高速公路監(jiān)控系統(tǒng)建設分析

摘要:現(xiàn)代化公路網(wǎng)在不斷的發(fā)展擴張,同時需要配備完善現(xiàn)代的監(jiān)控系統(tǒng),對現(xiàn)代化高速公路建設而言,提高圖像監(jiān)控、數(shù)據(jù)通信等系統(tǒng)的應用管理,已成為其中不可或缺的組成部分。文章先從其必要性入手,進而研究了高速公路監(jiān)控系統(tǒng)的四種模式,系統(tǒng)地分析了高速公路監(jiān)控系統(tǒng)建設問題。

關鍵詞:高速公路;監(jiān)控系統(tǒng);應用管理

中圖分類號:U495文獻標識碼:A文章編號:1009-2374(2009)21-0011-02

據(jù)2005年政府公布的高速公路網(wǎng)發(fā)展規(guī)劃,我國正加快國家高速公路網(wǎng)主骨架建設,計劃到2020年基本建成國家高速公路網(wǎng),屆時,全國高速公路通車總里程將達到10萬公里。在此宏觀背景下,我國高速公路機電系統(tǒng)也不斷得以完善,尤其對現(xiàn)代化高速公路建設而言,提高圖像監(jiān)控、數(shù)據(jù)通信等系統(tǒng)的應用管理,已成為其中不可或缺的組成部分。

一、高速公路監(jiān)控系統(tǒng)的基本要求及新技術應用

(一)高速公路監(jiān)控系統(tǒng)的基本要求

和閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)相比,高速公路所設置的監(jiān)控點較為分散,特別是前端監(jiān)控設備,其往往分布在高速公路長距離沿線上,且所處環(huán)境較為復雜。因而前端設備對野外惡劣環(huán)境的適應性要求甚高,加之視頻傳輸距離較遠,設備對傳輸質(zhì)量又提出同樣高的要求。如此一來,高速公路視頻監(jiān)控系統(tǒng)則必須解決設備的技術條件和信號傳輸此兩項關鍵技術。在多種傳輸和管理方式中,光線是高速公路監(jiān)控系統(tǒng)的首先傳輸介質(zhì),光纖傳輸?shù)膽米顬槌Ｒ?且據(jù)當?shù)鼐W(wǎng)絡環(huán)境,各個站點的信息匯總后需向異地的總控中心進行傳輸。

在監(jiān)控規(guī)模不斷擴大、道路沿線監(jiān)控日益增加的形勢下,現(xiàn)代化的高速公路監(jiān)控系統(tǒng)應具備幾大基本特性:易使用,即在監(jiān)控規(guī)模增加時,系統(tǒng)仍能方便、快捷地使用;可靠性,即在應對公共應急事件時,監(jiān)控系統(tǒng)能夠可靠、快速地調(diào)閱當時歷史圖像;可管理性,即在應對規(guī)模監(jiān)控時需能快速、方便地管理所有監(jiān)控設備,在支持分級分域管理時,則能對區(qū)域監(jiān)控中心和路段中心等不同監(jiān)控需求做出滿足;可擴展性,即運用開放架構,支持監(jiān)控系統(tǒng)按需擴展;業(yè)務融合,即實現(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)和高速公路其它業(yè)務系統(tǒng)之間的有效融合;與上層應用聯(lián)動,即當安全事件發(fā)生時,監(jiān)控系統(tǒng)迅速與各種報警系統(tǒng)形成聯(lián)動。

(二)新技術在高速公路監(jiān)控系統(tǒng)中的應用

從建設之初至今,高速公路監(jiān)控系統(tǒng)已經(jīng)歷了從無到有、從小到大、從簡單到復雜的發(fā)展階段,有些早期監(jiān)控系統(tǒng)設備因陷入老化而不得不維護升級甚至更新?lián)Q代。

1.節(jié)點式光端機。節(jié)點式光端機又被稱作總線型數(shù)字光端機、鏈路式數(shù)字光端機。利用電信中常用的分插復用技術(ADM)和時分復技術(TDM),節(jié)點式光端機不僅能節(jié)省光纖資源、延長傳輸距離等,還可通過全程數(shù)字非壓縮視頻傳輸?shù)姆绞?獲取高質(zhì)量的視頻信號,實現(xiàn)視頻信號與數(shù)字非壓縮點對點傳輸圖像達到完全一致。

