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一、項目背景

交通興，百業(yè)興。黨的十九大報告作出了“中國特色社會主義進入新時代”的重大判斷，明確了建設(shè)交通強國的重大戰(zhàn)略，賦予了交通運輸行業(yè)在新時代的新使命。

從第 一條完工投入使用的滬嘉高速公路開通運行到今天，經(jīng)過30年的不斷摸索與積累，國內(nèi)高速公路經(jīng)歷了從建設(shè)為主到運營為主的轉(zhuǎn)變，不斷面臨著社會經(jīng)濟發(fā)展的新要求和新挑戰(zhàn)，行業(yè)管理也面臨著從管理到服務(wù)轉(zhuǎn)變的客觀需求，高速公路運營則面臨著從可達、通達到安 全、高 效、暢行的挑戰(zhàn)。

根據(jù)交通運輸部發(fā)布的《2017年交通運輸行業(yè)發(fā)展統(tǒng)計公報》，截至2017年末，高速公路里程13.65萬公里。公安部交通管理局公布，截至2017年底，全國機動車保有量達3.10億輛，到2020年將增加到5億輛。如何在交通量不斷增加的條件下，解決路網(wǎng)容量與交通出行需求之間的動態(tài)容量矛盾，有效提升高速公路運行安 全、提高道路通行能力，已成為我國高速公路運行管理中面臨的一大難題。

二、高速公路運行安 全現(xiàn)存突出問題

高速公路相較中低等級公路而言，從建設(shè)初期，其智能化水平已較高，同期建設(shè)了通信、監(jiān)控、收費三大系統(tǒng)。視頻監(jiān)控系統(tǒng)的建設(shè)，在一段時期和一定程度上大大提高了高速公路運行監(jiān)測水平。但其存在的弊端也日益凸顯：

■  傳統(tǒng)的視頻事件檢測方式誤報率高：

◎ 在夜晚、眩光、雨、雪、濃霧、煙塵、火災(zāi)等惡劣環(huán)境條件下無法正常工作；

◎ 錯報、誤報和漏報的情況多有發(fā)生，存在“狼來了”現(xiàn)象。

■  指調(diào)系統(tǒng)異常事件識別的及時性較差：

◎ 異常事件的發(fā)現(xiàn)主要依靠巡查人員上報、交警上報、投訴電話等方式，系統(tǒng)缺乏對于異常事件主動識別上報，異常事件發(fā)現(xiàn)的及時性較低；

◎ 監(jiān)控中心的值守人員依靠人工看視頻的方式識別事件，易出現(xiàn)邏輯監(jiān)控盲區(qū)；

◎ 高速公路的巡邏車經(jīng)常是按預(yù)訂線路進行巡邏，存在巡邏空當，事故隱患發(fā)現(xiàn)及時性差。

■  高速（干線）公路缺乏精準交通監(jiān)測和控制系統(tǒng)

◎ “監(jiān)”應(yīng)該是對數(shù)據(jù)的監(jiān)測，包括：氣候數(shù)據(jù)，交通流數(shù)據(jù)，交通事件數(shù)據(jù)。

◎ “控”應(yīng)該是對交通流的控制，包括：主線可變限速控制，匝道入口控制，通道控制。

三、先進關(guān)鍵技術(shù)

通過精準感知的智能交通動態(tài)監(jiān)測及預(yù)警控制技術(shù)可以極大程度上提升駕駛環(huán)境的一致性。精 準的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)具體包括：

◆ 交通參數(shù)：交通量、交通密度、車流速度、占有率、堵塞度；

◆ 交通事件：慢行、擁堵、排隊、停車、逆行、事故、拋灑物；行人、動物闖入；

◆ 氣象參數(shù)：溫度、濕度、能見度，風向、風速，氣候狀況等；

◆ 道路參數(shù)：路面條件、線形條件等。

高速（干線）公路（隧道）運行安 全精準監(jiān)測系統(tǒng)，包括全向廣域毫米波地表監(jiān)測WSDR雷達傳感器、風向儀、風速儀、能見度傳感器、溫濕度氣壓傳感器、高清攝像機，以及路側(cè)的C-ITS車路通信裝置。

