高速公路智能監(jiān)控通信技術(shù)研究

馮航英

摘要：我國(guó)高速公路智能全監(jiān)控是推動(dòng)高速公路管理自動(dòng)化和智能化發(fā)展的重要措施。結(jié)合我國(guó)高速公路建設(shè)與發(fā)展中的實(shí)際情況，探討系統(tǒng)在高速公路監(jiān)控中的實(shí)際運(yùn)用，對(duì)高速公路管理技術(shù)手段、降低成本和提升服務(wù)水平都有著重要意義。

關(guān)鍵詞：高速公路；智能監(jiān)控；通信技術(shù)；數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)；視頻監(jiān)控系統(tǒng)；交通監(jiān)控系統(tǒng)；交通地理系統(tǒng)

中圖分類號(hào)：U491 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-2374（2013）01-0015-03

和傳統(tǒng)的高速公路相比，國(guó)家高速公路的交通具有運(yùn)輸流量大、長(zhǎng)途車輛多、危險(xiǎn)品車輛比例高的特點(diǎn)，所以，這些都對(duì)道路通行能力和服務(wù)具有極大考驗(yàn)。除了這些，大霧、冰雪以及各種自然災(zāi)害也在影響著高速公路的運(yùn)行。

在不斷推動(dòng)高速公路自動(dòng)化、智能化的發(fā)展趨勢(shì)下，怎樣才能實(shí)現(xiàn)高速公路智能的全監(jiān)控，以此來(lái)提升服務(wù)質(zhì)量、降低成本就成為了高速公路運(yùn)營(yíng)管理部門最迫在眉睫的問(wèn)題。

1智能全監(jiān)控中的關(guān)鍵技術(shù)

1.1將視頻系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸、控制以及存儲(chǔ)設(shè)備相結(jié)合

高速公路智能全監(jiān)控具有視頻監(jiān)控?cái)?shù)量多且位置分散的特點(diǎn)，怎樣才能用合理高效的視頻傳輸控制以及存儲(chǔ)技術(shù)方案，是智能監(jiān)控系統(tǒng)中的重點(diǎn)。

高速公路上的收費(fèi)站視頻和服務(wù)區(qū)視頻應(yīng)該在控制室和服務(wù)區(qū)監(jiān)控范圍內(nèi)，用視頻編碼器將其進(jìn)行編碼，實(shí)現(xiàn)對(duì)本地運(yùn)行的情況進(jìn)行實(shí)施監(jiān)控，并把視頻訊號(hào)用綜合視頻傳輸器傳到控制中心。高速公路沿線的攝像機(jī)通過(guò)戶外型視頻編碼器傳到就近的收費(fèi)站內(nèi)，將其接入到交換機(jī)中進(jìn)行本地存儲(chǔ)，最后通過(guò)視頻傳輸器傳輸?shù)奖O(jiān)控中心。

1.2高速公路智能監(jiān)控

智能交通監(jiān)控系統(tǒng)中通常會(huì)用到閃光燈，閃光燈一般額定功率很小，但是放電時(shí)瞬時(shí)功率非常大。系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，逆變器的瞬間功率必須大于系統(tǒng)瞬間功率，以保證閃光燈放電瞬間系統(tǒng)正常工作。

2高速公路智能監(jiān)控中的視頻監(jiān)視系統(tǒng)技術(shù)

高速公路的視頻監(jiān)控是一種有效的、直觀的監(jiān)控手段及方法，現(xiàn)在已經(jīng)廣泛運(yùn)用在各種監(jiān)控領(lǐng)域。視頻監(jiān)控可以通過(guò)外場(chǎng)攝像機(jī)，對(duì)目標(biāo)實(shí)施全方位監(jiān)控，將圖像通過(guò)通信線路，傳回到監(jiān)控室，而且可以對(duì)其進(jìn)行24小時(shí)錄像，最重要的圖像和事件可以進(jìn)行人工控制，并進(jìn)行抓拍，這對(duì)圖像管理的查找工作帶來(lái)了極大便利。

