摘要：随着高速公路建设的快速推进，我国大规模路网格局已经基本形成如何提升高速公路养护管理水平，发挥高速公路机电设备整体效能，满足人民群众安全便捷的出行要求，是高速公路运营管理面临的一个重要问题笔者在多年高速公路机电系统运维经验的基础上，结合物联网、移动互联网和大数据等信息技术，提出高速公路智慧运维解决方案，实现高速公路机电系统的智慧精准运维，可以大幅提高运维效率，降低运维成本，提升运维管理水平。
关键词：智慧高速；智慧运维；问题；设计流程
1人工智能在智慧高速中的技术介绍
人工智能是应用计算机的软硬件来模拟人类某些智能行为的基本理论、方法和技术，采用的主要工具是：搜索和优化、逻辑、不确定推理的概率法、分类和统计学习法、神经网络、深度前馈神经网络、深度递归神经网络、控制论。
1.1深度学习原理
传统的机器学习是一个级联串行结构，因此每一环节的处理结果对下一个级联的结果有影响，而每一个环节都有其各自独立的算法，由于算法各自独立，因此传统机器学习算法在处理问题时需要对各个环节进行优化，并通过组合优化方法在各个模块中选取最优的组合方式。在应用结果上的表现为时间长、准确性不高。
与传统机器学习相比，深度学习是将各个环节合成一个整体，再对整体进行训练和参数调整。目前深度学习的主要算法核心是卷积网络，其算法结构包括浅层特征、中层特征、分类器，每一层都是通过卷积方式进行卷积，最后得出特征对象。通过深度学习算法结构里的分类器，对目标进行识别和跟踪，这样目标检测的准确率和跟踪的稳定性都能够大幅度提高。
1.2深度学习算法应用
利用深度学习算法来对智慧高速视频监控系统的图像进行视频结构化信息提取和数据挖掘应用。
（1）视频结构化应用
视频或者图像数据，从前端传感器直接获得，是一种非结构化信息。只有在实现结构化处理之后，才能将其中有价值的数据进行直观、高效的保存、处理和应用。
视频结构化技术是深度学习算法里的一种人工智能应用，划分为3个步骤：目标检测、目标跟踪和目标属性特征提取。目标检测是从视频中提取出前景目标，然后识别出前景自标是否为有效目标（有效目标是指和检测目标有关的特征，如在高速公路上，人、车是有效目标，树叶、阴影、光线等是无效目标）。
目标跟踪是实现对锁定目标在场景中的持续跟踪，并从整个跟踪过程中获取一张高质量图片作为该目标的抓拍图片。
目标属性特征提取过程是对锁定目标的抓拍图片进行属性识别，分析并判断该目标的可视化特征属性，例如高速公路上，车辆的车型、颜色等是特征属性，高速公路有行人时，对行人的特征属性进行识别，如性别、年龄、穿着等。深度学习网络结构的特征提取和分类技术是目标属性特征提取过程的主要应用技术。
（2）大数据应用
大数据应用作为人工智能技术的应用基础，为人工智能分析预测、自主完善提供重要支撑。其包含海量数据管理、大规模分布式计算和数据挖掘三大部分，人工智能技术需要依赖海量数据管理进行管理和访问，才能应用长期积累的庞大知识库实现智能应用。
人工智能的核心应用是数据挖掘，利用深度学习算法自动学习并分析计算，探究数据资源中的规律和异常点，辅助用户更快、更准地找到有效的资源，进行风险预测和评估。
2我国智慧公路发展现状及存在的问题
2.1需求量大
当前，我国已经进入信息化高速发展阶段，对高速公路进行信息化管理已经成为必然趋势，高速公路智能化行业需求将迎来持续释放。随着我国高速公路智能化、信息化的大力建设，高速公路总里程的不断增加以及维护、升级改造的不断实施，预计，未来我国高速公路智能化行业市场规模将不断增大。
2.2核心技术不足
目前，智慧交通处于大规模建设阶段，如物联网技术与信息采集的融合、交通诱导、车辆身份识别、云计算与信息的处理、网络信息安全等关键核心技术还有待研发和突破。传感器、网络技术和建设成本与智能交通的要求还不能互相适应；智能交通产品和服务的用户满意度较低。
3中国智慧高速公路系统需求特征及用户服务域
（1）强调基于终端应用的总体架构
智能手机等移动智能终端已经普及，无线通信技术在整个智能交通系统中发挥着至关重要的作用。目前，利用 ETC 电子标签、基于移动终端的定位和信令数据获取动态交通运行信息，分析路网运行状态已成为重要手段。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆车辆终端化、智能化的发展，为未来信息获取、传递，甚至执行管控指令提供了重要基础。
