高速公路信息系統(tǒng)發(fā)展與應(yīng)用分析

孫崇學 華劍

摘要：現(xiàn)階段，我國高速公路建設(shè)步入快速發(fā)展時期，各省市高速公路網(wǎng)逐步形成，并且逐步從建設(shè)階段向管理運營階段過渡。信息系統(tǒng)作為高速公路的重要組成部分，其對保證高速公路暢通、高效以及行車安全、應(yīng)急處置等具有重要的意義。網(wǎng)絡(luò)化、高清化、智能視頻分析、GIS地理信息技術(shù)等成為行業(yè)的發(fā)展方向并將得到廣泛應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：高速公路；信息系統(tǒng)；發(fā)展；應(yīng)用

中圖分類號：F49

文獻標識碼：A

文章編號：1672-3198（2013）05-0171-02

1我國高速公路信息系統(tǒng)現(xiàn)狀

我國高速公路信息化經(jīng)歷了20年的發(fā)展歷程，目前已具有相當規(guī)模，取得了長足進步。2004年，原交通部《公路工程質(zhì)量檢驗評定標準》（JTG F80/2-2004）發(fā)布，機電系統(tǒng)單獨成冊，標志著機電工程（信息系統(tǒng)）已成為高速公路建設(shè)不可分割的一部分，信息系統(tǒng)主要包括通信系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)、收費系統(tǒng)三大系統(tǒng)，其業(yè)務(wù)包括語音、數(shù)據(jù)、視頻圖像和多媒體等部分。

高速公路通信系統(tǒng)。高速公路通信系統(tǒng)實行行業(yè)專網(wǎng)運行，現(xiàn)在基本上是采用SDH系列數(shù)字光纖傳輸系統(tǒng)，采取交換+SDH+接入網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)形式，把高速公路通信系統(tǒng)中的多種業(yè)務(wù)融入到一個傳輸平臺，收費、監(jiān)控、語音通訊、ETC客服網(wǎng)絡(luò)等子系統(tǒng)都是通過專用網(wǎng)絡(luò)進行交互傳輸，聯(lián)結(jié)成為統(tǒng)一的整體，構(gòu)建了高速公路營運管理的信息交互平臺。

高速公路收費系統(tǒng)。目前全國多數(shù)省區(qū)實現(xiàn)省級聯(lián)網(wǎng)收費。高速公路收費系統(tǒng)一般采用“收費車道—收費站—各運營公司收費中心—收費結(jié)算中心”的四級收費體制。各級站點的核心都為計算機設(shè)備，這些設(shè)備通過以太網(wǎng)交換機連成網(wǎng)絡(luò)。收費車道采集的原始收費數(shù)據(jù)，通過計算機網(wǎng)絡(luò)實時傳送到收費站，收費站將采集的數(shù)據(jù)集中后發(fā)送給收費結(jié)算中心和相應(yīng)的運營公司的收費中心。在收費結(jié)算中心，對每次出口的收費按照該車輛的車型和實際行駛所通過的路段、里程進行分割計算，得出各路段的應(yīng)收款，然后存入收費結(jié)算中心的數(shù)據(jù)庫，并將清分的結(jié)果送給相應(yīng)的運營公司的收費中心。收費系統(tǒng)還包含三個子系統(tǒng)。（1）車牌自動識別系統(tǒng)，有效防止換卡、沖卡、入口多發(fā)卡、車型作弊、廢票作弊、免費車作弊等行為，防止通行費流失。（2）自動稱重系統(tǒng)，一般設(shè)置在出口收費車道，稱重精度高，實現(xiàn)高速公路的計重收費。（3）ETC電子收費系統(tǒng)，采用5.8GHz微波頻段的DSRC技術(shù)，車載單元（OBU）多采用兩片式電子標簽和雙界面CPU卡相結(jié)合的方式，成功地實現(xiàn)車輛的不停車收費。

高速公路監(jiān)控系統(tǒng)。高速收費監(jiān)控系統(tǒng)是數(shù)據(jù)監(jiān)控、圖像監(jiān)控和聲音監(jiān)控三部分組成的一個有機整體。其主要功能是以收費站為基礎(chǔ)，通過對數(shù)據(jù)、視頻、音頻等信息的采集，傳送到監(jiān)控室或監(jiān)控分中心進行處理和分析，構(gòu)成一個多媒體的信息平臺。目前，全國多數(shù)省尚未實現(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)。

