高速公路智能全程監(jiān)控系統(tǒng)及關(guān)鍵技術(shù)研究

摘 要：為了能夠更好地促進社會與經(jīng)濟發(fā)展，不斷加快建設(shè)智能化高速公路的進程，就必須積極開發(fā)高速公路方面的智能技術(shù)，以突破目前智能化監(jiān)控系統(tǒng)中某些關(guān)鍵性的問題。文章結(jié)合了多年實踐工作的經(jīng)驗，對于當(dāng)前高速公路發(fā)展中，關(guān)于智能監(jiān)控系統(tǒng)的要求詳細(xì)地進行剖析，并且提出一些關(guān)鍵技術(shù)的方法，從而為解決高速公路智能監(jiān)控系統(tǒng)難題提供了思路。

關(guān)鍵詞：智能監(jiān)控；高速公路；高速視頻監(jiān)控

高速公路，具有路況相當(dāng)復(fù)雜、車流量大和危險品車輛多等特點，另外，霧霾、臺風(fēng)等惡劣性天氣也嚴(yán)重地影響著高速公路運輸?shù)陌踩?。伴隨著互聯(lián)網(wǎng)與視頻監(jiān)控以及人工智能等各項科學(xué)技術(shù)的逐漸成熟，必須設(shè)計和完善智能化全程監(jiān)控系統(tǒng)，以推動高速公路的管理向自動化與智能化方向發(fā)展，從而不斷地提升高速公路管理效率與服務(wù)水平，有效地降低運營成本，提高緊急救援效率與處理事故的速度，這也是高速公路管理部門當(dāng)前迫切需要解決的問題。

1 智能監(jiān)控系統(tǒng)功能的定位

高速智能監(jiān)控系統(tǒng)中功能定位主要是三個方面：首先，監(jiān)測系統(tǒng)可以實時地采集到最新的高速公路路況信息，真正實現(xiàn)全程監(jiān)控，并且能夠及時地把搜集的信息，快速輸送至信息監(jiān)測中心，為管理中心及時掌握和應(yīng)對提供依據(jù)；其次，如果出現(xiàn)交通事故等意外事件，信息監(jiān)測中心應(yīng)當(dāng)能夠及時地發(fā)現(xiàn)，并且針對具體的問題而采取相應(yīng)的對策，可以快速地趕赴事故發(fā)生地，及時解決好各類問題；再次，對于高速公路中的違章行駛或者超速行駛等違章行為，均可以通過該智能監(jiān)控系統(tǒng)，發(fā)出指令，把這類信息快速地轉(zhuǎn)達(dá)給駕駛?cè)藛T，并同時傳遞到高速公路的監(jiān)控信息中心。

2 高速公路智能全程監(jiān)控系統(tǒng)所存在幾個關(guān)鍵問題

2.1 圖像的檢測問題

對于所采集的圖像監(jiān)測與處理，屬于智能監(jiān)控系統(tǒng)當(dāng)中非常重要的問題，如果收集到的車輛信息不夠清晰明確，那么其他各項檢測工作都將根本無法繼續(xù)。

2.2 設(shè)備電力供應(yīng)問題

我們知道，高速公路中的智能監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備都屬于電氣設(shè)備，必須每時每刻監(jiān)測和收集行駛中的車輛信息及路況信息，所以，必須保證充足的電力供應(yīng)，確保智能監(jiān)控系統(tǒng)的正常運轉(zhuǎn)。

2.3 相關(guān)數(shù)據(jù)信息的傳輸與存儲

智能監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備在收集到路面車輛路況圖像信息以后，通常就需要將全部數(shù)據(jù)及時地傳遞到信息監(jiān)測中心，若傳送信息延遲滯后，就會影響到信息中心人員對于某些車輛與路況所做出的判斷，而且，收集到的數(shù)據(jù)與圖像數(shù)據(jù)信息需要進行長期存儲，以便于事后事故取證以及車輛信息查詢。

3 全程智能監(jiān)控系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)的分析

3.1 圖像處理關(guān)鍵問題

視頻圖像處理，在高速路的智能監(jiān)控系統(tǒng)中屬于最為核心的部分，不但能夠及時地捕獲移動中車輛的所需信息，而且要確保對于該車輛的跟蹤錄像能夠確保準(zhǔn)確和完整性。但是由于高速路上的車輛較多，加之行駛路面狀況又非常復(fù)雜，因此，應(yīng)當(dāng)采取不同的有針對性的處理方法，以保障傳輸數(shù)據(jù)中的圖像質(zhì)量。

3.1.1 采取歸一化算法確定系統(tǒng)跟蹤的目標(biāo)

車輛在高速公路路面上行駛的過程中，智能監(jiān)控系統(tǒng)必須對車輛做到360度的全方位監(jiān)測，往往通過自動調(diào)焦的方式加以監(jiān)測，但是以現(xiàn)有技術(shù)，還難以對于該行駛車輛做準(zhǔn)確的定位，更無法同步車輛行駛的速度[2]。那么，為了防止車輛的行駛超速，就必須解決測量移動車速的技術(shù)工作，就是指必須確保視頻對車輛的檢測角度。采用歸一化算法方案，先把所采集的視頻圖形進行分割，然后依據(jù)公路路面與車的顏色有差異的特點，把路面與路標(biāo)等一些毫無關(guān)聯(lián)的信息進行排除，再將剩下圖片的有效信息采用垂直和水平濾波的方式過濾，最后再通過霍夫算法的變換，來確定出所監(jiān)測中的行駛車輛所處的角度，以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的有效跟蹤。

