智慧高速是体系重构、标准统一、联网联控、数据赋能的重要的机遇，也是企业向数字化转型的一个重要内容和挑战。
智慧高速主要在目前阶段解决的主要问题是增安全、提效率，满足快速便捷、安全出行的需求。对此，行业的认识整体上是一致的。由于前期智慧高速建设侧重于新技术的探索应用，与业务问题的结合多有不足，又造成了一些体验感和建设成效体现不强的问题。因此，在现有的实践里面多采用轻量化的思维开展若干典型场景的应用，逐渐探索智慧高速建设的实际效果。
在具体工程实践中，建设者都希望能够充分合理地确定建设的目标和应用场景，分类分级地确定建设内容和技术选型，把握好基础，补强和适度超前的节奏。但是也随之而来产生了零散化、碎片化现象，没有形成一个综合性系统性的建设模板。
因此，不少专家提醒要注意智慧高速里面存在的这种堆砌式、散装化发展问题。同时，伴随着诸多试点工程开展，大家也普遍认识到智慧高速建设是一个长期演进、持续迭代的过程，智慧化没有终点。
那么，自然而然，可以识别出两个需要解决的问题：
实际上，这两个问题都可以在智慧高速的规划与设计中找到相应的答案。
加强规划与统筹首先要将智慧高速和传统机电结合起来，将智慧高速与业务的信息化结合起来。
相比于传统机电收费、监控、通信三大内容，智慧高速增加了以激光雷达、毫米波雷达为主体的感知设备，新增了融合计算设备，新增了云控平台建设内容，部分建设车路协同的路段还增设了车端OBU和路端RSU。
同时，结合实际业务需求，少数项目适当对通信进行了改造，以提供高可靠、高可用、满足业务通信延时要求的通信链路服务。从建设内容的区分来看，智慧高速与传统机电的区分是明显的。
那么，如何有机统筹新增和传统建设内容，实现“智慧”的目标呢？
根据对智慧高速的理解，将其划分为业务层级（生命周期）、系统层级和智能特征三条逻辑主线，分别明确了具体的标准化需求、对象和范围。
∎ 业务层级（生命周期）是指其在高速公路设计、建设、运营、养护、服务等全过程中所处的具体阶段。
∎ 系统层级是指具体技术或应用在路网结构和组织管理体系中所对应的层级，如路网层、路段层、场站单元层等。
∎ 智能特征是指基于新一代信息技术使高速公路建管养运等不同场景具有的智能感知、智能决策、智能执行等能力，包括设施系统间的互联互通、数据资源的融合共享、深度的系统集成等，最终表现为“自感知”“自适应”“自学习”“自决策”“自执行”等典型特征。
智慧高速与传统机电的主要区别即体现在智能特征的维度上。
智慧高速同时具备了软件和机电的特点，而软件又在很大程度上实现了“智慧”所定义的目标。相对于传统机电中存在的信息孤岛和孤立系统，智慧高速更强调和关注系统和业务之间的跨接融合、联动，并以软件形式进行实现。
因此相对于传统机电来说，智慧高速建设对软件和信息化的要求更高，对集成能力的要求更高，具有很强的软硬件一体协同特点。
智慧高速的内容实际上是业务的智慧化。但由于相关技术还在探索，存在标准缺失、技术成熟度不高的问题。因此，智慧高速的建设不仅需要由业务驱动，还要重视技术风险。除车路协同外，智慧高速的建设中并没有出现新的业务形式。因此，需要妥善处理智慧高速所建设软件与高速公路已有业务软件之间的关系。
TOGAF（The Open Group Architecture Framework）理论是一种软件架构设计方法，其非常适用于跨系统的融合，很好的匹配了智慧高速的建设特点，是一种具体可行的实操工具。
根据TOGAF理论，基于战略分析、业务框架、数据体系架构、应用架构和技术架构，能够提供软件建设所需要的完整流程。
业务架构是跨系统的业务架构蓝图，应用架构、数据架构、技术架构是解决方案的不同方面。业务架构承接战略目标，指导和约束具体的实现方案。相关的过程和关系如下图1所示。
图1 TOGAF的逻辑思路（来源：温昱，《业务架构 应用架构 数据架构》，中国工信出版集团）
在智慧高速建设目标下，通过分析具体的业务内容形成相应的应用架构，进一步支撑到具体的信息系统的实现架构，包含数据架构以及技术架构，实现有对业务目标的有效支撑，从而形成一个环环相扣、逐层驱动、逐层支撑的有机结构（图2）。
图2 TOGAF的实施过程
结合三维的逻辑主线模型和TOGAF方法，可以进行具体的软件架构设计（在文本主要讨论业务架构和应用架构设计）。
首先，我们选择一个具体项目的建设目标。以行业比较关心的“全天候通行”为例，这一目标的优点是比较宏大，含义直白易于理解，能够起到纲举目张的作用。缺点在此不展开叙述。
从生命周期角度，“全天候通行”主要对应建管养运的运营阶段，进一步对应路网监测（管控）与调度处置业务和出行服务保障业务。
从系统层级角度，实现“全天候通行”需要来自路网、路段、收费站（隧道所）等各级的保障和管理支撑，涉及整个组织管理体系。
从智能特征角度，“全天候通行”需要多源融合的感知体系以克服传统视频感知手段的不足，需要在事故易发和恶劣天气高影响路段加强对行车微行为的感知和管理能力，需要具备对车辆和出行人员的即时提醒（信息服务）能力，需要实现由软件衔接、流程化（可配置或可按优先级执行）的感知、发布、诱导设施之间的协同和联动。
由此，可将“全天候通行”目标分解为感知、控制、发布等不同业务上的若干子目标，并针对性的研究和落实每个子目标的实现和保障方式。
系统层级对应了组织结构和不同层级的操作和使用用户，以及具体的业务功能和业务流程，规定了“谁”“干什么”以及“怎么干”。根据不同组织结构中的位置，每个单位具有相应的职责权限边界和业务流程。
由此，可识别出不同组织和岗位人员在软件体系中所处于的位置以及相应访问、处理权限，从而达到确定业务领域边界的目的。
区分业务领域边界，有利于实现边界内业务的“高内聚”以及不同业务边界之间的“低耦合”，从而降低软件实现的复杂度，并利于软件复用以持续沉淀业务能力，满足智慧高速持续迭代的需要。由此，我们可以得到由路网级软件、路段级软件、路侧及现场软件构成的一套互联互通、配合协同、共同完成“全天候通行”功能的支撑软件集（图3）。
图3 支撑全天候通行的软件集
在此基础上，可进一步梳理不同软件之间的功能、数据流向、业务依存关系以及对应的操作岗位和操作要求。尤其是结合智能特征的逻辑主线，面对不同的道路特点、天气特点，通过挖掘各细分场景识别具体对应的数据流和业务流程（对应应急处置预案），明晰不同的业务功能和业务数据要求和自动化、智能化需求。
而在路侧及现场软硬件层面，由于涉及多个新设备、新技术的应用，智慧高速与传统机电体现出较大程度的不同，更是需要用新的集成技术手段予以实现。由此形成了有别于传统机电的新集成技术，这就是另外一个非常值得探讨和研究的问题了。
按照本文所述思路，就实现了业务目标“全天候通行”到各子目标（感知精度、时效、控制要求、服务要求）再到各外场系统能力、设备布设、系统协同联动之间的层层推进、逐级落实的逻辑驱动，从而提高建设目标的可实现性和可落地性。
*张伟博士，智慧高速精英俱乐部会员
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