論高速公路路段監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

王楊

摘 要：目前我國(guó)高速公路發(fā)展規(guī)模日益擴(kuò)大，交通工程在高速公路應(yīng)用中的作用越來(lái)越明顯。作為交通工程三大系統(tǒng)之一的監(jiān)控系統(tǒng)的要求也越來(lái)越高，高速公路中特殊路段監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)置對(duì)安全行車(chē)起到關(guān)鍵作用。本文主要結(jié)合重慶三環(huán)高速銅梁至合川高速對(duì)特殊路段監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞：高速公路；特殊路段；監(jiān)控系統(tǒng)

近年來(lái)，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)化控制技術(shù)和光纖通信技術(shù)的發(fā)展，一些國(guó)家的高速公路監(jiān)控系統(tǒng)的技術(shù)結(jié)構(gòu)也隨之發(fā)生變化。由單一的計(jì)算機(jī)集中處理方式代之為多計(jì)算機(jī)功能分散的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)處理方式，從而使系統(tǒng)可靠性提高，程序編制簡(jiǎn)單，易于維護(hù)和功能擴(kuò)展。由于光纜超小型計(jì)算機(jī)及微電子技術(shù)的發(fā)展，使應(yīng)用于監(jiān)控系統(tǒng)中的各種設(shè)備向智能化方向發(fā)展，使今后高速公路的監(jiān)控系統(tǒng)具有更強(qiáng)的功能。

一、高速公路監(jiān)控系統(tǒng)的特點(diǎn)

高速公路監(jiān)控系統(tǒng)主要由信息采集子系統(tǒng)、監(jiān)控中心及信息提供子系統(tǒng)三大部分組成。信息采集子系統(tǒng)包括：車(chē)輛檢測(cè)器、氣象檢測(cè)器、緊急電話和巡邏車(chē)。監(jiān)控中心是高速公路全線路監(jiān)控系統(tǒng)最高層即控制中心，主要負(fù)責(zé)全線路范圍內(nèi)交通情況的監(jiān)視和控制。信息提供子系統(tǒng)包括交通標(biāo)志、標(biāo)線和信號(hào)等，是交通監(jiān)控管理為汽車(chē)用戶服務(wù)的主要形式。高速公路監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)質(zhì)上是一個(gè)閉環(huán)系統(tǒng)。系統(tǒng)的輸入是反映公路上車(chē)輛運(yùn)行情況的交通參數(shù)和交通狀況，這些信息經(jīng)監(jiān)控系統(tǒng)分析、處理、判斷后，可發(fā)生指令，控制道路情報(bào)板，變更其顯示內(nèi)容，實(shí)施對(duì)交通流的調(diào)節(jié)和控制。其性能的優(yōu)劣，在一定程度上取決于車(chē)輛駕駛員能否協(xié)調(diào)配合工作，接受系統(tǒng)的調(diào)度和指揮。

二、隧道視頻監(jiān)控子系統(tǒng)設(shè)計(jì)

隧道視頻監(jiān)控子系統(tǒng)主要包括前端的攝像機(jī)和后端的視頻檢測(cè)處理器、視頻檢測(cè)計(jì)算機(jī)、視頻檢測(cè)交換機(jī)、數(shù)據(jù)服務(wù)器和光纖傳輸設(shè)備等組成。視頻檢測(cè)包括視頻車(chē)輛檢測(cè)和視頻事件監(jiān)測(cè)，視頻車(chē)輛檢測(cè)主要檢測(cè)車(chē)流量、車(chē)速、占有率和車(chē)型類(lèi)別視頻事件檢測(cè)是由普通的視頻攝像機(jī)提取信息，利用圖像處理算法進(jìn)行分析處理，以判斷火災(zāi)、交通事故等交通異常事件。每個(gè)隧道洞口兩洞之間各布設(shè)一臺(tái)帶云臺(tái)可遙控?cái)z像機(jī)，距離為離洞口100m為宜，隧道入口第一臺(tái)攝像機(jī)為彩轉(zhuǎn)黑日夜兩用固定攝像機(jī)，距下一臺(tái)攝像機(jī)的間距為50m左右，這樣不僅減少其自身的監(jiān)視盲區(qū)，而且還覆蓋了下一臺(tái)攝像機(jī)的監(jiān)視盲區(qū)。隧道內(nèi)按150間距均勻布設(shè)固定攝像機(jī)，同時(shí)為了掌握緊急停車(chē)帶段的交通情況，特在緊急停車(chē)帶前設(shè)置可變焦彩色球型攝像機(jī)，可對(duì)前后500m范圍的路段進(jìn)行監(jiān)視。各隧道采集的視頻信息通過(guò)節(jié)點(diǎn)式光端機(jī)傳輸至隧管站的視頻分配器，視頻分配器將信號(hào)一分為三，一路傳給硬盤(pán)錄像機(jī)進(jìn)行存儲(chǔ)，一路傳給視頻切換矩陣進(jìn)行切換顯示；另外，48路需要視頻檢測(cè)的圖像進(jìn)入視頻檢測(cè)系統(tǒng)，由視頻檢測(cè)計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理。另外有8路圖像由視頻編碼器編碼后上傳至片區(qū)中心。

三、高速公路監(jiān)控系統(tǒng)模塊設(shè)計(jì)