該系統(tǒng)首次將基于全向廣域毫米波雷達傳感器（簡稱“WSDR”雷達傳感器）的精準感知技術(shù)應(yīng)用于高速公路（隧道）的運行安 全動態(tài)監(jiān)測，大幅度提高了安 全風險事件識別的精度和實時性。系統(tǒng)通過毫米波雷達的精準路況感知、數(shù)據(jù)采集，結(jié)合后端軟硬件系統(tǒng)的實時分析，對高速公路（隧道）進行實時全 方位的智能運行安 全監(jiān)測、分析、事件檢測、事故預(yù)警、安 全防控，使管理人員在監(jiān)控中心對路段可能發(fā)生的運行安 全風險、特殊事件及現(xiàn)場人、車、路面散落物等信息自動識別，經(jīng)系統(tǒng)智能化的處理分析路況、事件后按照風險等級進行通過道路可變信息標志進行自動預(yù)警和自動交通管控，監(jiān)控人員可以按照應(yīng)急預(yù)案迅速進行應(yīng)急處置，提高綜合防范和安 全管理能力；同時結(jié)合道路預(yù)警系統(tǒng)，向車輛駕駛員提供精準實時的道路綜合信息及控制和誘導(dǎo)信息，極大程度上預(yù)防了二次事故和次生事故的發(fā)生，在降低事故率、提升道路通行能力的同時，增加路段的綜合社會經(jīng)濟收益。

（1）先進的交通運行動態(tài)大數(shù)據(jù)精準實時采集處理平臺

系統(tǒng)采用先進的大數(shù)據(jù)平臺，由前端傳感器使用調(diào)頻連續(xù)毫米波對路段運行環(huán)境進行每秒4Hz頻率的全景掃描感知，每次掃描形成80萬個包括經(jīng)緯度、方向角度、距離、速度及頻率的回波數(shù)據(jù)。單臺傳感器監(jiān)測距離長達1000米，全天候、全照度條件下工作，24小時全天掃描產(chǎn)生達10TB的海量數(shù)據(jù)，采用高級別的FPGA處理單元對每一個回波數(shù)據(jù)進行匯總、分層、分類、去除雜波、提取目標、計算合并，形成車輛、行人、動物、拋灑物目標的實時經(jīng)、緯度、速度、尺寸、方向角、方向角米、運行軌跡等精準數(shù)據(jù)，以及路段交通流量、平均速度、車道占有率等實時交通分析數(shù)據(jù)。系統(tǒng)同時支持海量數(shù)據(jù)存儲和計算，相比傳統(tǒng)的視頻監(jiān)控方案，不僅實現(xiàn)了交通運行動態(tài)的精準、實時、全數(shù)據(jù)采集、監(jiān)測，運行安 全風險的精準自動識別，更能支持內(nèi)部數(shù)據(jù)共享，支持事件的數(shù)字化回溯，真正實現(xiàn)了監(jiān)控平臺對路段運行安 全風險智能化、數(shù)字化的監(jiān)測與控制。

（2） 全天候交通全事件監(jiān)測、實時報警

交通事件數(shù)據(jù)處理服務(wù)器對路段運行動態(tài)數(shù)據(jù)進行進一步分析處理，智能化提取交通異常事件數(shù)據(jù)，輸出超速、低速、慢行、事故、擁堵、停車、逆行、U行、行人、動物、拋灑物等所有異于公路（隧道）正常運行狀態(tài)的異常事件，同時聲光形式產(chǎn)生系統(tǒng)報警，并形成標準xml數(shù)據(jù)格式發(fā)送給智能交通預(yù)警及綜合控制服務(wù)器。

系統(tǒng)以由用戶根據(jù)道路實際線性條件、管理需求、現(xiàn)場環(huán)境、氣候特點等條件，定制并集成所需其他數(shù)據(jù)，形成智能化、自動化的報警規(guī)則，來區(qū)分事故、超速、慢速、擁堵、停止、逆行、行人、動物闖入、道路拋灑物等事件，向管理者和用路者實時發(fā)出各類別報警信息。同時，系統(tǒng)仍可以根據(jù)用戶需求預(yù)先設(shè)置自定義規(guī)則，系統(tǒng)會對超出自定義參數(shù)的交通行為進行自動報警。并支持事件的數(shù)字化回溯、事件軌跡回放和歷史數(shù)據(jù)查詢。