高速公路的監(jiān)視系統(tǒng)是高速公路分布式的一個(gè)子系統(tǒng)，這主要用來(lái)對(duì)高速公路收費(fèi)站出入車輛進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，對(duì)那些違章車輛和特殊處理的車輛進(jìn)行抓拍，對(duì)高速公路上的立交橋、隧道、特大橋進(jìn)行實(shí)時(shí)視頻監(jiān)視，為高速公路提供動(dòng)態(tài)的圖像監(jiān)視功能。

超車道黃牌車自動(dòng)檢測(cè)采用視頻檢測(cè)方式，行車道超速、欠速采用雷達(dá)檢測(cè)方式，非法占用應(yīng)急車道采用視頻檢測(cè)方式，同時(shí)，采用大華高清網(wǎng)絡(luò)球型攝像機(jī)做全景錄像，前端配置2臺(tái)大容量存儲(chǔ)設(shè)備（內(nèi)置1T硬盤），其中1臺(tái)做錄像存儲(chǔ)，2臺(tái)球機(jī)大約可存儲(chǔ)12天左右的錄像。管理中心部署集中管理軟件，實(shí)現(xiàn)全景錄像和抓拍圖片的自動(dòng)關(guān)聯(lián)。

3高速公路智能監(jiān)控的技術(shù)方案

3.1概述

中心站和分站兩部分，共同組成了高速公路的監(jiān)控應(yīng)急系統(tǒng)。中心站主要設(shè)置在市中心或者高速公路管理中心，主要接受各個(gè)分站發(fā)過(guò)來(lái)的警報(bào)和分站運(yùn)行情況；分站是設(shè)置在高速公路上的點(diǎn)，每個(gè)站包括了一個(gè)報(bào)警電話、一組數(shù)據(jù)通路和監(jiān)控端口。當(dāng)在高速公路上行駛的汽車發(fā)生故障或者是車禍時(shí)，可以向分站撥通中心求救，中心便可以根據(jù)這個(gè)對(duì)事故進(jìn)行及時(shí)處理。中心同時(shí)還可以通過(guò)視頻，主動(dòng)查詢每個(gè)分站的運(yùn)營(yíng)情況。

3.2高速公路智能監(jiān)控系統(tǒng)組成的原理

這種系統(tǒng)所采用的是光纖傳輸和光中繼來(lái)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離通信，采用總分式組網(wǎng)，并且采用單片機(jī)嵌入系統(tǒng)。供電電源使用的是太陽(yáng)能蓄電池，在選擇電池時(shí)，要考慮到太陽(yáng)能電池的蓄電能力，可以采用以下方式：如果有用戶告警或者中心站對(duì)分站有通信要求時(shí)，才給予供電，其他時(shí)候可以通過(guò)MCU控制，將電源切斷，讓系統(tǒng)處于睡眠狀態(tài)，讓系統(tǒng)大部分處于零耗電狀態(tài)。還要考慮到容量以及使用效率各方面，高速公路的監(jiān)控系統(tǒng)要采用分時(shí)工作，保證只有四路分站可以通話，這在滿足系統(tǒng)需求的同時(shí)，也降低了系統(tǒng)容量，為整個(gè)高速公路的智能監(jiān)控提供了保障。對(duì)于建設(shè)的規(guī)模而言，可以根據(jù)系統(tǒng)的具體容量來(lái)定，一般情況下，一個(gè)分站可以支持300多個(gè)分站點(diǎn)，傳輸?shù)木嚯x可以用功率大、靈敏高的光器件來(lái)增加傳輸距離。高速公路智能監(jiān)控中的中心站和分站通過(guò)光纖和光分路進(jìn)行連通，由單機(jī)片完成分站和中心站的通信工作，通過(guò)固定的地址碼分區(qū)，并且采用分時(shí)的工作方式。

4高速公路智能監(jiān)控的主要系統(tǒng)

在現(xiàn)在的高速公路智能監(jiān)控系統(tǒng)中，主要分為數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)、交通監(jiān)控系統(tǒng)和交通地理系統(tǒng)等。

4.1數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)

在高速公路的智能監(jiān)控中，數(shù)據(jù)是整個(gè)交通管理中的基本元素，也是各個(gè)系統(tǒng)的紐帶。這種系統(tǒng)主要是根據(jù)系統(tǒng)參數(shù)來(lái)確定信息采集的周期，通過(guò)并行監(jiān)視的模式來(lái)讀取分中心的車輛檢測(cè)器、收費(fèi)站、緊急電話、限速標(biāo)志設(shè)備的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，它為整個(gè)交通系統(tǒng)提供了便利，可以為道路電視監(jiān)控、調(diào)度指揮、車流量檢測(cè)提供通信服務(wù)。