監(jiān)控中心計(jì)算機(jī)系統(tǒng)負(fù)責(zé)全路信息的采集處理以及命令的發(fā)布，主要由數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器、交通監(jiān)控、通信系統(tǒng)、地圖板、圖形處理、緊急電話等主要模塊組成。路段監(jiān)控中心計(jì)算機(jī)系統(tǒng)采用C＼S工作模式，服務(wù)器負(fù)責(zé)運(yùn)算與信息存儲(chǔ)，客戶機(jī)負(fù)責(zé)處理用戶界面。服務(wù)器和工作站通過(guò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備連成一個(gè)局域網(wǎng)。通過(guò)相關(guān)的計(jì)算機(jī)對(duì)大屏幕投影儀、視頻切換矩陣、電視墻、地圖板等設(shè)備進(jìn)行控制。通信模塊是外場(chǎng)信息進(jìn)入系統(tǒng)的入口，同時(shí)也是系統(tǒng)向外場(chǎng)設(shè)備發(fā)送指令的出口，在軟件系統(tǒng)中起著信息上傳下達(dá)的重要作用。它的功能主要是負(fù)責(zé)與外場(chǎng)監(jiān)控設(shè)備收發(fā)控制及反饋信息以及系統(tǒng)的時(shí)鐘校對(duì)等。通信系統(tǒng)接入網(wǎng)為本路段外場(chǎng)監(jiān)控設(shè)備（除攝像機(jī)外）和監(jiān)控分中心之間的數(shù)據(jù)交互提供通信通道，外場(chǎng)監(jiān)控設(shè)備采集的信息通過(guò)專(zhuān)線調(diào)制解調(diào)器送至就近的通信站，匯總后將數(shù)據(jù)傳至監(jiān)控分中心，主要功能有：通信協(xié)議的制訂，信息采集，信息顯示。指令下發(fā)，時(shí)鐘校對(duì)等。視頻監(jiān)控模塊在路段監(jiān)控系統(tǒng)中，對(duì)需要隨時(shí)了解全面情況的重要地點(diǎn)利用車(chē)輛檢測(cè)器等設(shè)備往往難以獲得完整的信息，使用視頻監(jiān)控的手段能夠?qū)F(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)傳送到監(jiān)控室，使監(jiān)控人員看到檢測(cè)地點(diǎn)的全面情況，對(duì)交通事件進(jìn)行確認(rèn)。系統(tǒng)模塊主要負(fù)責(zé)進(jìn)行系統(tǒng)初始化參數(shù)設(shè)置，同時(shí)把原始數(shù)據(jù)分析出來(lái)的數(shù)據(jù)及人工輸入的事件數(shù)據(jù)以報(bào)表和圖形的方式顯示和打印出來(lái)，便于查詢(xún)整理。主要功能有：管理參數(shù)、外場(chǎng)設(shè)備的管理、用戶管理、數(shù)據(jù)處理、事件輸入、數(shù)據(jù)查詢(xún)打印、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)打印、數(shù)據(jù)維護(hù)等。交通控制模塊按監(jiān)控軟件的約定從數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器中讀取高速公路路段設(shè)備的狀態(tài)信息，及對(duì)高速公路上車(chē)流量、車(chē)速等的檢測(cè)信息。并對(duì)其進(jìn)行分析處理產(chǎn)生當(dāng)前的大陸交通狀況及其氣象狀況，下達(dá)到外場(chǎng)控制設(shè)備。顯示如限速值、告警等相關(guān)的信息，提示駕駛員注意行車(chē)安全。該模塊的主要功能是對(duì)交通和氣象等異常事件進(jìn)行快速反應(yīng)，為決策者提供處理方案，實(shí)現(xiàn)的主要功能有：交通及氣象檢測(cè)數(shù)據(jù)門(mén)限值的設(shè)置、交通異常檢測(cè)及處理、氣象異常檢測(cè)及處理等。

四、結(jié)束語(yǔ)

從發(fā)展趨勢(shì)上來(lái)看，高速公路監(jiān)控系統(tǒng)將朝著更加智能化和標(biāo)準(zhǔn)化，更加科學(xué)，更加環(huán)保，通用性更強(qiáng)的方向發(fā)展。與發(fā)達(dá)國(guó)家比，我國(guó)的高速公路機(jī)電系統(tǒng)盡管近些年已經(jīng)取得了可喜的成績(jī)，但基本上是借鑒外國(guó)的經(jīng)驗(yàn)和既有技術(shù)比較多，在設(shè)計(jì)理念和施工運(yùn)營(yíng)等方面與發(fā)達(dá)國(guó)家相比還有相當(dāng)大的差距，并且隨著交通事業(yè)和科學(xué)技術(shù)的蓬勃發(fā)展，現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)也將會(huì)被淘汰，更加科學(xué)的標(biāo)準(zhǔn)將會(huì)被提出。另外，高速公路機(jī)電系統(tǒng)是一個(gè)龐大而復(fù)雜的系統(tǒng)，只有考慮周全才能設(shè)計(jì)出一個(gè)完善的高速公路監(jiān)控系統(tǒng)。文章結(jié)合項(xiàng)目需求，簡(jiǎn)要分析了硬件模塊劃分、設(shè)備控制等，對(duì)類(lèi)似的監(jiān)控系統(tǒng)的研發(fā)提出一點(diǎn)方法和實(shí)際應(yīng)用中的借鑒和幫助。本文所做的工作對(duì)今后開(kāi)發(fā)類(lèi)似的高速公路路段監(jiān)控系統(tǒng)有一定幫助，對(duì)于開(kāi)發(fā)面向其他領(lǐng)域應(yīng)用的分布式數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)也有一定的借鑒。

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