高速公路交通監(jiān)控系統(tǒng)的研究與設(shè)計

祝 凱

（信陽市第三建筑工程公司，河南 信陽 464000）

1 我國高速公路發(fā)展的背景

隨著我國經(jīng)濟的快速有序發(fā)展，高速公路已基本覆蓋了我國大多數(shù)的省份和城市， 汽車也逐步取代了傳統(tǒng)的自行車和摩托車成為一種新型的代步工具， 并且人均汽車持有量還處于上升的階段。因此造成了道路堵塞和交通事故頻發(fā)的局面，面對這種情況人們不得不進(jìn)行交通監(jiān)控系統(tǒng)的研究與設(shè)計， 以此來保證道路的通暢，減少交通事故。

2 高速公路交通監(jiān)控系統(tǒng)的技術(shù)特點和設(shè)計思想

高速公路交通監(jiān)控系統(tǒng)可以分為三個部分即通訊控制軟件、圖形處理軟件和監(jiān)控管理軟件三個部分。通訊控制軟件主要是對外場設(shè)備狀態(tài)的主要信息數(shù)據(jù)進(jìn)行采集， 并且對緊急電話的狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控并將其數(shù)據(jù)自動納入服務(wù)器的數(shù)據(jù)庫。 圖形處理軟件是將所有采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分類整理并以圖形的形式輸出， 這樣可以一目了然地掌握實時情況， 真正把握所有交通情況。監(jiān)控管理軟件是對所有數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和管理的一種軟件。這種軟件能夠?qū)λ械南拗茢?shù)據(jù)進(jìn)行挑選工作， 并能夠?qū)⑻暨x的不合格數(shù)據(jù)顯示在電子情報板和限速發(fā)布板上。

在本系統(tǒng)中會有許多個外場設(shè)備，每一個設(shè)備都會掛接在專用的光調(diào)制解調(diào)器上。 這些光調(diào)制解調(diào)器又會通過專用的光纖連成一個統(tǒng)一的整體，形成環(huán)路總線結(jié)構(gòu)，并通過RS232 串口被通訊控制軟件控制。 這種被光纖連接的結(jié)構(gòu)體系具有很多的特點，例如，傳輸?shù)臄?shù)據(jù)具有可靠性并且能夠極大程度地節(jié)約成本。但是對于通訊控制軟件來說，通過單一的總線對所有的外場設(shè)備進(jìn)行控制、監(jiān)控，對外場設(shè)備信息數(shù)據(jù)進(jìn)行采集是非常困難的。 因此我們針對這種情況利用不同的外場設(shè)備的通訊協(xié)議引入了信號量機制等，從而能夠合理地運用分配和共享資源，能夠合理劃分工作，實現(xiàn)了協(xié)調(diào)平衡。

在圖形管理軟件中所有的設(shè)備信息的輸出都是以圖形或數(shù)字的方式，并且軟件會自動將這些數(shù)據(jù)投放在大屏幕之上，因此人們可以非常清晰地知道緊急電話的呼入呼出情況， 電子情報板和電子限速板所顯示的情況。

從以上所述可知，應(yīng)用高速公路交通監(jiān)控系統(tǒng)不僅可處理日常的事務(wù)， 而且可滿足特殊情況下對數(shù)據(jù)處理和投放大屏幕的需求。

3 高速公路交通監(jiān)控系統(tǒng)的總體設(shè)計

3.1 硬件支撐平臺

在這個系統(tǒng)中除了要有用于處理信息的三個軟件外，還需要有硬件平臺的支持工作。在上文中我們提到外場設(shè)備，但是除了外場設(shè)備還必須有監(jiān)控中心的計算機設(shè)備和通信設(shè)備。

3.1.1 監(jiān)控中心計算機系統(tǒng)。 監(jiān)控中心的每個計算機都會在技術(shù)人員的設(shè)計下加入內(nèi)部的局域網(wǎng)，采用的是客戶機/服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。 結(jié)構(gòu)中主要包括網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器、監(jiān)控管理計算機、通訊控制計算機、圖形處理計算機和大屏幕投影儀等設(shè)備。

