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高速公路物联网平台设计与应用

摘要：本文梳理了湖南省高速公路运营期信息化开展现状，介绍了湖南省高速公路物联

网平台的总体架构、业务架构、技术架构以及主要研发内容，以实现湖南省海量高速公路物

联网应用设备的统一接入与管理，实时数据亿级高并犮传输、存储与分发，粘结上层智慧应

用，助推湖南省高速公路信息化建设更上一个台阶。湖南省高速公路物联网平台在湖南省高

速公路桥隧坡的平安监测及数字化管养平台中得到了充沛验证，架构合理，技术先进，效果

良好。

关键词：异构感知；物联网平台；桥隧坡管养

目前，基于物联网技术的高速公路信息化应用系统的运行流程为：通过与物联网设备连

接，将采集到的数据传输至数据中心效劳器，再根据业务应用需求开发相应的数据维护、展

示与统计功能。这种系统架构在部分领域运行良好，但是从提升高速公路信息化建设整体水

平来看，这些独立的业务信息化架构存在下列问题：各业务系统根据各自的业务需求，局限

地只跟所关联的设备打交道；各个业务系统分属不同的系统集成开发商，各自开发关键的设

备连接管理组件，存在重复开发、重复投资的现象，而且水平各异，没有实现抽象整合与复

用；设备数据的交换与共享通过业务系统的数据共享接口来实现，增加了数据的传输与转换

链路，不利于数据的快速获取，信息的原始性、真实性也难以保证。目前的高速公路物联网

应用技术架构无法满足湖南省高速公路信息化应用开展需求，打造基于湖南省统一的高速公

路物联网平台的高效、绿色、安全、智慧的高速公路势在必行。

一、高速公路物联网平台架构

〔一〕总体架构结合传统物联网应用的３层架构，增加物联网平台层，高速公路物联网

应用的总体架构分为下列４个层次，如图１所示。感知层：主要为智能的物联网传感器、监

测器、检测器以及摄像机等设备。示例通过监控设备可以在线实时获取高速公路网络状态、

根底设施设备健康状态、道路运行状态以及外部环境状态等信息，如表所示。网络层：网络

传输层主要分为接入网和核心网两大类。接入网负责和感知网进行联系，将感知网的数据传

输到核心网中，所以接入网应该包含更多的接入方式以到达兼容，主要分为无线接入网和有

线接入网。核心网负责快速传递数据和信息。平台层：主要包括物联网网关和物联网管理云

平台两局部，负责所有设备的快速接入、设备数据的传输与同步、设备的可视化远程管理、

上层应用接入平台以及其他辅助的平安保证策略与平台、业务辅助分析平台等。物联网设备

和应用程序之间需由物联网平台建立互联互通的桥梁，不仅可以便捷地对物联网设备进行集

中管理和控制，而且可以缩短产品物联网化的开发周期。应用层：接入平台层的业务对应的

设备数据，撑持高速公路智慧化应用的挖掘，根据不同的业务需求研发对应的业务系统，实

现平台层的价值最大化。

〔二〕业务架构湖南省高速＾＞路联网管理一般采用如下３级管理体制。第一级：省级

控制中心。第二级：管理处罚中心，设在各管理处内。第三级：还贷性路段桥隧管理所／经

营性路段分中心，根据隧道级别及路段具体情况设ａ。根据高速公路实际管理情况，高速公

路物联网平台同样可以设置成分级管理，分为一级平台〔省级控制中心〕、二级平台〔管理

处罚中心〕以及三级平台〔路段分中心／桥隧管理所〕，同时也可以满足单个层次一个中心

的集中管理模式。各级物理网平台都具备物〔包括设备、系统、云平台以及第三方平台〕的

接入能力、物联网管理云平台的能力，同时根据物联网平台所在的级别规那么实现向与上级

物联网平台的数据同步与协调控制的功能，具体业务架构如图２所示。

〔三〕技术架构从上文的描述中可以看出高速公路物联网平台的定位：高速公路物联网

平台处于感知层与应用层之间，连接物联网应用设备与上层应用，与各种异构设备进行双向

通信获取同步数据，传递指令，同时提供开放的ＡＰＩ应用效劳接口，便于上层应用系统灵

活快速接入，起到承上启下的作用，是高速公路物联网应用的“战略要塞〞与“咽喉之地〞。

高速公路物联网平台的实现技术架构如图３所示。

二、主要研发内容

〔一＞根底设施规范管理平台〔ＩＭＰ〕根底设施规范管理平台〔Ｉｎｆｒａｓｔｒｕ

ｃｔｕｒｅＭａｎａｇｅｒＰｌａｔｆｏｒｍ，ＩＭＰ〕是指物联网平台中进行设备接入、

双向通信、设备管理、数据平安控制等方面的管理与控制需规定的数据格式、语义标准以及

传输协议等内容。ＩＭＰ是物联网平台中其他应用平台的根底撑持，是实现规范的数据采集、

传输、存储与分析的基石。

〔二〕物接入通信平台〔ＣＭＰ〕在高速公路机电设备领