2我國高速公路信息化建設(shè)發(fā)展趨勢

2.1實現(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化

高速公路聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)可以實現(xiàn)高速公路全路網(wǎng)的信息匯集、共享和發(fā)布，并實現(xiàn)路網(wǎng)交通的宏觀調(diào)控、誘導(dǎo)、救援。聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控中心與各個路段監(jiān)控中心以星型拓撲結(jié)構(gòu)連接，構(gòu)成一個可以互通、共享信息的監(jiān)控系統(tǒng)，一般可由省監(jiān)控中心、地區(qū)監(jiān)控中心、路段監(jiān)控中心三級聯(lián)網(wǎng)構(gòu)成。聯(lián)網(wǎng)后，開放的平臺可對除閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)以外的車輛檢測子系統(tǒng)、路面狀態(tài)及氣象檢測子系統(tǒng)、信息發(fā)布子系統(tǒng)、環(huán)境檢測子系統(tǒng)、報警系統(tǒng)等其他子系統(tǒng)進行集成。同時，開放的平臺架構(gòu)具有模塊化、標準化、可擴展等特性。除此之外，高速公路聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)不僅能實現(xiàn)路網(wǎng)的視頻監(jiān)控功能，同時可進行信息管理與發(fā)布，構(gòu)建應(yīng)急指揮系統(tǒng)等其他應(yīng)用功能。聯(lián)網(wǎng)后的高速公路監(jiān)控系統(tǒng)，可以全面宏觀的監(jiān)控路網(wǎng)交通及運行狀況，如遇交通擁堵、重大交通事故等狀況，監(jiān)控中心可第一時間積極采取措施，聯(lián)動其他系統(tǒng)并發(fā)布相關(guān)信息給各分監(jiān)控中心進行路網(wǎng)運行的調(diào)整，保證路網(wǎng)暢通。

2.2實現(xiàn)監(jiān)控圖像高清化

當前，在大多數(shù)高速公路視頻監(jiān)控系統(tǒng)中，圖像清晰度只有CIF、D1等畫質(zhì)效果，一旦接入后端存儲顯示設(shè)備，可呈現(xiàn)的清晰度較差。對于視頻監(jiān)控而言，圖像清晰度是最關(guān)鍵也是最基本的需求。而高清設(shè)備對路網(wǎng)的車輛車牌號碼及局部特征均可進行更細致的拍攝，同時，也能為智能分析提供更有用的分析環(huán)境。高清監(jiān)控是指整體高清的概念，即由高清前端設(shè)備、高清存儲、高清管理平臺、高清解碼、高清顯示等各環(huán)節(jié)組成的系列高清。此外，針對高速公路行業(yè)高速運動的物體解像，高清顯示設(shè)備可通過運動補償技術(shù)實現(xiàn)

2.3實現(xiàn)監(jiān)控智能視頻分析

目前，針對高速公路視頻監(jiān)控所能進行的智能分析包括車牌識別、交通事件檢測和分析、以及視頻交通狀態(tài)檢測等。車牌識別在高速公路收費系統(tǒng)中已成熟應(yīng)用。交通事件智能視頻分析，即應(yīng)用GIS技術(shù)，實現(xiàn)對物體的移動監(jiān)測、滯留監(jiān)測、突然出現(xiàn)監(jiān)測、移動路徑監(jiān)測、徘徊監(jiān)測。交通事件智能分析在采集的圖像區(qū)域內(nèi)，能對不同車道和交通狀況進行車輛超速、低速、逆行、物體遺散等的實時分析，當發(fā)生交通車輛事故時系統(tǒng)能夠快速聯(lián)動報警和錄像，為交通安全提供保障。

2.4基于GIS系統(tǒng)下的高速系統(tǒng)應(yīng)用案例

山東省高速公路為了更好地提高管理水平，結(jié)合GIS地理信息系統(tǒng)技術(shù)開發(fā)設(shè)計了一套簡單易用的、圖文并茂的、可視化的高速公路管理系統(tǒng)。主要分智能監(jiān)控、事件管理、統(tǒng)計查詢、系統(tǒng)管理四個主要功能。智能監(jiān)控：智能監(jiān)控將道路上的包括大、小型可變情報板、緊急電話、氣象站、車檢器等設(shè)備整合在智能的GIS地圖上，通過軟件與設(shè)備提供的接口相配合的模式進行高速公路交通管理、信息采集、信息發(fā)布等；同時，系統(tǒng)采用圖形化界面，將通過設(shè)備采集來的數(shù)據(jù)分析處理后直觀地體現(xiàn)在GIS地圖上，可以使管理者更快捷地得到信息，便于分析、管理及發(fā)出指令；事件管理：事件管理用于簡單記錄當班過程中發(fā)生的交通事故、交通管制以及天氣情況等信息，在事件管理中，共包括“交通事件信息錄入”、“交通管制信息錄入”、“天氣情況信息錄入”和“事件查詢”4個子模塊；統(tǒng)計查詢：用于查詢統(tǒng)計，可以根據(jù)條件快速生成日報、月報、旬報、年報等不同報表，方便用戶檢索、打??；該系統(tǒng)通過主線交通量報表、平均行車速度報表、車道占有率報表、交通事件報表、車輛檢測器報表、氣象站報表等專項報表提供專業(yè)的分析管理依據(jù)，更精準有效地提高的管理水平；系統(tǒng)管理：系統(tǒng)管理部分主要是用來配置系統(tǒng)的各項參數(shù)，及顯示模式，更人性化地提供界面顯示效果及管理模式。

