基于智慧交通的高速公路快速綜合應(yīng)急指揮調(diào)度系統(tǒng)研究

作者簡介：周永明（1979— ），工程師，研究方向：高速公路。

摘要：文章以智慧交通為研究背景，提出高速公路快速綜合應(yīng)急指揮調(diào)度系統(tǒng)研究，并通過仿真測試，驗證了該系統(tǒng)設(shè)計方案的可靠性。利用該系統(tǒng)可快速確定交通應(yīng)急事件具體位置，同時合理調(diào)度救援資源，為高速公路應(yīng)急救援工作提供便利。

關(guān)鍵詞：智慧交通;指揮調(diào)度;應(yīng)急救援

中國分類號：U412.36+6A501834

0 引言

為了給予廣大群眾一個安全的出行環(huán)境，需要構(gòu)建一套應(yīng)急指揮調(diào)度系統(tǒng)，并利用該系統(tǒng)快速發(fā)現(xiàn)交通安全事故，合理安排救援資源調(diào)度，從而達(dá)到爭取更多救援時間的目的[1]。目前，關(guān)于應(yīng)急指揮調(diào)度系統(tǒng)的研究較少，當(dāng)前研發(fā)出的系統(tǒng)定位精準(zhǔn)度存在較大提升空間，而采用固定角度拍攝方式采集信息，易導(dǎo)致信息不全面[2-3]。另外，大部分系統(tǒng)不支持向用戶手機發(fā)送公路狀況消息，限制了應(yīng)急指揮通信方式[4]。為了彌補這些不足，本文提出智慧交通開發(fā)思想，設(shè)計一套新的高速公路快速綜合應(yīng)急指揮調(diào)度系統(tǒng)。

1 系統(tǒng)總體設(shè)計

本系統(tǒng)選取北斗技術(shù)作為定位指揮工具，借助手機信息服務(wù)平臺，建立用戶手機與監(jiān)控現(xiàn)場的通信連接。另外，利用無人機拍攝現(xiàn)場圖像信息，拍攝無死角，可以根據(jù)監(jiān)控需求調(diào)整無人機的飛行高度和攝像頭角度[5]。如圖1所示為系統(tǒng)總體架構(gòu)。

該系統(tǒng)主要由監(jiān)控中心計算機、服務(wù)器、信號塔、用戶手機、無人機系統(tǒng)、北斗系統(tǒng)組成，利用無人機系統(tǒng)和北斗系統(tǒng)，采集高速公路車輛信息，將這些信息發(fā)送至系統(tǒng)服務(wù)器，再由服務(wù)器同時向監(jiān)控中心和用戶手機發(fā)送相關(guān)消息，從而大大提高了系統(tǒng)通信效率，為交通應(yīng)急指揮調(diào)度提供了便利條件。

2 系統(tǒng)功能模塊設(shè)計

2.1 無人機拍攝功能

本系統(tǒng)利用無人機作為公路交通現(xiàn)場狀況信息采集工具，利用該工具拍攝視頻和照片，作為交通應(yīng)急指揮調(diào)度參考依據(jù)。本系統(tǒng)應(yīng)用的無人機拍攝照片清晰度支持高清，可根據(jù)現(xiàn)場公路布設(shè)情況，調(diào)整無人機飛行高度和攝像頭拍攝角度，實時采集事件現(xiàn)場圖像信息。為了便于指揮調(diào)度和無人機拍攝的操控設(shè)置兩種模式，分別是手機通信指揮調(diào)度和監(jiān)控中心指揮調(diào)度。

（1）手機通信指揮調(diào)度。以用戶手機作為指揮調(diào)度工具，信息通過信號塔發(fā)送給用戶手機，指揮調(diào)度人員根據(jù)接收到的信息，查詢當(dāng)前救援資源空閑情況，就近調(diào)度，從而為現(xiàn)場事故處理爭取更多時間。一般情況下，手機通信調(diào)度配合監(jiān)控中心指揮調(diào)度，作為輔助工具，當(dāng)監(jiān)控中心尚未給出調(diào)度方案時，管理人員手機接收到信息后，第一時間設(shè)計調(diào)度方案[6]。

（2）監(jiān)控中心指揮調(diào)度。以調(diào)度中心計算機作為指揮調(diào)度工具，管理人員在計算機操作界面查看到信息后，根據(jù)資源閑置情況，結(jié)合現(xiàn)場具體狀況，合理調(diào)配救援和危險品處理資源。

