摘要：隨著中國經濟的發展，我國家用轎車數量呈幾何形態增長，但中國高速公路仍存在配套設施落后，智能化管理程度低，導致交通擁擠、交通事故頻發等問題，因而利用無線通信技術、車載互聯網技術及智能管理技術，設計一套完備可靠的高速公路安全預警系統，對提高高速公路使用效率、減少交通事故發生率，保障行車安全具有重要意義。本文基于中國高速公路發展現狀、中國車聯網現有技術水平設計提出高速公路安全預警系統。

　　關鍵詞：汽車物聯網；高速道路；安全預警系統

　　一、我國高速公路安全預警系統發展現狀

　　與普通公路相比，高速公路具有分隔行駛、全封閉、全立交、完備照明設施和交通管控系統，使得行車速度較快，因而其交通事故具有以下特點：重特大交通事故發生概率高，事故危害性大。2018年11月21日京昆高速公路山西平陽段太原方向發生多車先后相撞特大交通事故，造成17人死亡，37人受傷，56輛車輛受損。由于雨雪等天氣原因導致道路質量下降時，高速公路重大交通事故發生率會顯著增加；追尾事故多發，由于高速公路行車速度快，其制動距離會比普通公路長，追尾發生率遠高于普通公路；新手駕駛員更易發生事故，由于高速公路車況復雜且多變，新手駕駛員缺乏行車經驗更易驚慌而采取不當措施，因而更易發生事故，在各省份高速公路事故情況統計時發現有些地區發生事故的駕駛員駕齡不足3年的達50%以上。

　　二、基于車聯網的高速公路交通預警系統需求分析

　　用戶主體即產品或者服務的使用者，即基于車聯網的高速公路交通預警系統服務對象和使用者。交通預警系統的預警范圍包括道路狀況、交通運輸狀況、應急救援等，因而其用戶主體涉及多個部門，主要分為高速公路使用者、高速公路運營管理部門、政府相關機構和科研院所等。

　　1）高速公路使用者

　　高速公路的使用者主要包括客運和貨運兩大類。客運用戶按照路程遠近可以分為長途客運和短途客運，按照客運目的可以分為辦公出行、事務出行和觀光出行等，按照駕駛人員類別可以分為自駕出行和非自駕出行等。無論是客運出行還是貨運出行，對于高速公路交通安全預警系統都存在以下需求：雨雪天氣預警、路況預警、道路交通設施位置查詢（停車、加油站、休息區、車輛維修站、檢測場、高速出入口等）以及高速公路緊急救援等服務。

　　2）高速公路運營管理部門

　　高速公路管理部門包括救援搶險部門、交通管理部門、道路管理部門、交通事故救援中心等。救援搶險部門和交通事故救援中心需要獲取搶險位置、險情程度、最佳應急救援車輛出行路徑、搶險物資分布情況；交通管理部門需要獲取交通運輸全局及局部情況，并依據系統內資料生成多種交通管制或應急交通疏散調度方案和管制后道路預測情況；道路管理部門需要獲取高速公路實時路況信息，在發生經濟事件時獲取道路破壞程度和緊急維護、搶修、重建位置等信息；

　　三、功能需求

　　通過分析基于車聯網的高速公路交通預警系統的用戶主體，我們可以總結得出這一系統需具備的功能需求：動態交通信息采集；海量信息處理分析；信息傳輸和信息發布需求。高速公路安全預警系統通過車聯網內的車載單元和路側單元進行數據實時采集，并通過信息傳輸系統上傳至車聯網云端，以大數據技術進行海量信息處理，生成可視化分析和預測，并通過信息發布平臺將這一信息提供給高速公路使用者。