3我國高速公路信息化建設(shè)發(fā)展應(yīng)用

3.1信息系統(tǒng)要適應(yīng)高速公路職能向現(xiàn)代服務(wù)型的轉(zhuǎn)變

高速公路信息化的發(fā)展要求通過信息系統(tǒng)建立高效的高速公路客戶服務(wù)體系，提供統(tǒng)一的對外服務(wù)窗口，為社會提供及時豐富的路況信息、養(yǎng)護封道信息、出行信息、沿線服務(wù)信息、氣象信息、事故救援服務(wù)、投訴服務(wù)等，使出行更加方便快捷；構(gòu)建統(tǒng)一的調(diào)度及應(yīng)急指揮中心，實現(xiàn)聯(lián)合分級監(jiān)控及聯(lián)動救援；建設(shè)電子支付系統(tǒng)，實現(xiàn)不停車收費等，解決收費道路上的交通擁擠，提高收費站道口的通行能力；以上將成為高速公路信息化發(fā)展的主要方向，也是高速公路企業(yè)提高服務(wù)水平的有效手段。

3.2信息系統(tǒng)要提高在災(zāi)害應(yīng)急處置中的作用

目前的高速公路監(jiān)控系統(tǒng)還存在許多不足，如：監(jiān)控系統(tǒng)覆蓋范圍有限，無法及時了解高速公路全路段和周邊環(huán)境情況；相鄰省份道路通行狀況信息沒有共享；由于信息系統(tǒng)建設(shè)標準不統(tǒng)一，無法與公安、航空、水運系統(tǒng)實現(xiàn)信息實時傳遞和互通等問題。

因此，高速公路信息系統(tǒng)需要建設(shè)一個功能齊全、反應(yīng)靈敏、運轉(zhuǎn)高效的突發(fā)事件應(yīng)急處理子系統(tǒng)，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通訊、地理信息、應(yīng)急聯(lián)動、專題應(yīng)急和決策支持等功能，充分發(fā)揮應(yīng)急處置中系統(tǒng)的聯(lián)動性和一致性。并應(yīng)在整合的基礎(chǔ)上建設(shè)各級跨系統(tǒng)、跨機構(gòu)的協(xié)作群體，通過標準的規(guī)范和信息系統(tǒng)接口統(tǒng)一規(guī)劃，將高速公路信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)與公安、消防、急救、交警、防洪、防火、防震、空、公共事業(yè)、領(lǐng)導(dǎo)公開電話等領(lǐng)域的各個應(yīng)急分系統(tǒng)進行有效集成和融合，形成社會應(yīng)急聯(lián)動系統(tǒng)，這樣在應(yīng)對突發(fā)事件時能夠統(tǒng)一指揮調(diào)度、協(xié)同處理。

3.3信息系統(tǒng)要向現(xiàn)代化立體交通運輸體系擴展

為配合國家大交通、大服務(wù)方向的貫徹落實，高速公路信息系統(tǒng)應(yīng)當與時俱進，打破傳統(tǒng)行業(yè)邊界，實現(xiàn)面向立體化交通行業(yè)管理對象的整體流程化、立體化管理，體現(xiàn)智能、高效、便捷原則，促進決策模式、管理手段、服務(wù)方式的創(chuàng)新以及業(yè)務(wù)流程的優(yōu)化。

4結(jié)語

今后，新技術(shù)、新設(shè)備在信息系統(tǒng)領(lǐng)域應(yīng)用前景非常大，特別是交通信息采集設(shè)備、事故事件檢測設(shè)備、數(shù)字化圖像傳輸設(shè)備、多途徑的信息發(fā)布設(shè)備以及有利于管理的自動化設(shè)備等是目前非常需要的，對提高高速公路的能力、效率和安全性，加強交通需求管理，引導(dǎo)和控制出行方式，尤其是緩解高速公路擁堵難題，具有重要作用。