高速公路“数据大脑”发展思考.pdf

：年增刊（总第 期）丨中国交通信息化 高速公路“数据大脑”发展思考褚庆才（山东高速信息集团有限公司，山东济南）摘要：“交通强国”背景下，传统建设开始转型，打造规模化、集约化、一体化的“数据大脑”成为必然趋势。本文以山东高速在数据中心建设的实践和探索出发，结合当前的政策背景，基于对成本、规模、绿色、可持续发展的思考，对高速公路“数据大脑”的 发展态 势进行了探究，提出了“高速云”“交通云”的概念，旨在引发高速公路同仁思考，共同推动高速公路“数据大脑”健康发展。关键词：高速公路；数括中心；数字基础设施；新基建；致据大脑当前，随着国家交通 强国战略的大力推进，持续推动交通等传统基础设施 数字化转型及智能化升级，构建“泛在连接、高效协同、全域感知、智能融合、安全可信”的数 字基础设施体系，成为新型交通 基础 设施建设的当务之急。数据中心作为新基建的重要支撑和“大脑”，国家各部委、各地政府都在积极科学布局数据中心高水平建设，完善用地、用 电等激励措施，极力满足海量存储服务需求，提升、人工智能、物联网、区块链等应用场景支撑能力。高速公路行业作为国家交通基础设施建设的主力军，在数据中心“新基建”方面相比金融等 其他行业在标准、规模和灾备体系建设上都较为 落后，而且海量数 据没有被收 集利用，数据价值没有被充分挖掘，数据标准有待统一和规范。在“交通强国”的背景下，高速公路行业的数据中心规模化、集约化、一体化建设成为必然趋势，也必将驱动交通行业新一轮科技革命和产业变革。、智慧高速发展需求智慧高速的建设在全国乃 至全世界都是一条新赛道、新征程，网络化、数字化、智能化成为摸索前进的方向，这些都离不开数据中心底座的支撑。（一）网络化发展需求基础设施网、运输服务网、能源网与信息网络融合发展，构建泛在先进的高速公路网络，成为赋能智慧高速发展的基础。高速公路网络化尤其是物联化的发展，导致信息网络相当庞大且结构和通信协议复杂，高速公路信息网络又包含收费网、视频网以及综合网，还有目前正在实践和探索的量子加密通信网络，以及网络高带宽、低延迟、强安全的迫切需求，这些客观上都需要高速公路的“大脑”作为“神经中枢”，接收物联网终端这些“神经末梢”的感知信号，协调“边缘神经系统”，统一控制“全身神经”网络的高速信息交换和条件反射。（二）数字化发展需要数字化的开始和结束，整个生命周期都在数据中心。随 着高速公路业务数字化的快速发展，业务运行所需要 的高可靠、高弹性、高性能、高安全的基础环境成为刚需，客观上需要高标准的数据“大脑”保障业务系统的稳定安全运行。无论是产业数字化还是 数字 产业化，其核心都是数据。海量数据存储、数据釆集、数据治理、通过算法挖掘数据价值、融合数据共享，以及依托大数据研发应用的各种业务中台、服务中台，都需要有大容量的“数据大脑”作 为支撑。以山东省为例，山东省共有门架和收费站近 个，每日交易流水、车辆图片数千万，经估算，每年仅高速公路收费相关数据（交易流水、图片等）就超过，加上道路养护数据、道路视频、数字孪生及其他新业务数据、新路段数据，三年时间数据规模将超过 ，按照常用分布式存储三副 本机制，裸存储容量至少需要。高速公路车辆图片和视频等非结构化数据的价值目前还没有被充分挖掘，相信在未来几年，随着车路协同、自动驾驶在高速公路场景的应用尤其是人身安全方面的应用以及元宇宙技术的探索发展，高速公路海量的非结构化数据会成为有力支撑，“数据大脑”必将赋能数字化的高速发展。（三）智能化发展需要高速公路智能化是指高速公路在、大数据、物联网、人工智能和云计算等技术的支持下，通过数据融合和科技创新，具有的满足人们日益增长的安全出行等各种需求的属性。要实现智能化，就需要以数据为基础、算力为保障、容量为前提，智能化程度越高，越是需要超算力、大容量的数据中心作为底座。山东省率先走出了能感 知、敏思考、会表达的“髙智 商”路。