高速公路道路監(jiān)控系統(tǒng)設計分析

孟浩

（北京瑞拓電子技術發(fā)展有限公司，北京100040）

1 引言

監(jiān)控系統(tǒng)有助于高速公路系統(tǒng)安全高效地運行，其核心功能體現(xiàn)在交通控制和實時監(jiān)控2個方面。在實踐中，高速公路監(jiān)控系統(tǒng)能夠通過信息收集和分析實現(xiàn)對公路交通流量的預測以及對突發(fā)事件的處理，改善高速公路的交通條件，從而避免交通堵塞和交通事故。

2 高速公路監(jiān)控系統(tǒng)設計的目的

高速公路系統(tǒng)的重要組成部分之一是監(jiān)控系統(tǒng)。建立監(jiān)控系統(tǒng)的核心目的是實現(xiàn)高速公路環(huán)境信息和運營信息的有效收集和技術發(fā)布，管理、控制高速公路的運營。本文從實用的角度討論了基于路網(wǎng)分布的道路監(jiān)控系統(tǒng)，主要是在適當?shù)奈恢貌荚O攝像機，實現(xiàn)對該路段內(nèi)交通數(shù)據(jù)的采集和計算，同時也可以對高速公路的運營情況、天氣狀況和交通狀況等進行實時監(jiān)控。采集到的數(shù)據(jù)信息會由無線或者有線通信網(wǎng)絡傳輸?shù)焦芾碇行?，方便管理人員更好地制訂控制方案。另外，高速公路監(jiān)控系統(tǒng)能夠幫助交通管理部門更加準確地掌握高速公路的擁堵狀況，采取有效措施對交通資源進行合理的引導與分配，為人們的出行提供線路參考，提高出行效率，并且在保障道路通暢的同時，減少交通事故，促進高速公路綜合利用水平的提高。

3 高速公路監(jiān)控系統(tǒng)設計的原則

3.1 先進性

優(yōu)化公路監(jiān)控系統(tǒng)時，要綜合考慮交通狀況和監(jiān)控系統(tǒng)的2個發(fā)展趨勢，采用先進的技術和設備提高監(jiān)控系統(tǒng)的效率。

3.2 安全性

選擇監(jiān)控設備時，應關注其安全性，不能一味求新，借助技術成熟的設備為監(jiān)控系統(tǒng)的運行安全奠定基礎。

3.3 協(xié)調(diào)性

設計監(jiān)控系統(tǒng)時，設計人員應將監(jiān)控系統(tǒng)和其他相關系統(tǒng)之間的協(xié)調(diào)問題考慮在內(nèi)，將高速公路交通設施的整體作用最大限度地發(fā)揮出來。

3.4 可維護性

監(jiān)控系統(tǒng)應具備友好的人機界面，配合模塊化的程序功能確保系統(tǒng)具備良好的可維護性，在出現(xiàn)故障時能夠方便工作人員進行維護和處理[1]。

4 高速公路監(jiān)控系統(tǒng)設計分析

4.1 明確系統(tǒng)層次

目前，在高速公路監(jiān)控系統(tǒng)的設計中，系統(tǒng)結構包括基本監(jiān)視單元、子部監(jiān)視中心、地方監(jiān)視中心3個階段的監(jiān)控管理體系結構?；颈O(jiān)測單元包括室外設施、隧道、橋梁管理站等。

4.2 確定系統(tǒng)結構

4.2.1 監(jiān)測中心

監(jiān)測中心主要負責高速公路網(wǎng)絡的全面監(jiān)測和管理。根據(jù)分段長度和特性、相應的施工管理模式和投資項目建立監(jiān)測中心[2]。監(jiān)測中心的子系統(tǒng)包括視頻采集系統(tǒng)、云控制系統(tǒng)、信號傳輸系統(tǒng)等。視頻采集系統(tǒng)的主要功能是在高速公路的不同位置建立觀測點，以收集道路狀況信息，也可以對沿線一定區(qū)域進行相應的視頻監(jiān)測；云臺控制系統(tǒng)包括云臺以及云臺控制器，能夠對灰度圖像進行處理，對觀測點的位置進行觀察；信號傳輸系統(tǒng)是實現(xiàn)收費站、交通線路及相關附屬設施的監(jiān)控數(shù)據(jù)與監(jiān)控圖像(包括電源、圖像及控制信號線)之間的相互傳輸圖像處理系統(tǒng)；道路圖像分析通過可靠的圖像監(jiān)控環(huán)節(jié)進行，處理后的圖像作為監(jiān)控系統(tǒng)中的基本監(jiān)控單元進行顯示。