2.H3C iVS IP智能監(jiān)控系統(tǒng)?；贗P數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)字圖像處理及數(shù)據(jù)存儲等技術所需,H3C推出基于NGN架構的iVS IP智能監(jiān)控系統(tǒng),并引入控制信令的IP通信概念,把傳統(tǒng)監(jiān)控的簡單連接方式提升至IP通信方式。iVS IP智能監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)揮作用的過程,包括IP網(wǎng)絡、監(jiān)控前端、流媒體交換、圖像存儲、用戶訪問等,具備圖像清晰、畫面流暢、實時傳遞等優(yōu)勢。

二、高速公路監(jiān)控系統(tǒng)主要模式

(一)高速公路監(jiān)控級別

當前,高速公路監(jiān)控系統(tǒng)已由傳統(tǒng)模擬化、本地化的監(jiān)控方式,升級為多級聯(lián)網(wǎng)、模擬化加數(shù)字化的監(jiān)控形式,高速公路項目中對視頻信號實施的監(jiān)管途徑也逐漸演變,并且由上而下地分層向系統(tǒng)化、數(shù)字化、科學化方向發(fā)展。

1.收費站點。各個收費站均需有效監(jiān)控本地視頻信號。在收費站點轄區(qū)內(nèi),每個攝影機信號全部引入本地視頻監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi),收費站對本地所有圖像實時監(jiān)控和管理。

2.監(jiān)控分中心。常規(guī)狀態(tài)下,每條高速公路設置有1個路段監(jiān)控分中心,并對某一路段加以監(jiān)管。根據(jù)路段監(jiān)控分中心的具體要求,各收費站圖像選擇性地上傳,針對路段中各收費站上傳的圖像,路段監(jiān)控中心進行統(tǒng)一監(jiān)控和管理。

3.監(jiān)控中心。根據(jù)地域差別,多條高速公路通暢劃分為若干個片區(qū),并實施統(tǒng)一管理。劃分出來的每個片區(qū)都對應某一區(qū)域內(nèi)相連的幾條高速公路,按照片區(qū)監(jiān)控中心的要求,這幾條高速公路的監(jiān)控分中心上傳相應的圖像,隨即由片區(qū)監(jiān)控中心對這些圖像統(tǒng)一監(jiān)控和管理。同時在實際操作中,有些地區(qū)不存在此級監(jiān)控系統(tǒng),監(jiān)控分中心的信號直接傳至交通部門管理中心。

4.交通部門管理中心。各地區(qū)高速公路管理局需對轄區(qū)內(nèi)高速公路實施統(tǒng)一監(jiān)管和調(diào)度。各個片區(qū)監(jiān)控中心將站點內(nèi)視頻信號有選擇地傳輸?shù)绞屑壗煌ü芾碇行?市級交管中心對其進行統(tǒng)一監(jiān)控和管理。

(二)高速公路監(jiān)控系統(tǒng)四種模式

在信息化技術條件下,收費站、監(jiān)控分中心、監(jiān)控中心、交管中心之間采取聯(lián)網(wǎng)分級控制,控制信號以逐級轉發(fā)的形式轉發(fā)至須控制的設備。目前,這四個級別監(jiān)控形式的特點主要表現(xiàn)為:

1.站級監(jiān)控系統(tǒng)。此級監(jiān)控系統(tǒng)主要是收費站或隧道監(jiān)控系統(tǒng),通過采集和管理本地收費亭、收費車道、收費廣場或隧道的視頻和音頻信號實施監(jiān)視、監(jiān)聽和管理,并對各個收費點視頻信號進行控制。依據(jù)傳輸效果和傳輸成本的要求,此系統(tǒng)監(jiān)控過程由光端機完成從收費亭、收費車道、收費廣場至收費站之間的視頻信號傳輸,同時考慮光線資源,如果資源充足,最宜選擇圖像質(zhì)量高、實時性好、成本較低的點對點非壓縮視頻光端機傳輸。

