科技进步奖公示-基于物联网的山区高速公路运行状态监测与效率提升关键技术研究与应用

*、提名等级：科技进步*等奖

*、项目名称：基于物联网的山区****

*、提名者:****市交通局

*、项目简介：

山区高速公路具有典型的线形指标低、桥隧比高、气象环境复杂多变、应急救援困难等诸多特点,营运要求极高。同时由于路网状态监测能力不足和跨业务部门协同不佳，现有的管理手段已不能完全满足安全、畅通的需要，监管水平和运行效率亟待提升。本项目基于物联网技术研发的山区高速公路网运行状态监测与效率提升技术，突破物联网在公路交通领域应用的技术瓶颈，构建基于物联网技术的便捷高效、安全可靠的智能化路网管理和服务体系，实现了路网运行状态监控服务水平与效率的显著提升。

项目组在交通运输部重大科技专项的资助下，历时*年，通过大量理论研究、应用研发和集成、现场试验与验证、应用示范和工程实践，从技术与管理*方面系统地开展了公路网运行状态监测与效率提升技术研究，突破了公路网交通信息感知、传输、智能处理及发布等系列关键技术，构建了可测、可视、可控和可知的路网协同管理与主动服务平台。创新性成果如下：

*. 提出基于物联网的*体化山区公路网监管及服务顶层设计方案

首次提出基于物联网的集路网监管、运营、出行服务于*体的公路网监管及服务顶层设计方案，建立了以动态监测指标为主的公路网运行状态监测指标体系，形成了公路网运行状态感知、传输、处理及发布的成套技术要求和标准规范。结合物联网新技术应用对高速公路路网运营管理机制进行完善与优化，提出了物联网系统驱动的公路网多部门纵横协同联动机制，构建了应急联动指挥体系和工作模式，提高信息资源应用的规范性、及时性和准确性，增强路网相关管理部门、运营企业以及相关应急部门的协同联动能力。

*. 突破了山区公路网交通信息感知关键技术及设备适应性研究

针对交通气象、交通流、基础设施状态监测问题，提出了道路表面形态与激光光谱测量相结合的路面气象状态测量方法，构建了多组份复杂随机表面光学反射理论模型和雨雪环境下的激光散射模型，研发了具有自主知识产权的非接触式路面状况监测、激光能见度监测感知设备。针对边坡和桥梁等基础设施健康监测问题，提出了基于路基与边坡变形数据的作图法和点安全系数法的动态稳定性评价方法，开发了路基边坡安全状态监测预警系统和中小桥梁健康监测预警系统。

*. 突破了适应于山区高速公路网的交通信息采集与传输关键技术

针对山区高速公路感知设备采集信息的集中与传输问题，首次提出了基于***技术的多普勒频率估计与补偿方法和基于位置信息的切换算法，研发了******无线宽带传输设备。解决了复杂环境下信息传输的可靠性问题。

*. 研发了高速公路交通运行状态分析与协同管控技术

针对路网突发事件的影响评估和管控问题，首次建立了适用于复杂路网环境的包含流量、弯道、坡度、隧道、能见度因素的多模态交通异常状态判别模型；从时钟同步机制、子系统反馈机制和设备监测机制*个方面建立了交通异常事件在线检测可靠性运行保障机制；提出了交通需求预测与微观交通仿真技术相结合的路网交通事件影响范围预测方法；建立了跨区域、跨部门的路网交通应急协同联动控制机制与联动控制方案，并基于***分层松耦合技术架构的路网监管和反馈控制集成技术，研发了公路网运行状态评估预测及运行监管与反馈控制系统。建立了路网出行多级引导效果后评价指标体系，提出了基于模糊层次分析法的综合评价方法。

*. 研发了适应于山区路网的动态信息发布技术

针对路网信息的动态发布问题，研发了采用激光技术和光纤束耦合技术的高亮度光纤束可变情报板、基于手机信令切换定位技术的定向交通信息发布系统、车路通信模块和设备。解决了山区高速公路网动态信息实时发布问题。

研究成果获发明专利**项，出版学术专著*部，发表学术论文**篇，培养硕士和博士研究生**名。交通运输部组织的科技成果鉴定专家组认为“通过示范工程的实施表明，公路网运营管理水平和运行效率显著提高，成果总体达到国际先进水平”。

