本文依托兰州南绕城高速绿色公路建设，以物联网、大数据、云计算等先进的信息化技术为基础，构建基于物联网的低碳运营与出行服务系统。系统借助全程监控、信息采集等技术全面收集外场和附属场站的各项运营数据，依托系统整合处理形成融合路段限控导流、运营能耗及实时碳排放等的数据信息，一方面为道路运营者提供运营决策支持，另一方面可以通过路段可变信息板、广播、移动终端、网络等媒介向公众用户发布。

引言：绿色公路建设中的公众出行及低碳运营指示系统包括公路公众服务信息系统和低碳运行指示系统。公路公众服务信息系统面向公路管理者和公众信息服务的实际需求，主要为公众提供高速公路路况、气象、出行指南、公路养护、服务区信息、路径规划、地图、路政、运营等方面的信息；低碳运营指示系统主要为高速公路上的驾乘人员提供高速公路上通行车辆的平均时速、低碳车辆合理运行速度、当前高速公路的碳排放总量和断面交通量等低碳信息。

本文依托兰州南绕城高速绿色公路建设，设计绿色公路公众服务和低碳运营指示系统。

图1 总体架构图

1 系统总体架构

公路运营的核心目标和理想状态是安全通畅最大化和整体消耗最小化，其实现依赖于可靠技术平台上的运营保障方（管理者）和交通使用方（出行者）之间的相互配合。管理者将交通服务信息及时高效地提供给出行者、出行者快速理解所获信息并自觉做出正确响应，该互动循环越紧密，越利于实现最大化的高效低碳运营。

系统总体架构图如图1所示。

系统分为数据支撑层、数据资源层、应用系统层、发布层四个层次。

（1）数据支撑层：为不同数据中心的业主单位为数据来源提供保障；

（2）数据资源层：根据业务和数据种类不同，构建不同种类的主题数据库，存储相关的数据资源；

（3）应用系统层：以低碳运营指示系统和出行服务系统两个维度构建不同子系统，同时构建数据访问中间件；

（4）发布层：以不同发布终端为媒介，构建不同的发布应用，为公众用户提供多形式发布界面。

2 前端采集系统设计

前端数据采集通过收集部署在高速公路上的监控设备的实时数据，对高速公路状态进行全程监控检测。

前端采集系统分为两个处理层：

（1）感知层。通过在各施工关键耗能位置安装传感器，精确获取能源消耗量，转化为数字信号。根据感知数据不同，传感器具体表现为智能电表、智能油表、智能水表、智能温湿度表等等。根据现场实际情况及成本预算情况，可以采用全覆盖安装和抽样安装的方式进行。

（2）采集层。本层的作用是收集感知层各传感器的数字信号，并转化成统一格式，采用专用协议传输至数据云平台上。采集层的硬件设备包含有线接收、无线接收、有线发送、无线发送等几种不同的组合方式，从而保证不同应用场合下，传感器的数据都能获取并传送到云平台。

图2 路面状态检测器

图3 道路气象检测器

根据前端硬件不同，采集协议分为以下几种，如表1所示：

表1协议名称 说明 应用场景http协议 通用协议 字符命令传输Socket协议 自研专用协议 智能电表、水表等Sdk协议 通用设备封装，二次开发包 车流量检测，人流量检测

下面图4，表2为socket协议帧结构示例：

图4 协议帧结构

表2 帧结构字段解析?

3 云平台系统设计

云平台系统通过接收前端系统采集信息、整合交通运行信息和城市信息，向公众发布高速公路、路域相邻相关道路的相关信息，提供所在城镇的各类信息服务，通过多渠道提供全方位的信息查询，如道路交通、路况、交通事故、养护信息、旅游、住宿、餐饮等，关联高速公路信息，为公众提供线路的科学规划，提供合理出行建议，整合信息，挖掘数据，为公众提供高速导航以及导航线路中的实时路况、服务区、天气、诱导等相关信息服务，为公众提供快速定位服务，为等待救援的用户争取时间，并建立信息互动系统，为用户提供信息反馈互动渠道。主要发布相关能耗信息，使高速公路各运营管理部门了解其能耗水平，便于公众实时获取低碳运行信息。

数据中心建立数据处理、综合信息服务与低碳运营指示系统，汇总各种公路运行数据，如出行、阻断、交通量、车辆能耗监测、电力监测、碳排放总量等数据信息，并对多个来源的交通流、事件、低碳运营数据等交通信息进行处理和融合，形成统一格式的交通信息，实时向公众、运营管理者及上级管理机构发布。

文章来源：《兰州工业学院学报》 网址: http://www.lzgyxyxb.cn/qikandaodu/2021/0111/465.html

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