管控平台构建“基础设施韧性支撑—平台智能中枢驱动—多元智慧应用深化—特色化创新拓展”四位一体的体系架构，如图1所示，数据中心私有部署的虚拟化/容器集群架构采用标准的“IaaS—PaaS—SaaS”三层架构，IaaS层重点打造基础设施即服务底座;PaaS层构建业务、数据、技术中台形成智能中枢;SaaS层落地安全应急、运行感知、动态诱导、绿色能源四大智慧应用场景，实现从基础设施到应用服务的全链条智能化升级。

　　(3)贯通数据业务脉络，构建智慧服务新局

　　以路侧全要素感知设备数字化为基础，通过多模态数字化终端设备全域采集公路基础设施运行状态、交通运行动态、气象环境状态等核心数据，并横向对接甘肃省交通云数据中心、高德等第三方外源数据平台，形成“内源自采集+外源互补充”的数据汇聚格局。其中，数据经统一编码规范与标准化接口协议进行集约化治理，通过清洗降噪、分类建模及数据中台多源融合技术，构建覆盖设备管理、事件监测、车流动态等领域的基础库、主题库与专题库，实现数据从碎片化到资产化的跃升，形成“数据横向融通、业务纵向贯通”的全域协同格局。

　　三、已有成效

　　(1)夯实基础设施即服务(IaaS)，打造了适配环境韧性支撑底座。

　　一是建设计算资源池：以“全栈赋能、智能演进”为设计理念，构建了支撑千万级交通数据实时处理与复杂算法运行的高性能基础设施。系统配备44台企业级计算节点，形成包含1363vCPU计算内核、28块高性能GPU加速单元及8000G高速内存的异构计算集群;虚拟化平台采用基于Docker+Kubernetes的容器平台作为技术中台的基础，已形成“资源池化-弹性调度-敏捷部署”的新一代算力管理模式。

　　二是建设存储资源池：存储体系“全闪存+机械硬盘”混合分布式架构，配置425T高性能全闪存储实现毫秒级数据响应，叠加384T大容量机械硬盘存储资源，满足交通流数据、低空巡检影像、气象数据等多源异构数据的海量存储与快速调用需求，保障数据零丢失，同时，基于自然语言处理、机器学习算法等技术将非结构数据有效转换为结构数据，实现存储资源的优化节约。

　　三是建设网络资源池：构建“光纤专网+4G/5G+V2X”多元融合通信体系，构建光纤专网骨干通信通道，通过双环冗余架构实现高带宽、低时延传输，保障核心业务数据确定性承载，实现全场景覆盖、全业务保障，为实现智能驾驶、车路协同等应用场景提供通信基石。

　　四是建设安全资源池：集成防火墙、入侵检测系统，针对智慧公路关键系统强化网络安全防护，抵御分布式拒绝服务攻击及数据泄漏风险，符合等保要求。

　　(2)深化平台即服务(PaaS)，构建了数据驱动核心能力。

　　一是建设业务中台：深度融合人工智能、大数据、云计算等前沿技术，构建起“标准化模板筑基、智能化适配增效”的双轮驱动创新体系。通过实现业务与算法全生命周期的统一管理与智能监测，打造涵盖服务开放、精准服务管理、高效算法管理、智能运行管理的一体化功能矩阵，主要包括交通仿真模型、交通知识学习、交通需求分析、交通安全维持和交通异常检测等内容，为各业务板块的算法下沉、服务编排、服务运行提供支撑。

　　二是建设数据中台：清傅路云控平台数据中台在交通强国战略驱动下，本项目数据中台作为智慧公路“数字神经中枢”，负责处理感知层上传的数据，构建“原生感知+外部补充”的全维度数据采集体系，接入8大类1021台感知设备采集道路基础数据，并通过图商、互联网、省数据中心等渠道补充数据;通过数据清洗、分类建模等手段，构建“设备、事件、车流量三大主题库”和“数据处理分析、数据统计、信息服务、智慧隧道四大专题库”的专业化数据治理架构，实现全量数据的清洗率与目录覆盖;同时通过标准化接口，为多场景应用提供精准数据支持，形成《清傅公路智慧管控中心接口文档》，契合甘肃交通转型需求。

　　三是建设技术中台：聚焦核心技术整合与能力输出，构建“智能分析、数字孪生、泛在互联、安全可信”的立体化技术支撑体系，通过人工智能实现交通态势智能研判与异常事件快速识别，依托BIM/GIS/高清地图融合构建全要素数字化孪生底座，借助物联控制技术实现交通设施实时互联与智能调控，运用国密加密技术保障数据安全与设备可信接入。平台同时提供高效的资源调度与开发工具，支持系统快速迭代与业务敏捷部署，形成覆盖“数据感知-智能决策-设备控制-安全防护”的全链条技术能力，为智慧高速复杂业务场景提供底层技术赋能，推动交通基础设施向数字化、智能化、安全化深度演进。