*、主要完成单位及创新推广贡献:

****高速公路集团有限公司：负责项目组织与需求分析，*体化山区公路网监管及服务顶层设计方案、山区公路网交通信息感知关键技术及设备适应性研究与山区高速公路网交通信息采集与传输关键技术研究，并提供配套建设资金****。

****大学：负责项目高速公路交通运行状态分析等关键技术攻关，承担应用基础研究、技术研发指导与实现。

****市交通局：负责项目需求分析与*体化山区公路网监管及服务顶层设计方案。

****首讯科技股份有限公司：负责协同管控技术、动态信息发布技术研发和项目示范工程建设与后期维护。

项目组在交通运输部重大科技专项的资助下，历时*年，通过大量理论研究、应用研发和集成、现场试验与验证、应用示范和工程实践，从技术与管理*方面系统地开展了公路网运行状态监测与效率提升技术研究与应用，突破了公路网交通信息感知、传输、智能处理及发布等系列关键技术，构建了可测、可视、可控和可知的路网协同管理与主动服务平台，取得了系统的技术成果。

项目的成果在****高速公路集成应用，提高了对示范路段运行状态信息获取和分析的技术水平，提升了路网突发事件主动发现和应急处置能力，有效提升了****示范路段的运行效率。其中，速度-流量关系同比平均综合提升*.**%，事件监测响应率同比平均综合提升**.**%，*条高速公路示范路段上下行的运行效率均同比平均综合提升约**%。显著降低了由拥堵、突发事件等导致的经济损失并降低公路网信息化建设成本，经济效益和综合效益显著。

*、主要知识产权证明目录:

*、主要完成人情况表

田世茂：第*完成人，高级政工师，工作单位/完成单位：****高速公路集团有限公司。在项目中负责项目组织与方案设计。在该项目研究中投入的工作量占本人总工作量的**%。对本项目主要创造性贡献包括：提出了基于物联网的集路网监管、运营、出行服务于*体的公路网监管及服务顶层设计方案。

许仁安：第*完成人，教授级高级工程师，工作单位：****市交通局，完成单位：****市交通局。在项目中负责项目组织与方案设计。在该项目研究中投入的工作量占本人总工作量的**%。负责项目成果示范应用的总体工作安排，统筹项目成果应用技术路线，参与项目实施方案的制定，对科研成果部署和应用进行总体支撑。

李关寿：第*完成人，教授级高级工程师，工作单位：****市交通局，完成单位：****市交通局。在项目中负责项目需求分析与示范工程实施技术指导。在该项目研究中投入的工作量占本人总工作量的**%。对本项目主要创造性贡献包括：负责项目成果应用示范各单位的总体协调工作，参与项目成果应用技术路线和方案的制定，对科研成果部署和应用进行总体支撑。

李海鹰：第*完成人，教授级高级工程师，工作单位/完成单位：****高速公路集团有限公司。在项目中负责方案设计与交通信息感知关键技术及设备适应性研究。在该项目研究中投入的工作量占本人总工作量的**%。对本项目主要创造性贡献包括：针对边坡桥梁等基础设施健康监测问题，提出了基于路基与边坡变形数据的作图法和点安全系数法的动态稳定性评价方法，开发了路基边坡安全状态监测预警系统和中小桥梁健康监测预警系统。

唐毅：第*完成人，教授级高级工程师，工作单位/完成单位：****高速公路集团有限公司。在项目中负责高速公路交通运行状态分析与协同管控技术攻关与研发。在该项目研究中投入的工作量占本人总工作量的**%。对本项目主要创造性贡献包括：基于***分层松耦合技术架构的路网监管和反馈控制集成技术，研发了公路网运行状态评估预测及运行监管与反馈控制系统。

蒙华：第*完成人，教授级高级工程师，工作单位：****市交通局，完成单位：****市交通局。在项目中负责高速公路运行效率评价指标的技术攻关与研发组织工作。在该项目研究中投入的工作量占本人总工作量的**%。对本项目主要创造性贡献包括：统筹考虑****信息化环境下的行业管理业务架构、协同关系，参与调整、优化业务流程和资源配置方案，参与项目成果示范应用的技术路线和方案制定、系统运行所需软硬件支撑条件的研究。