（3）集成現(xiàn)有視頻監(jiān)控系統(tǒng)

系統(tǒng)的視頻集成模塊可以與現(xiàn)有路段的各類視頻監(jiān)控系統(tǒng)集成，在雷達檢測到異常事件時，能夠根據(jù)事件發(fā)生位置，自動調(diào)用距離事件位置附近的監(jiān)控攝像機或云臺攝像機指向事件發(fā)生位置，方便監(jiān)控人員及時對現(xiàn)場情況進行查看和確認，對異常事件進行跟蹤驗證，在極短時間內(nèi)進行應(yīng)急處置。

（4）隧道運行安 全風險預(yù)警及應(yīng)急引導(dǎo)逃生

系統(tǒng)可以對隧道運行安 全風險進行災(zāi)前預(yù)警。在發(fā)生火災(zāi)或危險貨物運輸車輛碰撞事故前，系統(tǒng)可以盡早監(jiān)測到車輛的緊急減速、故障停車、超速、碰撞等；在消防煙、溫傳感器或環(huán)境監(jiān)測傳感器未達啟動條件時，向管理者和用路者自動發(fā)出報警的同時，系統(tǒng)會跟蹤目標并自動調(diào)用攝像機供監(jiān)控人員進行跟蹤復(fù)核，并及時采取應(yīng)急處置措施。通過智能化的隧道運行安 全風險監(jiān)測，可實現(xiàn)火災(zāi)、危化品泄露、二次衍生事故等風險的災(zāi)前自動識別和預(yù)警。

系統(tǒng)與現(xiàn)有消防系統(tǒng)數(shù)據(jù)集成聯(lián)通后，雷達監(jiān)測功能可以穿透煙霧、爆燃、水噴淋等視覺不可見障礙，準確定位被困車輛、逃生人員的實時運行狀態(tài)，自動建立快速引導(dǎo)策略，打開逃生通道，通過聲光方式迅速引導(dǎo)逃生人員到附近的逃生通道，為事件處理和救援提供盡早的時間窗口，極大程度挽救生命，降低事故災(zāi)害的危害程度。

（5）實時智能風險預(yù)警及智能綜合自動管控

交通運行安 全風險預(yù)警及控制策略處理模塊將路段監(jiān)測數(shù)據(jù)匯總后，根據(jù)車流密度、速度、流量、各級風險事件結(jié)合其它傳感器數(shù)據(jù)，包括上游主線流量、匝道流量、道路氣候數(shù)據(jù)、環(huán)境數(shù)據(jù)、消防系統(tǒng)數(shù)據(jù)等，進行大數(shù)據(jù)綜合分析研判，構(gòu)建算法模型，自動制定優(yōu)化的控制策略，通過智能預(yù)警發(fā)布及綜合自動管控系統(tǒng)進行預(yù)警發(fā)布和綜合自動管控。為管理者實時預(yù)警的同時，將預(yù)警、誘導(dǎo)信息和控制指令自動發(fā)布于隧道入口、上游路段、匝道區(qū)段的可變信息標志及可變限速標志，對交通流速及交通流量進行有效調(diào)控及誘導(dǎo)。

通過一系列優(yōu)化的預(yù)警信息和管控指令，實現(xiàn)自動調(diào)整主線交通流平均速度、交通量及其他管控目標。減輕監(jiān)控及管理人員工作壓力的同時，可以大幅提升交通安 全風險智能化的自動識別、預(yù)警及防控能力，減少安 全隱患、降低事故發(fā)生率、減輕事故后果和群死群傷重特大交通事故、保障安 全生產(chǎn)及運輸，大大提高道路通行能力和通行效率，實現(xiàn)主線運行安 全風險管理智慧化的自動識別、自動預(yù)警、自動管控，為構(gòu)建現(xiàn)代交通運輸體系之安 全、高 效、綠色的智慧高速打下堅實基礎(chǔ)。