所有調(diào)度工作都會上傳至管理中心，不會出現(xiàn)資源重復(fù)利用情況。監(jiān)控中心與手機同時操控，一旦調(diào)度命令下達(dá)，即刻實施，以此提高現(xiàn)場處理效率。

2.2 重點營運車輛感知與危險品監(jiān)測功能

該項功能具有針對性監(jiān)控作用，按照車輛類別和體積大小不同，篩選重點應(yīng)急監(jiān)控對象。本次開發(fā)的系統(tǒng)以貨車、客車作為重點監(jiān)測對象，對車輛危險品進(jìn)行重點排查。當(dāng)車輛通過安檢路段時，限定車輛通行道路，對于客車和貨車的通行道路，下調(diào)通行速度，為危險品監(jiān)測預(yù)留足夠時間。設(shè)備感知車輛后開始監(jiān)測，如果監(jiān)測到危險品，則立即向用戶手機和監(jiān)控中心發(fā)送消息[7]。

2.3 移動應(yīng)急指揮功能

本系統(tǒng)的移動應(yīng)急指揮功能開發(fā)，是對車輛進(jìn)行改造，實現(xiàn)指揮車與調(diào)度中心的通信連接，根據(jù)下達(dá)的調(diào)度任務(wù)，完成相關(guān)應(yīng)急工作。為了保證通信質(zhì)量，本系統(tǒng)對指揮調(diào)度車通訊傳輸方式進(jìn)行了設(shè)置，通過改造車輛結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)車輛與用戶手機、監(jiān)控中心的通信連接，從而做好應(yīng)急救援/應(yīng)急處理配合工作。根據(jù)調(diào)度要求，快速將資源運輸至現(xiàn)場，從而實現(xiàn)移動應(yīng)急指揮。本系統(tǒng)以小型車和中型客車作為指揮車，具體通信配備如下。

（1）中型客車通信配備：雙向2 M規(guī)格CSAT通信、5G公共移動網(wǎng)絡(luò)、衛(wèi)星定位、超短波通信、對空通信。

（2）小型車通信配備：5G公共移動網(wǎng)絡(luò)、衛(wèi)星定位、超短波通信。

2.4 救援養(yǎng)護(hù)車輛調(diào)度功能

本系統(tǒng)救援車輛接收到監(jiān)控中心或者用戶手機下達(dá)的救援/應(yīng)急處理命令以后，從北斗系統(tǒng)中獲取定位信息，從而確定被救援/應(yīng)急處理位置信息。根據(jù)實際情況，完成相關(guān)車輛調(diào)度和救援處理任務(wù)。如圖2所示為救援養(yǎng)護(hù)車輛調(diào)度子系統(tǒng)拓?fù)鋱D。

在圖2中，應(yīng)急救援車輛借助信號塔與監(jiān)控中心和其他管理人員用戶手機取得實時通信連接，將救援調(diào)度情況及時反饋給監(jiān)控中心和其他管理人員用戶手機。由于應(yīng)急事故存在變化特性，所以每一時段的變化，都會影響上一次應(yīng)急任務(wù)方案的作用發(fā)揮，不利于現(xiàn)場救援/應(yīng)急處理工作的開展。由此，本系統(tǒng)將此情況考慮在其中，在車輛調(diào)度子系統(tǒng)中添加了雙向通信功能，并將北斗系統(tǒng)直接與應(yīng)急救援車輛通信設(shè)備連接，直接為救援車輛提供相關(guān)定位信息，以便調(diào)度人員查詢。

3 系統(tǒng)軟件平臺開發(fā)

3.1 平臺主要功能

本系統(tǒng)利用北斗技術(shù)軟件開發(fā)工具，借助互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境，開發(fā)一套應(yīng)急指揮調(diào)度軟件平臺。為了給予用戶更多便利，本系統(tǒng)在定位救援位置的同時，增加了路況判斷、分流預(yù)案、應(yīng)急救援指揮、遠(yuǎn)程通信等功能。以下為系統(tǒng)軟件核心功能：

（1）路況判斷。利用數(shù)據(jù)庫創(chuàng)建路況類型，每一種路況對應(yīng)一套應(yīng)急調(diào)度方案。

（2）分流預(yù)案。為了加快應(yīng)急調(diào)度，按照案件情況不同，設(shè)計不同調(diào)度處理方案。對于數(shù)據(jù)庫不存在的案件，討論后生成調(diào)度方案。

