文/《中国交通信息化》记者 户利华
从中国芯片突围战到信创产业生态建设加速，从党政信创走深向实到行业信创持续发力，面对变乱交织的国际形势和徐徐落下的科技铁幕，交通产业信创的号角已经全面吹响。在信创化与数字化并道而驰的背景下，当前已有十多个省市的高速公路信创项目实施落地，但在产业发展、技术支撑、安全防护等方面仍然面临新的挑战。本文结合由《中国公路》杂志社主办、《中国交通信息化》杂志承办的2024交通行业信息技术创新国产化改造关键技术研讨会上诸位行业专家的观点，对当前高速公路信创改造的发展与实践进行探讨。
从行业布局到产业建设 信创步入深水区
长期以来，我国信息化领域对海外产品的依赖度较高，众多核心软硬件受制于国外厂商，网信安全、高端技术“卡脖子”事件频发。为此，国家发布了一系列指导性政策措施推动信创产业发展，《“十四五”软件和信息技术服务业发展规划》《关于科技创新驱动加快建设交通强国的意见》等均将科技自立自强、关键核心技术攻坚、数字技术创新摆在重要位置。
当前我国信创替换按照“2+8+N”节奏稳步推进，但不同行业应用程度并不一致：党政最先进行信创化，目前党政领域电子公文信创替换已经基本完成；在八大行业中，金融信创替换节奏最快并已跻身第一梯队，电信、电力行业信创替换节奏开始加快；交通行业处于第二梯队，应用较多，生态尚不完善，仍需要大量适配工作和进一步推进。
在产业链方面，伴随着信创相关政策陆续出台，当前我国信创产业基本框架已经建立，包括硬件方面（如CPU芯片、服务器等）、软件方面（如操作系统、数据库、中间件等）、上层应用方面（如办公软件、ERP等）、信息安全方面（如边界安全产品、终端安全产品等）。其中，芯片、整机、操作系统、数据库、中间件是最重要的产业链环节。
作为保障国民经济快速稳定发展的重要支撑，“信创+交通”已经成为实现交通强国战略目标的重要举措之一。在政策与技术的双轮驱动下，当前交通信创产业呈现蓬勃发展趋势，尤其在高速公路领域，多个省市进行了高速公路信创项目的建设落地，例如江苏南京绕越高速东善桥收费站、浙江高速公路骨干通信网升级改造项目、陕西西镇高速公路收费站、宁夏定武高速公路孟家湾收费站、山东济南至青岛中线高速公路杭山东智慧隧道等，不仅提升了高速公路的运营效率，也为信创技术的应用提供了实践经验。
从收费系统到隧道系统 找准场景切入点
信创作为国家重要的战略布局方向，已经迎来发展的关键时期。当前在高速公路信创改造过程中，收费系统、隧道系统等重点场景值得关注，这些场景不仅关乎高速公路的日常运营，而且直接影响到道路安全、通行效率及用户体验。
■收费系统
高速公路收费系统作为高速公路行业的核心，是高速公路信创发展的重中之重。福建省高速公路信息科技有限公司副总经理王阳生表示，目前基于现有国产化硬件支撑及国产化软件应用的高速公路收费系统，可以保证系统核心设备及应用的国产化升级改造，实现收费系统的自主可控。据介绍，在CPU方面，目前已有基于飞腾、麒麟、鲲鹏等国产化CPU打造的国产化收费系统；在操作系统方面，麒麟、红帽、UOS等主流国产操作系统开始在收费系统上试点应用；在收费软件方面，目前国产收费软件等业务软件较为成熟，但仍需加强适配国产化操作系统；在工控机与服务器方面，搭载国产处理器，融合国产操作系统与国产软件的工控机、服务器可满足场景要求；在外部设备方面，栏杆机、读写器、车检器等相对国产化居多。
在信创热潮下，多地积极推动收费系统国产化的推广应用，例如“基于信创的新一代标准化高速公路收费系统”兼容适配多个主流国产CPU、国产操作系统和整机设备等相关软硬件，以路网现实需求为出发点，为云收费、自由流和少人化、无人化收费场景提供了完整的收费系统信创产品和解决方案，并进行了落地应用实践。
■隧道系统
在隧道数字化建设中，PLC控制系统是保证隧道安全高效运营的核心基础装备，但目前基本采用进口产品。如果PLC控制系统出现问题，整个高速公路隧道控制系统就会受到严重影响。
不过随着科技的不断进步，高速公路隧道监控系统正在积极进行智能化革新。例如，济南至青岛中线高速公路杭山东智慧隧道项目与贵州省余安高速公路香炉山隧道项目，均摒弃了对传统PLC的依赖，转而采用基于开源鸿蒙技术底座研发的在鸿控制器，实现了对隧道内环境参数与机电设备运行状态的实时采集与智能控制。这种创新不仅提升了隧道运营的效率与安全，还彰显了我国在信息技术创新与自主可控方面的决心与实力。