（6）數(shù)據(jù)存儲與數(shù)字化回溯

系統(tǒng)可自動記錄近三個月中，每個異常事件發(fā)生的實時相關(guān)數(shù)據(jù)、業(yè)務(wù)告警信息、業(yè)務(wù)日志及歷史事件實時軌跡。并可實現(xiàn)各管理層級分權(quán)限的自由調(diào)用查看。

能夠提供隧道交通流量的歷史數(shù)據(jù)查詢，可生成車流量的日、月、年報表。提供交通異常報警的歷史查詢。提供報表生成、打印功能。

（7）系統(tǒng)擴展及未來應(yīng)用

未來系統(tǒng)可以實現(xiàn)通過車路通信與自動駕駛車輛、車輛終端、駕駛員手持終端進行信息交互，實現(xiàn)車路協(xié)同與自動駕駛下的協(xié)同式智慧交通。

當前自動駕駛領(lǐng)域?qū)Α捌囋絹碓街悄埽仨氁脑旎A(chǔ)設(shè)施”已達成共識。現(xiàn)階段自動駕駛汽車需依賴于昂貴的激光雷達傳感器，如果每一輛車都配備一個激光雷達，每一輛車的成本就會增加幾十萬元；但把類似設(shè)備裝配在道路路側(cè)，過往車輛可共享路況數(shù)據(jù)，成本就會大大下降。

本系統(tǒng)安裝于路側(cè)，可將實時精準的交通流數(shù)據(jù)與車輛共享，在實現(xiàn)完 全的自動駕駛前，即可實現(xiàn)安 全、穩(wěn)定、可靠的交通流自動排隊系統(tǒng)。

四、與國內(nèi)外同類技術(shù)比較

表1全向廣域毫米波雷達與視頻事件檢測的比較

表2 全向廣域毫米波雷達運行安全監(jiān)測設(shè)備與視頻事件檢測設(shè)備維護保養(yǎng)的對比

表3  76-77GHz (FMCW)毫米波雷達與24GHz雷達對比 對比

五、公司簡介

禾源科技（股票代碼：OC871449）成立于2000年10月，國 家級高新技術(shù)企業(yè)。公司專注于智能交通及公共安 全技術(shù)研究及發(fā)展，公司近年來研究應(yīng)用的多項智能交通技術(shù)獲得多個國 家級協(xié)會獎項，獲得40余項專利及軟件著作權(quán)成果。禾源科技憑借近二十年的行業(yè)經(jīng)驗、國際化的視野，按照《交通運輸部交通運輸科技“十三五”規(guī)劃》要求，聚焦“四個交通”，學習研究國際先進技術(shù)、自主探索、自主研發(fā)針對信息化、安 全應(yīng)急的關(guān)鍵技術(shù)瓶頸，共性技術(shù)需求的方向和重點，圍繞我國現(xiàn)代交通運輸系統(tǒng)安 全中亟待解決的問題，推動提升我國智慧交通行業(yè)的發(fā)展水平，促進交通運輸科技進步與創(chuàng)新。

■ 榮譽證書

■ 產(chǎn)品檢測報告
2018年11月5日，國內(nèi)首臺“雷達交通事件及交通流檢測器” 通過國 家交通安 全設(shè)施質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心的產(chǎn)品檢測。經(jīng)檢測該傳感器具備低照度（黑夜）環(huán)境下事件檢測的功能；對停止、逆行、超速、慢行、擁堵、駛離等事件的有效測試范圍均達到1km，對行人事件的有效檢測范圍達到720m，對拋灑物事件的有效檢測范圍達到900m。

■ 中國公路學會科技成果評價
2018年9月25日，在山西晉陽高速應(yīng)用的“基于全向廣域毫米波雷達精準感知隧道運行安 全動態(tài)監(jiān)測及智能預(yù)警系統(tǒng)”通過了中國公路學會科技成果評價會評價，評價結(jié)論為研究成果總體上達到國際先進水平。依據(jù)《2017年全年度山西省高速交通事件數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析報告》結(jié)論，2015年、2016年、2017年牛王山隧道內(nèi)分別發(fā)生交通事故24起、35起、17起，自系統(tǒng)安裝后6個月內(nèi)，隧道只發(fā)生5起交通事故，牛王山隧道退出了易發(fā)生隧道事件的熱點路段名單，安 全運行的水平大幅提高。