（3）應(yīng)急救援指揮。當(dāng)系統(tǒng)監(jiān)測到現(xiàn)場需要應(yīng)急處理時，借助基站同時向用戶手機和監(jiān)控中心分別發(fā)送消息，以此提高事件處理效率。

（4）遠(yuǎn)程通信。本系統(tǒng)與手機APP對接，為調(diào)度工作開展提供了便利條件。為了保證信息時效性，每間隔10 s系統(tǒng)自動更新信息。如果用戶正在使用APP，支持手動立即更新。

3.2 平臺應(yīng)急聯(lián)動與處理

3.2.1 平臺應(yīng)急聯(lián)動指揮調(diào)度流程

（1）第一步：無人機系統(tǒng)將采集到的圖像信息發(fā)送給移動應(yīng)急指揮平臺，包括用戶手機和監(jiān)控中心。

（2）第二步：對視頻圖像進(jìn)行處理，確定準(zhǔn)確位置信息，同時對現(xiàn)場狀況進(jìn)行判斷，從中挖掘危險物品、安全事故等重要信息。

（3）第三步：監(jiān)控中心將篩選到的重要信息輸入調(diào)度軟件，查詢當(dāng)前救援資源空閑情況，根據(jù)事故位置信息進(jìn)行匹配，生成調(diào)度任務(wù)。

（4）第四步：將調(diào)度任務(wù)發(fā)送給匹配到的調(diào)度車輛，完成救援處理。

3.2.2 平臺應(yīng)急處理

平臺應(yīng)急處理功能的開發(fā)，主要是根據(jù)收集到的信息，下發(fā)應(yīng)急調(diào)度命令。按照設(shè)定的條件，判斷當(dāng)前應(yīng)急處理資源需求，而后利用北斗系統(tǒng)定位，找到定位周圍救援資源，就近下達(dá)資源調(diào)度命令。調(diào)度資源的分配對平臺應(yīng)急處理功效的發(fā)揮影響較大，所以必須保證資源調(diào)配合理性。本系統(tǒng)增加了資源分配檢驗功能，生成資源調(diào)度命令后，遍歷資源庫，檢驗當(dāng)前需要調(diào)度的資源是否處于空閑狀態(tài)，如果均處于空閑狀態(tài)，則下達(dá)調(diào)度命令，反之，重新匹配。

4 系統(tǒng)測試分析

本次測試主要對系統(tǒng)的交通事故定位/危險品定位精準(zhǔn)度、調(diào)度指揮中心接收信息時效性、用戶手機接收信息時效性、應(yīng)急救援資源調(diào)配合理性進(jìn)行測試。關(guān)于系統(tǒng)測試工作的開展，通過建立仿真測試環(huán)境，模擬不同高速公路突發(fā)狀況，測試系統(tǒng)應(yīng)急功能。如表1所示為系統(tǒng)功能測試結(jié)果。

由表1中的統(tǒng)計結(jié)果可知，本系統(tǒng)能夠較為精準(zhǔn)確定危險品和交通事故位置。以往定位精度在85%左右，本系統(tǒng)定位精度在94%左右，明顯地提升了定位精準(zhǔn)度。監(jiān)控指揮中心收到信息的時效性和用戶手機收到信息的時效性都很高，延時控制在0.05 s之內(nèi)，延時過短，可以忽略不計，由此能夠為應(yīng)急指揮調(diào)度提供時效性較高的現(xiàn)場狀況信息。從模擬結(jié)果來看，本系統(tǒng)有助于應(yīng)急指揮調(diào)度工作的開展，且應(yīng)急資源分配較為合理。

5 結(jié)語

本文建立在智慧交通時代背景下，圍繞高速公路突發(fā)事件/危險品運輸問題處理展開探究，選取無線通信技術(shù)、北斗定位技術(shù)、無人機拍攝技術(shù)作為系統(tǒng)開發(fā)核心技術(shù)，提出一種新的高速公路快速綜合應(yīng)急指揮調(diào)度系統(tǒng)。該系統(tǒng)利用無人機和相關(guān)輔助設(shè)備拍攝現(xiàn)場路況信息，作為應(yīng)急救援處理判斷依據(jù)，通過北斗系統(tǒng)定位，下達(dá)救援資源調(diào)度任務(wù)。仿真測試結(jié)果顯示，本系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確確定應(yīng)急處理位置，信息傳輸時效性較強，且能合理調(diào)配資源。

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