4.2視頻監(jiān)視系統(tǒng)

這種系統(tǒng)會(huì)利用當(dāng)今較為先進(jìn)的視頻技術(shù)，將收費(fèi)亭、收費(fèi)車道、廣場(chǎng)的道路訊息進(jìn)行收集，在將收集到的這些數(shù)字處理之后，通過(guò)信息傳輸系統(tǒng)將其傳送到管理中心，對(duì)高速公路上的各種情況進(jìn)行實(shí)時(shí)觀察，可以幫助管理人員做出相應(yīng)的管理措施。

高速公路的視頻監(jiān)控系統(tǒng)分為兩部分，分別是收費(fèi)監(jiān)控和道路監(jiān)控。其中收費(fèi)系統(tǒng)主要是對(duì)收費(fèi)亭和收費(fèi)廣場(chǎng)的收費(fèi)情況，對(duì)收費(fèi)車輛的車型和收費(fèi)人員的操作流程進(jìn)行監(jiān)控。道路監(jiān)控主要針對(duì)高速公路上的高架橋、互通立交等重要露點(diǎn)實(shí)行監(jiān)控，掌握高速公路的交通狀況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)交通阻塞路段、違章車輛，對(duì)其給予及時(shí)引導(dǎo)，最大限度地保證了高速公路安全暢通。

4.3交通監(jiān)控系統(tǒng)

交通監(jiān)控系統(tǒng)主要是收集路段上的外場(chǎng)設(shè)備數(shù)據(jù)、事件數(shù)據(jù)和高速公路的交通信息等，把收集回來(lái)的信息通過(guò)TGIS在地圖上顯示，對(duì)信息、高速公路養(yǎng)護(hù)和管制等疊加在路線網(wǎng)絡(luò)中，并且對(duì)此進(jìn)行事故處理、協(xié)調(diào)和誘導(dǎo)等。

為了使這種功能充分發(fā)揮，增強(qiáng)調(diào)度的自動(dòng)化程度，還在系統(tǒng)中增添了事件處理功能，這種功能可以將交通事故、天氣狀況記錄下來(lái)。

其實(shí)，交通監(jiān)控系統(tǒng)的主要目的就是對(duì)交通進(jìn)行一個(gè)誘導(dǎo)。交通誘導(dǎo)好比是一個(gè)訊息發(fā)送的端口，它通過(guò)設(shè)置固定的指示牌、可變情報(bào)板、信息發(fā)布等設(shè)備，發(fā)送出及時(shí)有效的信息，為車主提供最有效的交通訊息，讓車輛在道路上可以舒適、暢通地行使。

在高速公路交通誘導(dǎo)方案里，又分為自動(dòng)和半自動(dòng)誘導(dǎo)兩種。假如是自動(dòng)誘導(dǎo)，就會(huì)根據(jù)情況自動(dòng)在交通擁堵的地方發(fā)布誘導(dǎo)信息。假如是半自動(dòng)誘導(dǎo)，系統(tǒng)就要啟動(dòng)中心的聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)，經(jīng)過(guò)工作人員分析后，確定好誘導(dǎo)方案，通過(guò)外場(chǎng)提示給監(jiān)控中心的值班員，對(duì)交通進(jìn)行誘導(dǎo)。

5結(jié)語(yǔ)

在高速公路智能監(jiān)控通信技術(shù)的研發(fā)方面，我們可以積極地與國(guó)際社會(huì)進(jìn)行一個(gè)交流和合作，了解和掌握發(fā)達(dá)國(guó)家在這方面取得的成功經(jīng)驗(yàn)和做法，還要考慮到我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平和整個(gè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、資金費(fèi)用、道路狀況、交通的特點(diǎn)等各方面因素，對(duì)其進(jìn)行全面分析，通過(guò)這方面的分析，不斷完善和加強(qiáng)我國(guó)高速公路智能監(jiān)控通信技術(shù)，使其可以得到更為廣泛的運(yùn)用。

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（責(zé)任編輯：王書柏）