王卫平：第*完成人，教授级高级工程师，工作单位：工作单位/完成单位：****高速公路集团有限公司，在项目中负责在项目中负责高速公路交通运行状态分析与协同管控技术攻关与研发。在该项目研究中投入的工作量占本人总工作量的**%。对本项目主要创造性贡献包括：从时钟同步机制、子系统反馈机制和设备监测机制*个方面建立了交通异常事件在线检测可靠性运行保障机制。

孙棣华：第*完成人，教授，博士生导师，工作单位/完成单位：****大学。在项目中负责在项目中负责高速公路交通运行状态分析技术攻关与研发。在该项目研究中投入的工作量占本人总工作量的**%。对本项目主要创造性贡献包括：提出了交通需求预测与微观交通仿真技术相结合的路网交通事件影响范围预测方法；建立了路网出行多级引导效果后评价指标体系，提出了基于模糊层次分析法的综合评价方法。

陈平：第*完成人，副高级工程师，工作单位/完成单位：****高速公路集团有限公司。在项目中负责高速公路交通运行状态分析与协同管控技术攻关与研发。在该项目研究中投入的工作量占本人总工作量的**%。对本项目主要创造性贡献包括：基于***分层松耦合技术架构的路网监管和反馈控制集成技术研发与山区高速公路网交通信息采集与传输关键技术研发。

赵敏：第*完成人，副教授，工作单位/完成单位：****大学。在项目中负责在项目中负责高速公路交通运行状态分析技术攻关与研发。在该项目研究中投入的工作量占本人总工作量的**%。对本项目主要创造性贡献包括：针对路网突发事件的影响评估和管控问题，首次建立了适用于复杂路网环境的包含流量、弯道、坡度、隧道、能见度因素的多模态交通异常状态判别模型。

张强：第**完成人，教授级高级工程师，工作单位/完成单位：****高速公路集团有限公司。在项目中负责高速公路交通运行状态分析与协同管控技术攻关与研发。在该项目研究中投入的工作量占本人总工作量的**%。对本项目主要创造性贡献包括：基于***分层松耦合技术架构的路网监管和反馈控制集成技术研发与山区高速公路网交通信息采集与传输关键技术研发。

王荣斌：第**完成人，教授级高级工程师，工作单位/完成单位：****高速公路集团有限公司，在项目中负责高速公路交通运行状态分析与协同管控技术攻关与研发。在该项目研究中投入的工作量占本人总工作量的**%。对本项目主要创造性贡献包括：基于***分层松耦合技术架构的路网监管和反馈控制集成技术研发与适应山区路网的动态信息发布技术研发。

吴霄：第**完成人，副高级工程师，工作单位/完成单位：****首讯科技股份有限公司，在项目中负责在项目中负责示范工程实施与示范工程软件研发。在该项目研究中投入的工作量占本人总工作量的**%。对本项目主要创造性贡献包括：从时钟同步机制、子系统反馈机制和设备监测机制*个方面建立了交通异常事件在线检测可靠性运行保障机制，研发了公路网运行状态评估预测及运行监管与反馈控制系统。

郑林江：第**完成人，副教授，工作单位/完成单位：****大学。在项目中负责在项目中负责高速公路交通运行状态分析技术攻关与研发与示范工程软件研发。在该项目研究中投入的工作量占本人总工作量的**%。对本项目主要创造性贡献包括：提出了交通需求预测与微观交通仿真技术相结合的路网交通事件影响范围预测方法，建立了路网出行多级引导效果后评价指标体系，提出了基于模糊层次分析法的综合评价方法。

赵书丽：第**完成人，副高级工程师，工作单位/完成单位：****高速公路集团有限公司，在项目中负责在项目中负责示范工程软件研发与推广服务。在该项目研究中投入的工作量占本人总工作量的**%。对本项目主要创造性贡献包括：组织开展了时钟同步软件、高速公路运行监测智能化平台的软件研发相关工作，并在示范工程实施过程中承担研发软件的部署、应用推广等工作。