年月日，由山东高速集团投资建设的京台高速泰安至枣庄段改扩建工程举行通车活动，该项目是我国首条全线开通的改扩建智慧高速，融合、大数据、物联网、北斗定位、人工综合 智能、云计算等新兴技术，重 点打造安全通行、车路协同、智慧服务区、智能养护和伴随式信息服务等功能，成为全国首个“省域级”智慧高速云控平台、全国里程最长的开放式车路协同试验路段。依托“智慧大脑”，司乘人员可以“一触即发”报警、救援信息，可迅速实现交警、路政、医院、消防等多方联动，有效缓解道路堵塞等问题。如今，济青、济潍等高速公路的智慧化建设拉开了帷幕，“全路段感 知、全天候通行、全过程管控”在进一步的探索和实践中。二、高速公路数据中心发展高速公路普遍面临一个问题，数据中心相对零散且建设标准较低，“老旧小散”情况非常严重，进而导致运营管理单位管理难度较大、整体运营成本较高且没有被有效利用。以省域情况来看，交通主管单位、各高速公路运营管理单位都建有自己的数据中心且规模较小，收费站、服务区往往都建有小型甚至微型数据中心，单个多达数百个，达不到专业标准且使用非专业精密空调、设备陈旧、消防措 施简陋等现象非常普遍。目前各地的高速公路视频上云是通过互联网传输的方式，同时也存在极大的网络安全隐患。随着“企业云”“政务云”“国资云”的建设推进，高速公路行业对数据中心进行资源整合优化，构建一体化、集约化、集群式数据中心布局，打造“高可靠、高性能、高算力、高安全、高柔性”的“高速云”甚至“交通云”势必成为趋势。（一）云边端一体化发展以省域为例，通过全省云边端优化升级和一体化协同，可以合理配置算力、存储等各种 资源，更好的服务于高速公路业务的发展。“云”侧，是顶层规划，建 设高标准的中大型数据中心，重点打造互为容灾的骨干节点，作为网络中枢、计算中心和数据存储中心，为业务提供核心支撑。由于图片、视频等非结构化数据量非常庞大，其历史数据可转储于“云”侧，该类数据的分析和价值挖掘目前还处在探索阶段，未来意义重大。绿色低碳、超可扩展、智能管控的高密度数据中心，未来可期。“边”侧，承担网络中继、辅助计算和临 时存储的作用。当前道路视频数据基本是存储在“边”侧小型或微型数据中心，由于磁盘录像机存储能 力有 限，很多的历史视频数据被擦除，带来了数据资产的流失，因 而有必要转储至“云”侧。另外，鉴于“边”侧 的数据中心多老旧脏乱，未来部署便捷、高效节能、一站式服务、无人化值守的机柜式数据中心、微模块化数据中心或将成为趋势，既提升了运行稳定性又减少了人力维护成本。“端”侧，主要承担数据的感知和收集作用。随着物联网标准的逐渐统一和智能化发展，未来的 边缘 计算在“端”侧即可实 现，比如摄像 头装配中央处理器（）、图形处理器（）以及人工智能技 术后，就不再简单地是高速公路的“眼睛”，或会成为“会说话”的岗哨。（二）集约化集群式发展数据中心的集约化建设，一是可以打破高速公路网络壁垒和数据孤岛，促进数据的循环畅通，有利于数据融合、开放 共享，賦能数字化建设和催生新业务场景；二是从国有资产方面可以降本增效，通过资源归集优化，减少重复建设进而降低资金投入，同时还可以降低管理和运营成本从国家层面而 言，需由交通运输部牵头，全国建设多个高速公路核心集群节点，构筑一朵“云”布局，灾备冗余、业务多活，收费、视频、结算、出行服务等高速公路业务全国一体化协同发展，既解决了“一张网”的问题，实现了算力协同、数据共享，同时也防范 了网络安全风险从省域层面而言，需由各省交通主管单位牵头，推动路方运营单位“各自为战”转变 为“聚雾成云”，整合全省资源，建设两到三个骨干节点作为“小云”，业务分布式集群部署，保障高效的网络交换能力、超敏捷算力、级数据承载力和强大的网络安全防护能力，实现“大网络”“大集中”“大安全”。汇聚高速公路收费网、视频网、综合网，便于省域结算、收费稽査、应急调度；全网北斗授时，为网络和业务系统提供全天候、全天时的精准统一时间，可实现计时计费标准化，有效保障信息系统运行安全，同时便于突发事件审计和回溯；统一互联网 出口，既可以充分利用互联网的下行速率，高效利用互联网宽带，又有利于资源归集、统一安全防护，降本增效、安全强化；山东高速集团数据中心的集约化建设走在了行业的前列，已规划建设级中型绿色数据中心，建筑面积 余平方米，建成后可容纳 余机架。