　　(3)深化智慧场景应用，树立了行业创新示范标杆。

　　一是安全-应急响应自决策，构建全时域、全空间的异常事件监测体系，包含但不限于以下内容：

　　应急指挥调度系统：构建覆盖涵盖事故指挥调度、气象预警接入、应急资源管理等综合体系，优化跨区域协同与资源快速调配机制，确保在突发事件中实现高效响应，为韧性工程与平安中国战略提供核心支撑。

　　视频监控平台：以清傅路业务场景为核心的视频监控平台及全域感知网络已全面构建，针对清傅路沿线隧道群、桥梁、长下坡等复杂路段，以及冬春季节多团雾、沙尘等恶劣天气特点，实现重点区域动态巡查、异常事件秒级预警、历史数据追溯取证等功能，极大提升了清傅路交通管理的安全性与高效性，成为甘肃智慧公路建设中保障道路安全畅通的关键利器。

　　桥梁健康监测平台：契合甘肃交通发展实际需求，在甘肃复杂地质与气候环境交织的背景下，针对清傅路桥梁穿越黄土高原沟壑区、面临强风沙侵蚀与季节性冻融等挑战，结合甘肃省复杂地质气候环境，构建覆盖桥梁主体结构、附属设施及环境荷载的立体监测体系，平台搭载AI驱动的数字孪生引擎，提升监测效率，为清傅路安全运行筑牢“数字护城河”。

　　高边坡监测平台：依托AI引擎，深度耦合地质条件与环境荷载数据，构建全域动态监测网络，实现“事前-事中-事后”全周期智能管控，大幅提升灾害响应效率，显著降低人员伤亡与经济损失，构筑地质灾害免疫屏障，护航清傅路工程建设与民生安全。

　　二是便捷-运行状态自感知，依托物联网、传感器网络与遥感技术，实现对高速公路全要素、全周期运行状态的精准映射与实时洞察，包含但不限于以下内容：

　　智慧服务区：紧密围绕甘肃旅游大省定位与交通服务升级需求，以新型技术赋能服务区运营。服务区管理模块、智能停车管理及诱导模块、视频分析算法模块、车辆管理模块、广播管理模块、充电桩管理模块及信息发布模块等模块，为服务区精细化运营奠定全域感知与智能决策基础，有效提升管理效率与服务质量，助力甘肃打造“交通+旅游”智慧服务样板。

　　智慧隧道：针对甘肃地形复杂、隧道众多的交通现状，G312线清水驿至傅家窑智慧公路项目的智慧隧道，实现了流量实时监测、全链条防控，以全要素数字化保障体系攻克管理难题，为甘肃隧道智慧化管理立标打样，赋能交通网络提效升级，强化甘肃“一带一路”交通枢纽地位。

　　信息发布服务：综合互联网信息服务、路况信息服务、预测预警服务及信息查询等模块，构建起多维度、全渠道的信息服务网络，精准满足公众对交通信息的获取需求，确保紧急交通信息的快速覆盖与广泛传播。

　　三是高效-动态诱导自适应，以“人-车-路-环境”协同共融为核心，构建“感知-决策-执行”闭环的动态诱导系统，打造“效率最优、体验最佳、安全最牢”的智慧通行生态：

　　管控平台：以“端-边-云-智”四维融合架构重构基础设施管控范式，打造覆盖感知层、传输层、决策层、执行层的立体化管控网络，突破传统管控平台“数据孤岛化、决策经验化、响应延迟化”三大桎梏，驱动行业从“人工经验驱动”向“数据智能驱动”的范式跃迁。

　　资产数字化：通过高精度三维建模技术，将构造物、交安设施、物联网设备等核心资产进行数字化孪生，构建起覆盖全路段的数字资产地图，不仅以动态三维模型直观呈现资产空间分布，更实现资产数量的实时精准统计与智能分析，有效解决了传统管理模式下资产底数不清、空间定位模糊、运维效率低下等难题，为甘肃智慧公路实现精细化资产管理、科学化运维决策提供数据支撑。

　　四是绿色-能源管理自平衡，以“双碳”为引领，深度融合交通基础设施与能源系统，实现隧道内光环境与通风系统的动态自适应调节。

　　照明自动调光系统：融合AI算法与物联网技术，动态感知车流量及光照强度，实现照明亮度智能调节，夜间节能率提高，兼顾安全与能效，打造会呼吸的智慧照明。

　　风机自动启停系统：在隧道内外部署高精度环境传感器，实时监测沙尘浓度、风速风向、温度湿度等数据，结合甘肃冬春季节风沙肆虐易造成隧道内积尘、影响能见度，以及夏季高温需加强通风的特点，运用AI算法精准判断风机启停与转速。