2.自收費站至路段監(jiān)控分中心監(jiān)控系統(tǒng)。根據(jù)不同實際情況,自收費站到路段監(jiān)控分中心的音頻、視頻、控制信號主要通過三種方式傳輸,即全數(shù)字點對點光端機、環(huán)網(wǎng)光端機、多E1數(shù)字編解碼器。采用全數(shù)字點對點光端機是指在站級收費站與監(jiān)控分中心之間建立級聯(lián)矩陣系統(tǒng),有選擇地把各個站級收費站的幾路圖像上傳至監(jiān)控分中心,站級收費站與監(jiān)控分中心均可控制前段監(jiān)控點,而監(jiān)控分中心具有優(yōu)先權;采用環(huán)網(wǎng)光端機是指借助于一顆光纖,上傳所有收費站的視頻圖像,以節(jié)省光纖資源和工程量,但此種方式須使用壓縮技術或非壓縮的粗波分復用技術,工程總造價較高;采用多E1數(shù)字編解碼器是一種壓縮的傳輸方式,對用戶有較多冗余的E1/2M通道,并且光纜資源有限,當每個收費站需上傳的路數(shù)較少時較多采用,但它對網(wǎng)絡環(huán)境要求甚高。

3.自路段監(jiān)控分中心至監(jiān)控中心監(jiān)控系統(tǒng)。在當前技術條件下,自路段監(jiān)控分中心至監(jiān)控中心監(jiān)控系統(tǒng)和自收費站至路段監(jiān)控分中心監(jiān)控系統(tǒng)采取相同的視頻傳輸模式。

4.自路段監(jiān)控中心至交通部門管理中心監(jiān)控系統(tǒng)。一般來講,各地區(qū)交通部門管理中心和區(qū)域監(jiān)控中心間距離較遠,以光端機設備傳輸視頻信號已不太現(xiàn)實,數(shù)字視頻編解碼器便成為傳輸音頻、視頻、控制信號的首選。此外,交管部門還可在監(jiān)控中心使用硬盤錄像機或視頻服務器,以實現(xiàn)圖像的網(wǎng)上瀏覽,即保證高速公路管理局對各地所有收費站點的監(jiān)控,實現(xiàn)高速公路管理局的多級管理。

三、結語

上世紀80年代末,滬嘉高速公路建成通車,其全長15.9公里,是我國第一條高速公路,此后我國高速公路建設便向前飛速發(fā)展,截至去年底,全國高速公路通車總里程達6.03公里,居世界第二位。在高速公路飛速發(fā)展的同時,高速公路監(jiān)控系統(tǒng)建設則顯得尤為迫切,加之高速公路距離遠、收費站點長,對其實施整個沿線的聯(lián)網(wǎng)管理十分必要,這種客觀要求決定了監(jiān)控系統(tǒng)在高速公路行業(yè)中受到廣泛應用。

從最初的收費站點監(jiān)控,監(jiān)控系統(tǒng)在高速公路發(fā)展中發(fā)揮了巨大作用,發(fā)展至今,視頻監(jiān)控在監(jiān)控系統(tǒng)中獲得大范圍普及并起到重要作用。高速公路視頻監(jiān)控系統(tǒng)包括收費監(jiān)控和道路監(jiān)控兩方面,收費監(jiān)控系統(tǒng)主要針對收費站車道、收費廣場、收費亭的收費情況,收費車道通過的車輛類型、收費員操作過程,收費過程中突發(fā)事件及特殊事件等,作出觀察和記錄,以進行有效地監(jiān)督和管理;道路監(jiān)控系統(tǒng)則主要監(jiān)視高速公路干線、互通立交、隧道等高速公路重點路段等,以及時了解高速公路交通情況,及時發(fā)現(xiàn)交通阻塞路段、違章車輛,并及時作出引導和管理,確保高速公路處于安全通暢狀態(tài)。

參考文獻

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[2]陳啟美,等.高速公路通信收費監(jiān)控系統(tǒng)構成與進展[M].北京:國防工業(yè)出版社,2006.

作者簡介:莊啟成(1960-),福建省高速公路監(jiān)控中心漳州分中心工程師,研究方向:公路監(jiān)控。