对于建设交通数据总线，提高交通数据结构化率，构建交通大数据体系，实现交通数据治理和大数据挖掘分析、并行计算，满足海量高速数据的秒级分析需求等起着至关重要的支撑作用。在此基础上，提供基于大数据的视频融合、统计分析、智慧决策、路网智慧管理、智慧出行、统一应急指挥调度，构建集团路网相 关 产业协同发 展的生态系统，为公众提供一站式髙品质的出行服务，实现基于大数据的交通服务水平提升。省域高速公路数据“大脑”集约化效果简图如图所示。（三）规模化绿色发展规模化是绿色发 展的基础。根据的最新数据，截至年月，全球超大型数据中心总数增至个，处于世界领先地位的美国占据主要云和互联网数据中心站点的份额，而中国却不到。结合过去三年数据，超大规模数据中心的增长几乎呈直线增长，每个季度平均有个新数据中心上线。世界正在阔步前进，国内数据中心规模化的发展还有非常大的空间，交通行业、高速公路行业更需要奋力追赶。年增刊（总第 期）丨中国交通信息化 省域高速公路数据“大脑”集约化效杲简图随着“？”双碳行动 计划的推进实施，国家大力推进“东数西算”，各大电信运营商、阿里、腾讯、海兰信、百度 等 知名数据中心运营商都在向谷歌、亚马逊、微软、苹果看齐，努力建设低、低、低、清洁能源 的大型 超大型数据中心，低耗低碳、绿色节能、可再生储能等成为国 内外数据中心发展的趋势。数据中心如何更高的节能和储能，成 为世界关注的热点课题。据报道，年月一名微软员工脑洞大开，提出了将数据中心放在海底的想法，微软研究院非常 重 视。年月，微软数据中心沉入苏格兰奥克尼群岛海底，该数据中心利用 海水 的流动，以 潮 汐涡轮机完成潮汐能转换发电，同时海底环境直接可以完成热能交换充当空调系统，可再生能源发电 已经满足自给自足。近几年，国 内数据中心的 发展也非常迅猛。阿里云位于浙江千岛湖的数据中心，因地制宜采用常年恒定水温的深层湖水冷却，制冷能 耗节省超过八成；海兰信自主研发的海底数据中心釆用密封罐光电复 合缆 的方式将服务器部署到海 底，利用 海水做自然 冷源，值仅为，创下行业之最；百度云计算（阳泉）中心在传统节能模式 的基 础上，创新应用内置式锂电池机柜、市电高压直流离 线供电等多项绿色节能技术，最 大限度地利用 了资源，单模组年均达到。高速公路行业数据中心受限于地 域、业务现状、成本 等因素，规模 化 发 展 的基础上充分利用蒸 发冷凝、自然风冷、液冷、相变冷、高压直流等技术，结合模 块化建设、光伏 储能、热能回收、电力移峰填谷、封闭热通道或冷通道、全自动化楼 宇自控等举措以及日常的精细化管理，可以较 好的实现绿 色低碳发展。例 如，蒸发冷凝 就 是一个很好 的发展方向。蒸发冷凝 式 是换热效率最高的冷凝方式，其通 过充分利用冷媒和水 的显热交换，再充 分利用水的潜热蒸发以带走制 冷剂的 冷凝热。蒸发冷机组结 构上是将冷凝器和冷 却塔合二为一，省略了冷 却水从冷凝器 到冷却塔的传递阶段，蒸 发冷凝式高效能 源系统的年均能 效水平（系统 所提供冷 负荷除以该系统 所有用电设备耗电量），远超国家一级能效标准。蒸发冷凝空调机组要优于传统水冷和风冷空调机组，“节能、节水、节地、节材、节 时”。经实践测算，蒸 发冷凝空调机组比水冷式 空调机组节能 约，节省耗水 约，节 省设备占地面积约，节省冷 却塔、大功率水泵和冷却水系统耗材，节省施工用时约，比风冷式空调机组节能 约。二、结束语高速公路“数据大脑”的建设和发展任重而道远，安全的人，聪明的车，智慧的路，可靠的网，“人、车、路、网”深度融合、高效协同，这些都离不开“数据大脑”的运行支撑和指挥调度。由此，为了实现智慧高速的高质量健康发展，“大脑量、敏思考”的“云”需要尽早提上顶层规划和落地建设日程。责任编辑：崔雪 薇