从设施评估到代码适配 把握实施关键点
信创改造是一个深入实施的过程，重庆高速公路集团有限公司科技信息部主管蔡加发表示，应先从基础环节替换再到应用环节替换，应用环节先替换办公系统，再替换经营管理和生产运营等业务系统，业务系统则先替换非核心系统再替换核心系统。根据实践经验，信创改造工作的实施要点主要包括基础设施评估、系统软件评估、产品选型、代码适配与重构、功能验证与优化等。
信创改造是一个深入实施的过程，重庆高速公路集团有限公司科技信息部主管蔡加发表示，应先从基础环节替换再到应用环节替换，应用环节先替换办公系统，再替换经营管理和生产运营等业务系统，业务系统则先替换非核心系统再替换核心系统。根据实践经验，信创改造工作的实施要点主要包括基础设施评估、系统软件评估、产品选型、代码适配与重构、功能验证与优化等。
01基础设施评估需要关注用户数量、业务系统数量、数据量、系统技术架构、软硬件设备数量等。
02系统软件评估主要涉及应用系统、数据库、中间件等软件评估。其中，应用迁移适配需要根据不同的开发语言制定迁移适配方案，对于信创平台不支持的开发语言则需要对应用系统进行重构；数据库迁移适配需要完成数据迁移、接口替换、应用测试；当前信创平台支持多种Web应用服务器和消息中间件。
03根据信创产品进行产品选型，主要涉及应用软件、支撑软件、系统软件、硬件平台。对于选型考量点而言，主要包括五个方面：一是性能考量，包括终端性能、服务器性能；二是一致性考量，包括基础支撑性应用（如基础平台、技术接口规范、业务逻辑等）、上下对接（如信任体系、电子文件、数据对接等）；三是兼容性考量，包括基础软件兼容、支撑软件兼容、应用软件兼容、专业软件兼容；四是生态考量，结合各技术路线组合软硬件生态现状进行考量；五是其他考量，包括存量产品、利旧情况、供应链风险、信创云对接等。
04代码适配与重构。在这一过程，需要关注两类模式，一是迁移改造模式，此种替代研发模式充分利用现有技术基础，在原有软件源代码之上进行针对信创基础软硬件的代码适配和调优；二是重构开发模式，此种替代研发模式采用跨平台技术架构重新开发，编码工作几乎从零开始，此外仍需进行信创基础软硬件的适配调优。
05代码适配完成后，需要进行功能验证和性能优化。其中，功能验证主要解决可能出现的兼容性问题、功能错误问题或结果冲突问题；性能优化主要涉及关键性能指标测试和调优。
从软硬件改造到解决方案 打造国产化样板
在国家政策的积极推动下，多地推进高速公路信创项目的创新实践与落地，例如，西镇高速对车道设施、收费站硬件设备及信息系统进行了全方位的国产化升级改造，南京绕越高速东善桥收费站从底层硬件设施、基础软件、上层收费系统全部实现具备自主知识产权的信创改造，贵州省余安高速公路香炉山隧道建设了基于鸿蒙操作系统的桥隧所运营管理云平台和IoT平台等。
■陕西西镇高速试点
西镇高速基于国产化软硬件新一代收费系统，采用“飞腾CPU”“长城、新华三服务器”“麒麟操作系统”“神州通用、达梦数据库”“XSKY超融合平台”，以及自研后台保障程序和前端控制程序，形成了安全自主可靠的一体化收费站完整解决方案，在满足运营管理需求的前提下保障了数据安全，提升了服务出行水平，具有一定示范效应。
据陕西交控西镇分公司机电部部长李翼介绍，在建设内容上，主要包括三个方面：一是车道与收费站硬件设备改造建设，主要完成车道工业控制机、收费站级服务器、收费站级网络交换机、收费站级加速节点服务器等硬件设备的改造更迭；二是车道与收费站系统软件改造建设，主要完成车道工业控制机操作系统、收费站级服务器操作系统、收费站级服务器超融合虚拟化系统、收费站级数据库管理系统、收费站级中间件等系统软件的改造更迭；三是车道与收费站应用软件改造建设，主要完成入口ETC车道软件、入口混合车道软件（可含治超功能）、出口ETC车道软件、出口混合车道软件、收费车道相关设备通信与控制软件、收费站级应用管理软件及数据传输服务软件等更迭。
■南京绕越高速东善桥收费站改造项目