4.2.2 基層監(jiān)控單元

對于一些規(guī)模較大的橋梁，應設置相應的橋梁管理站，如果是隧道，則需要結合隧道的長度和分布特征，對管理站的位置信息合理選擇。

4.3 硬件設計分析

根據(jù)高速公路監(jiān)控系統(tǒng)的功能要求，硬件設備可以分為以下2個部分：

1）內(nèi)部單元，包括計算機設備、屏幕投影設備、電子地圖等，能夠對外場設備傳輸?shù)男畔⑦M行處理和顯示，也可以借助計算機系統(tǒng)和相關輔助設施對信息進行綜合處理和統(tǒng)計，面向駕駛者發(fā)布實時交通引導信息，確保安全行駛的同時，規(guī)避交通擁堵問題。

2）外場設備，包括100個可變限速標志、氣象探測器、車輛探測器等設施，可以實時監(jiān)控高速公路收費站和全線的運行情況，提高對高速公路交通狀況的感知和控制能力，以更好地應對一些突發(fā)性不良天氣狀況或事件，如大霧、暴雪、交通事故等[3]。

4.4 軟件設計分析

根據(jù)具體功能，道路監(jiān)測系統(tǒng)可分為路況監(jiān)測系統(tǒng)與收費監(jiān)測系統(tǒng)。前者有助于幫助交通管理部門正確把握道路交通情況，實時監(jiān)測高速公路上車輛的違章情況，也可以對一些關鍵路段，如隧道、立交橋等進行監(jiān)視，收集、記錄各種圖像信息，并將信息傳遞給交通管理部門進行處理[4]。

交通監(jiān)控系統(tǒng)可以提高交通管理部門的生產(chǎn)效率，促進高速公路穩(wěn)定健康地發(fā)展。其可以根據(jù)過往車輛的具體類型記錄和監(jiān)控收費員的整體收費過程，以保證工作效果。從邏輯層面分析，高速公路監(jiān)控系統(tǒng)體現(xiàn)為3層結構：

1）設備控制層，能夠實現(xiàn)各類設備和業(yè)務處理，接收上層指令信息，并且將對應的信息返回系統(tǒng)中的業(yè)務處理設備；

2）業(yè)務處理層，主要功能是信息的收發(fā)和處理，數(shù)據(jù)庫平臺是基礎；

3）綜合管理層，能夠實現(xiàn)與用戶之間的互動，用戶可以通過短信的方式接收信息。監(jiān)控系統(tǒng)軟件需要滿足幾個特征：首先是穩(wěn)定性，可以借助面向對象的設計方法提升高速公路監(jiān)控系統(tǒng)的穩(wěn)定性，確保系統(tǒng)能夠適應高速公路監(jiān)控管理的需求；其次是安全性，需要通過權限控制、身份認證等方式實現(xiàn)對系統(tǒng)的安全管理，提升運行的安全性和可靠性；最后是擴展性，在高速公路監(jiān)控系統(tǒng)中，可以采用模塊化設計提升系統(tǒng)的可擴展性，確保系統(tǒng)能夠根據(jù)實際需求對功能和應用范圍添加相應的功能模塊，對系統(tǒng)進行功能進行拓展。相應的功能模塊包括補償管理模塊、信息捕獲模塊、數(shù)據(jù)分發(fā)模塊、視頻監(jiān)控模塊、交通控制模塊等[5]。

5 結語

綜上所述，高速公路交通監(jiān)控系統(tǒng)在高速公路的運行過程中發(fā)揮著重要的作用。在高速公路系統(tǒng)的設計過程中，應考慮高速公路監(jiān)控系統(tǒng)的具體條件，分析社會網(wǎng)絡發(fā)展的需要，積極引進先進的信息技術，強化監(jiān)控系統(tǒng)的功能和應用范圍，促進高速公路服務和管理水平的提高，使高速公路工程在適應時代潮流的基礎上，更好地滿足人們的出行需求。