3.1.2 外場設(shè)備。 外場設(shè)備包括車輛檢測器、電子情報板、電子限速板和能見度監(jiān)測儀。 車輛檢測器主要是對車輛的流量進(jìn)行檢測，并且能夠計算平均車速和占有率等交通數(shù)據(jù)。 電子情報板是對收集到的信息進(jìn)行反饋，相當(dāng)于計算機顯示器的作用。電子限速板僅僅是對車輛限速信息的展示， 而能見度檢測儀就是對能見度的數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測和收集。

3.2 軟件支撐平臺

（1）操作系統(tǒng)。 通訊控制計算機、監(jiān)控管理計算機和圖形處理計算機的系統(tǒng)都是微軟公司出品的Windows 系統(tǒng)， 并隨著系統(tǒng)的換代進(jìn)行系統(tǒng)的更換。 而網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器則采用中文WindowsNT Server 系統(tǒng)。 （2）數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)采用MircrosoftSQL Server 系統(tǒng)。 （3）開發(fā)工具是VC++6.0 和PowerBulider。

3.3 通信接口

計算機網(wǎng)絡(luò)采用的是TCP/IP 協(xié)議，而與外場設(shè)備和緊急電話計算機則是通過RS232 串口通信。

4 高速公路監(jiān)控系統(tǒng)的目標(biāo)與功能分析

4.1 高速公路監(jiān)控系統(tǒng)的目標(biāo)分析

高速公路交通監(jiān)控系統(tǒng)的主要目標(biāo)是保證道路的安全暢通，在此基礎(chǔ)上實現(xiàn)高效率通車和環(huán)境保護等目標(biāo)。 （1）保證高速公路暢通。 在高速公路上車速非常快，一旦某一輛車出現(xiàn)問題就可能造成大面積擁堵情況， 所以監(jiān)控系統(tǒng)要對這些情況進(jìn)行確定來保證高速公路暢通。 （2）保證最大行車安全。 在高速公路上交通事故出現(xiàn)頻繁， 一旦有突發(fā)事件就會造成偶發(fā)性的交通擁擠并可能造成更重大的安全事故。 因此要對這些情況進(jìn)行監(jiān)測，尤其是對大型橋梁、隧道等事故多發(fā)地點進(jìn)行監(jiān)測。

4.2 高速公路監(jiān)控系統(tǒng)的功能分析

高速公路的監(jiān)控是最大限度地保證行車安全和通暢的基礎(chǔ)性工作，并且是實現(xiàn)高速公路運營管理的主要手段。 近年來隨著經(jīng)濟的發(fā)展和高速公路的擴建， 監(jiān)控系統(tǒng)也在不斷擴張并實現(xiàn)了兩網(wǎng)運行，其主要的功能如下：（1）準(zhǔn)確并及時地對所有的交通數(shù)據(jù)進(jìn)行收集， 并對周圍的環(huán)境和交通設(shè)施的信息進(jìn)行收集。 （2）對收集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行整理輸出，并形成有效的處理方案。（3）建立信息數(shù)據(jù)庫和信息處理發(fā)布平臺，以此來調(diào)整各高速公路的路況，保證高速公路的通暢。 （4）對隧道的火情、冬天高速公路的結(jié)冰情況進(jìn)行監(jiān)測。 （5）對事故發(fā)生地做出準(zhǔn)確快速反應(yīng)，并能以最短的時間進(jìn)行救援工作。 （6）進(jìn)行道路數(shù)據(jù)的評估優(yōu)化，為改善交通情況提供數(shù)據(jù)依據(jù)。

5 結(jié)語

高速公路交通監(jiān)控系統(tǒng)的建設(shè)是一項長遠(yuǎn)的工作，只有將硬件平臺和軟件平臺相互結(jié)合，形成模式化，才能夠最大限度地保證高速公路的行車通暢和行車安全。