（2）以开放和交互的智能化基础设施为用户提供交互共享平台
发达国家纷纷将无线通信网及路侧智能基站作为高速公路的基础设施，将车路交互平台，尤其是DSRC交互平台，作为基本服务提供给公路出行者是智慧高速公路的重要特征之一。
（3）引入 “互联网 + ”思维和运营模式
当前的高速公路机电系统运营很少引入市场化力量，除了通行费这一主要经济来源之外，并没有找到其他赢利点，建设智慧高速公路的目的之一就是要引入互联网思维，将高速公路及其智能化设施与用户出行和服务需求互联，在市场化环境中优化服务能力。
（4）重视空间技术对智慧高速公路提升作用
无人机等低空监控技术已经在多个领域体现出了无限的潜力，国内外普遍相信高精度定位、三维地理信息技术以及无人机等技术的应用将对 ITS 跨代发展提供有力支撑。智慧高速公路将运用低空监控技术有效提升全断面事件发现、现场状态获取以及救援监测能力。
3平台功能介绍
智慧运维管理平台的核心功能包括故障管理、移动巡检、事务管理、问题管理等，全方位开展运维工作，实现主动管理和精准化运维。
3.1故障管理
故障管理是运维工作中的重要组成部分，故障发生之后，可以通过移动APP、服务电话、远程访问WEB等方式，将故障第一时间上报系统。系统自动将故障单分配给运维工程师，在故障处理过程中，通过增加对设备的定位记录和GIS显示，使运维人员能够根据故障的位置、距离的远近、资源的分布，做好人员工单分派、外出路线的规划、备品备件准备、施工外协的申请和跟进等，使运维工作更加方便有序。故障处理之后，客户可以进行现场签字确认和事后微信评价，掌握故障处理过程，实现督查督办和在线反馈。
3.2移动巡检
巡检工作采用电子工单的模式，在APP上也实现了移动巡检操作。电子巡检工单中列明了设备巡检清单列表，保证所有设备都巡检到位。同时平台提供设备二维码决速巡检，巡检人员使用智慧运维APP外出巡检。可以通过设备扫码，确认登记运维人员真实到场.每扫码一个设备就自动调取显示该设备的巡检标准，方便巡检人员按标准巡检，并填写关键参数，确保巡检质量。巡检工单可根据不同的项目类型进行自定义设置。
3.3集中监控
通过监控大屏幕以可视化的方式集中掌握运维的状况，包括系统监控指数、设备运行状况、人员事件定位、资源分布情况等。通过健康状况和设备运行情况，可以实时了解系统性能，一旦出现问题，第一时间进行预警；通过人员定位、资源分布情况，可以智能分派工作任务，推荐工作路径。
3.4事务管理
事务管理为公司主动发起的事务性工作，通过事件监测、巡检管理、专项事务及值班管理等，全方位开展运维事务性工作，实现主动管理。
3.5问题管理
对于重大、普遍性的事件或者故障，可以升级为问题处理，进一步分析问题原因，找到改进方案，从根源上解决问题，可以通过问题管理，实现问题和需求的收集、分析及改进。
3.6费用管理
费用管理主要是对日常费用进行统一管理，在费用登记之后，提交公司审批和报销，系统结合合同管理的合同收益及设备管理的设备折旧，分析公司在运维管理中的成本支出和运维效益。
3.7设备管理
设备管理采用二维码作为唯一标识，对设备入库、出库、设备预警、故障分析、设备寿命分析、供方评价、设备更换、设备维修、设备报废等进行全程跟踪，实现设备全生命周期管理。平台对每一个设备建立标准的管理档案，记录其基本信息、管理信息及生命周期活动。同时针对设备关键管理和性能指标进行统计，包括设备寿命、故障率、周转率、维修次数、巡检结果等。
结语：综上所述，智慧高速的建设和运维是一个漫长的探索过程，随着大数据“互联网+”等新概念的提出和引入，智慧高速必须紧紧依托当前技术发展趋势，制定一套可持续可拓展的发展规划和理念，改进高速公路现有信息化的不足和缺失，完善高速公路信息化的标准规范，加强基础设施的研究和建设，方可满足日后技术发展、服务提高、管理提升等方面的需求。
参考文献：
[1]王笑京，杨文丽，杨蕴，等．智能交通领域无线通信技术新型应用场景［J］．长安大学学报：自然科学版，2015，40（S1）：17－20．
[2]张辉，庄文盛，杨永强，等．车路协同系统中的车辆精确定位方法研究［J］．公路交通科技，2017，34（5）：137.
论文作者:韩志刚
论文发表刊物:《基层建设》2018年第23期
论文发表时间:2018/9/11
标签：高速公路论文; 目标论文; 智慧论文; 设备论文; 特征论文; 算法论文; 深度论文; 《基层建设》2018年第23期论文;