3.1.2 采用殘余光流檢測的算法來判定區(qū)分車輛與行人

在高速公路上，行駛車輛速度相當(dāng)快，若存在行駛車輛因故障而停車現(xiàn)象，或者是行人肆意在車快速通道當(dāng)中行走，非常容易出現(xiàn)交通事故，對于行人以及車輛做出辨別，通常可以應(yīng)用殘余光流檢測的算法[3]。其主要的原理是，高速上車輛同行人的行駛方式存在較大差異，車輛在行駛的過程中，因為自身車體的組織架構(gòu)，都屬于剛體運動，而道路行人在的行走時候則屬于非剛體運動，所以，認(rèn)真觀察運動方式所存在的明顯差別，這樣，就可以輕松地分辨出道路車輛同行人有效區(qū)分的問題。

3.2 電力供應(yīng)是智能監(jiān)控系統(tǒng)關(guān)鍵問題

高速公路監(jiān)測工作有著信息量非常大同時效性非常強的兩大特點，這就要求確保智能監(jiān)控系統(tǒng)不間斷正常運行，所以，要及時采集和處理全面的高速公路信息，就必須做到充足的電力和及時供應(yīng)。對于電力充足供應(yīng)的問題，實踐中一般采用的是外接長距離電纜，來保證遠(yuǎn)途的系統(tǒng)供電，另外是采用太陽能自發(fā)電系統(tǒng)進行供電。在二者方式選取上，要實現(xiàn)合理的電力供應(yīng)方案，應(yīng)當(dāng)因地制宜，若道路路面較為平坦寬廣，而且當(dāng)?shù)刂伟箔h(huán)境較好，就可以選取外接長電纜的供電方式；而當(dāng)高速公路路基鋪設(shè)的電纜情況比較差，而且遠(yuǎn)離供電站，那就需要選取太陽能自發(fā)生電的供電方案，這樣的話，在獲得正常電力供應(yīng)的情況下，還可以免去道路電纜被盜的風(fēng)險。

3.3 網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸和存儲是智能監(jiān)控系統(tǒng)的關(guān)鍵性問題

3.3.1 網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸

為了把通過智能監(jiān)控系統(tǒng)所采集的各類視頻數(shù)據(jù)快速地傳回到高速公路信息處理中心，必須依賴于現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)。所以，必須要考慮到網(wǎng)絡(luò)的傳輸速率以及網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)目煽啃杂绊懸蛩豙4]。針對于這類問題，系統(tǒng)設(shè)計時可選用TCP/IP網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議，將IP作為監(jiān)控技術(shù)中心的基本構(gòu)架，通過開放式的NGN最新架構(gòu)技術(shù)，運用IP視頻的服務(wù)器和數(shù)據(jù)處理的服務(wù)器，做到快捷地把每個系統(tǒng)的視頻數(shù)據(jù)秒傳到系統(tǒng)信息處理中心，以便于及時處理數(shù)據(jù)和應(yīng)對。

3.3.2 視頻數(shù)據(jù)存貯

智能系統(tǒng)采集到的視頻數(shù)據(jù)在經(jīng)過一系列技術(shù)處理以后，以方便于日后進行檢索和調(diào)取，這就要求將這些數(shù)據(jù)存儲。但是視頻數(shù)據(jù)的自身所需存儲空間相當(dāng)大，因此，就必須要解決所需存儲空間的問題，以保證數(shù)據(jù)信息存儲[5]。在存儲方面，可以作物理分布式的存儲，通過采用ISCSI擴展的快存技術(shù)，把收集的大量的視頻數(shù)據(jù)快速地存儲，在進行數(shù)據(jù)的調(diào)取時，真正做到秒級回放，從而將存儲空間的使用率大大提升。

4 結(jié)束語

伴隨著社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，高速公路的車流量也日益加大，那么，為了更為有效地預(yù)防各類交通事故發(fā)生，就需要采用先進的計算機網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控技術(shù)，積極開發(fā)和完善科學(xué)的高速智能監(jiān)控的系統(tǒng)，從而不斷推動高速公路智能化與自動化監(jiān)控的進程，有著十分重要的意義。因此，只要我們及時地對一些關(guān)鍵性問題，采取合適的技術(shù)手段來加以解決，就一定能夠降低交通事故發(fā)生率，從而促進我國高速公路正常運行和健康可持續(xù)化發(fā)展。

參考文獻

[1]祝介融.全程監(jiān)控系統(tǒng)在石黃高速公路中的應(yīng)用[J].交通世界（運輸·車輛），2011（Z1）：157.

[2]劉轟，王瑞，楊根成.高速公路智能全程監(jiān)控系統(tǒng)及關(guān)鍵技術(shù)分析[J].中國交通信息化，2011（2）：231.

[3]邵長橋，周潔，榮建.道路通行能力不確定性分析方法研究[J].武漢理工大學(xué)學(xué)報（交通科學(xué)與工程版），2009，22（4）：241.

[4]楊雷，陳澍，張鐵巖.智能化高速公路監(jiān)控管理系統(tǒng)的軟硬件結(jié)構(gòu)[J].信息技術(shù)，2002（2）：138.

[5]劉宇平，席勝花.數(shù)字高速公路的關(guān)鍵技術(shù)[J].信息系統(tǒng)工程，2011（3）：192.

作者簡介：鄭基（1977，2-），男，安徽蕭縣人，本科學(xué)歷，助理工程師，研究方向：高速公路機電工程。