　　1）動態交通信息采集需求

　　動態交通信息采集系統是利用車載單元和靜態路側單元進行數據采集的，由于高速公路交通預警系統功能復雜，因而其數據采集需求量大、所涉范圍廣：采集動態交通數據以實時監測公路運行狀態；采集交通量、車速、車輛密度等數據，用于判定是否有交通事故或交通擁堵事件發生，并界定事故嚴重程度或擁堵等級，為交通事故救援和交通管制提供數據支撐；采集車輛自身數據，為車況不佳或存在安全隱患的車主提供預警；采集車輛運行數據，計算車程、車速和預期運行路線等，通過綜合和分析網內所有個人用戶數據，進行道路狀況預測并為其他出行者提供資訊。

　　2）海量交通信息處理需求

　　高速公路交通預警系統的核心是對大量實時動態交通信息進行深度挖掘處理，通過動態交通信息采集單元獲取海量的交通信息后，進行海量交通數據的存儲、快速提取、多來源交通數據的整合和數據共享等，并在此基礎上進行數據分析。

　　首先，信息處理系統需具備海量數據存儲的能力。我國高速公路具有公路總程長、線路密度大、使用群體數量龐大的特點，因而通過采集單元獲取的數據龐大，系統應具備大批量交通圖片、視頻和車輛數據的快速持久存儲能力；為實現系統各項功能，需要對數據進行提取分析，因而系統需具備快速海量數據提取功能，準確的獲取相關有用信息；交通信息的采集由車載傳感器和路側傳感器進行，因而車聯網中的數據往往由多源頭上傳，為保證預警系統分析結果的準確性和可靠性，需要將多源頭的數據進行整合處理以提高數據質量和計算精度。同時還應該滿足系統內各子單元間的數據共享和互聯互通功能；在數據存儲、整合和提取的基礎上，系統還應該滿足快速分析處理功能，在此可以運用新興的大數據挖掘和分析工具對數據進行可視化處理，從而為預警系統使用者提供精準可靠的信息和預測服務。

　　四、預警系統工作內容

　　高速公路安全預警系統是系統規劃、預警管理、信息通訊、計算機技術的一體化，旨在建立及時、全面、準確、高效的監測預防交通事故和應急救援系統。該系統通過實時監控出行天氣、道路條件和交通運行狀況，預防交通事故發生、改善交通堵塞狀況、提高道路負載能力，廣泛服務于汽車駕駛員、高速公路管理機構、緊急救援機構等。正如我們在上文所分析的，高速公路安全預警系統包括信息采集檢測系統、信息傳輸系統、信息處理系統和信息發布系統等幾大模塊進行工作。本章將詳細探討各模塊的工作內容。

　　1）信息監測系統

　　信息監測系統根據對常見的高速公路交通事故產生原因進行監測,對可能導致交通事故或存在交通安全隱患的信息進行收集監測。為了進行更好的監測，常常建立高速公路交通緊急事件監測網，用于發現緊急情況時加快信息傳遞。常見的檢測對象包括：

　　車輛檢測，車輛檢測內容包括車輛行駛方向、位置變化、行車速度等，這一檢測通過車載傳感器和路側傳感器協同完成，并利用計算機進行相關數據處理，不僅可以據此進行道路狀況分析還可以掌握個體車輛的行駛狀況，對危險駕駛車輛進行追蹤控制，從源頭減少道路交通事故的發生率；掌握故障車輛行駛狀況，進行高速公路道路緊急救助。并為后車預警提供相關數據支持，避免發生二次交通事故。

　　高速公路道路狀況監測，以實時數據分析對高速公路堵塞進行預警，當系統預判交通需求超過額定運載量時進行警示，從而提前進行交通疏導，避免出現大面積交通癱瘓狀況。

　　行車條件檢測，包括道路冰霜雨雪等氣象指標、道路濕度、能見度等路面指標以及橋梁和隧道等參數的檢測。當發生潛在的行車風險時及時進行交通預警，必要時可實行交通管制。

　　1）信息傳輸系統

　　高速公路信息傳輸系統主要是指車載傳感器和路側傳感器收集信息后進行的信息傳輸機制，其主要方式包括傳統統GPS和CDMA模式，以及光纜、寬帶、3G、4G網絡以及新興的無線傳輸通信Wifi方式。

　　參考文獻

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　　作者于志嬌

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