南京绕越高速东善桥收费站基于信创基础条件与要求，采用飞腾核心芯片为算力平台支撑，融合麒麟操作系统、国产数据库等国产化软硬件技术优势，定制了高速公路收费专用操作系统。[1]该系统实现了高速公路收费管理的全国产化、高智能化，同时也为自由流收费及更多涉车应用场景的实现提供了有力支撑。系统支持ETC专用通道模式与自助缴费模式混合通行，支持自助缴费模式和混合车道模式一键切换，同时优化提升ETC交易和计费处理效率。此外，系统还支持麒麟、红帽、UOS及其他主流Linux操作系统运行。
■贵州省余安高速公路香炉山隧道项目
据悉，该项目采用基于鸿蒙化的IOT网络，新增隧道边缘一体机和鸿蒙区域采集控制器等设备对原有系统进行全面替换。[2]改造难点在于众多不同的传输标准和协议下的原有隧道机电设备和系统的统一接入。通过实地调研和反复论证与试验，对IP化设备例如系统主机、摄像机及相关网关设备采用直接接入边缘一体机的方式；对半智能化设备通过数字量和模拟量采集接口、RS485/232串口接口方式就近统一接入相应的鸿蒙区域采集控制执行器，从而进行终端的开关控制和状态信息监控，最终实现隧道内各系统及设备监控数字化。
总体来看，多地信创实践表明，国产CPU、国产操作系统的服务器、存储系统、工控计算机等设备能够满足收费系统现有需求，较为成熟的国产操作系统、数据库、中间件、桌面应用软件能够替代进口同类产品，同时实现安全可靠运行。
从挑战到展望 寻找未来发力点
在当前背景下，作为重要的基础设施，高速公路系统的自主安全是未来重点发展方向。中国交通通信中心原副主任林榕指出，虽然当前取得了一些国产化改造成果，但基础软硬件、基础支撑类信息系统、业务服务类信息系统仍然面临一定挑战。
在基础软硬件方面，一是缺少针对交通业务专有芯片；二是缺少完全原生态的操作系统；三是操作系统内核不统一；四是适用交通运输运载工具使用移动操作系统不完善；五是缺少适用交通运输移动应用的国产数据库、中间件和办公软件；六是在交通运输户外、海上应用和恶劣天气情况下外接工控设备的兼容性差；七是面向交通运输行业云计算、工业控制、智能制造等新技术的创新能力不足，无法保证长远可持续发展；八是整体基础软硬件的研发投入不足，力量分散，专业化水平不足。
在基础支撑类信息系统方面，当前面临国产化性能下降，光纤通信控制技术依赖国外、大数据平台技术国外产品占主导等问题。
在业务服务类信息系统方面，一是存储和处理重要数据信息，部分属于行业关键信息基础设施，一旦被控，危害极大；二是实时服务系统，关系百姓日常出行生活，一旦被控，将导致社会秩序受到严重影响；三是目前终端、传感器、物联网终端工控设备，国外品牌仍占据主要市场。
基于当前面临的挑战，林榕表示，当前政府要积极引导，市场主体要充分发挥作用，培育信创的新产业、新业态、新模式。
一是在政策统筹规划上，行业层面要加强信创发展的前瞻性思考和战略性部署，研究信创推进数字化转型升级的发展目标、规划方案、实施路径和评价标准；
二是在示范创新引领上，要开展信创创新，以创新工程成功经验和模式，通过标准评价加快形成一批可复制可推广的典型应用案例和创新成果，支撑和引领数字化转型发展；
三是在产业平台发展上，要加强产业链各企业之间数字化发展的交流与合作，打造数字化发展创新平台，通过市场化激发企业在信创产业化推广方面的市场主体作用。
江苏交通控股有限公司科技信息部主管、高级工程师肖枫则基于交通信创实践经验，提出了三点建议。首先，要精准施策，保障业务系统稳定运行，一是对现有业务系统进行全面评估，并针对不同系统特点和需求制定改造方案，确保改造方案的合理性和有效性；二是采取分步实施策略，将信创改造分为多个阶段，并根据实际情况进行灵活调整；三是建立全面监控机制，实时监测系统运行状况，并根据监测结果进行调整和优化，确保系统稳定运行和高效服务。其次，要凝心聚力推进交通信创生态建设，集中各方力量，致力于构建完整的交通信创系统。最后，希望共建共享，通过共建信创研究基地，共享信创研究成果，降低信创初期研究成本，实现资源的高效利用。
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