區(qū)域高速公路監(jiān)控系統(tǒng)研究

李國(guó)靜

摘 要 隨著社會(huì)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平不斷提高，機(jī)動(dòng)車及物流量不斷增長(zhǎng)，道路使用者對(duì)高速公路的運(yùn)營(yíng)和服務(wù)水平提出了更高的要求，利用先進(jìn)的信息技術(shù)，更新交通發(fā)展理念、轉(zhuǎn)變交通發(fā)展模式是創(chuàng)新交通管理的手段，同時(shí)也是提升交通服務(wù)水平的手段。本文從區(qū)域高速公路監(jiān)控系統(tǒng)的研究著手，對(duì)系統(tǒng)需求、總體設(shè)計(jì)進(jìn)行了深入研究。

關(guān)鍵詞 高速公路；監(jiān)控系統(tǒng)；外場(chǎng)設(shè)備

中圖分類號(hào) TP3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1674-6708（2017）182-0086-02

1 研究背景與意義

近年來，隨著各項(xiàng)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)步伐的加快，我國(guó)高速公路網(wǎng)的建設(shè)與發(fā)展進(jìn)入了快車道，高速公路布局發(fā)生了由通道型向網(wǎng)絡(luò)型的根本性轉(zhuǎn)化，國(guó)家和區(qū)域高速公路網(wǎng)的主骨架已基本建成。我國(guó)實(shí)施高速公路監(jiān)控和數(shù)據(jù)管理的省市雖然很多，但是無論是新建還是改造的高速公路，監(jiān)控系統(tǒng)和數(shù)據(jù)管理都不太完善，有些區(qū)域發(fā)展緩慢。因此，在進(jìn)一步完善交通信息基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的同時(shí)，應(yīng)該更加重視監(jiān)控系統(tǒng)的研究和開發(fā)，充分發(fā)揮監(jiān)控系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)，確保道路暢通，提高應(yīng)對(duì)重大突發(fā)事件的能力，提供全方位的交通信息服務(wù)，構(gòu)建和諧交通。

2 區(qū)域高速公路監(jiān)控系統(tǒng)研究

2.1 高速公路監(jiān)控系統(tǒng)特點(diǎn)

1）監(jiān)控地域面積大，監(jiān)控設(shè)備布設(shè)分散，要求系統(tǒng)有較高的環(huán)境適應(yīng)性。

2）外場(chǎng)設(shè)備種類復(fù)雜，維護(hù)管理有一定難度。

3）涉及技術(shù)面廣，包括計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)采集與處理、多媒體圖像處理、視頻監(jiān)視、通信、計(jì)算機(jī)軟件設(shè)計(jì)等。

2.2 系統(tǒng)需求分析

2.2.1 業(yè)務(wù)用戶分析

高速公路監(jiān)控系統(tǒng)的用戶分為：管理人員、操作人員、軟件調(diào)試人員和維修人員。

管理人員的工作需求包括：對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)的整體運(yùn)行進(jìn)行管理，處理數(shù)據(jù)報(bào)表，配置系統(tǒng)參數(shù)；增加、修改、刪除用戶，更新密碼。

操作人員的工作需求包括：對(duì)視頻進(jìn)行監(jiān)視，接收外場(chǎng)設(shè)備上傳的數(shù)據(jù)，通過控制計(jì)算機(jī)處理數(shù)據(jù)，打印統(tǒng)計(jì)報(bào)表，發(fā)布情報(bào)板信息等。

軟件調(diào)試人員的工作內(nèi)容為：對(duì)系統(tǒng)軟件進(jìn)行參數(shù)配置和日常維護(hù)。

維修人員的工作內(nèi)容為：定期巡檢設(shè)備，維修故障。

2.2.2 應(yīng)用需求分析

高速公路監(jiān)控與數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)應(yīng)用需求如下：

1）依托外場(chǎng)設(shè)備平臺(tái)，實(shí)時(shí)對(duì)路網(wǎng)交通的運(yùn)行情況進(jìn)行監(jiān)控，及時(shí)將道路信息發(fā)布給道路使用者。

2）預(yù)防交通事故的發(fā)生，出現(xiàn)事故及時(shí)救援，最大限度減少人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失。

3）系統(tǒng)能夠提供準(zhǔn)確、直觀的路段交通狀態(tài)、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，使管理者能準(zhǔn)確掌握整個(gè)路網(wǎng)的運(yùn)行情況。

4）實(shí)現(xiàn)路網(wǎng)的匝道控制、主線控制和路網(wǎng)協(xié)調(diào)策略，能夠指揮調(diào)度路網(wǎng)交通，保證道路交通順暢，實(shí)現(xiàn)整個(gè)路網(wǎng)的最大通行效率。

2.3 系統(tǒng)功能

高速公路具有高速、安全、舒適等優(yōu)點(diǎn)，但是不可避免的發(fā)生交通事故、車輛拋錨等偶發(fā)事件，如果沒能及時(shí)處理這樣的偶發(fā)事件，將會(huì)導(dǎo)致交通擁堵，存在安全隱患。監(jiān)控系統(tǒng)的主要功能之一就是實(shí)時(shí)檢測(cè)異常信息，及時(shí)采取有效措施進(jìn)行處理，避免道路擁堵和交通事故的發(fā)生。

高速公路監(jiān)控與數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的基本功能包括：第一，信息采集功能，即對(duì)變化的道路交通狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，包括交通流信息、異常事件信息、氣象信息等；第二，信息的分析處理功能，對(duì)采集到的交通數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，判斷交通運(yùn)行狀態(tài)是否正常，判斷交通異常事件的嚴(yán)重程度，針對(duì)已經(jīng)發(fā)生或可能發(fā)生的異常事件提出解決方案等；第三，信息發(fā)布功能，向駕駛?cè)颂峁┑缆方煌ㄐ畔?，?duì)路上行駛的車輛發(fā)出誘導(dǎo)、限制通行等建議性指令，為信息媒體或社會(huì)大眾提供更廣泛的高速公路信息等。

3 區(qū)域高速公路監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1 監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

區(qū)域高速公路監(jiān)控系統(tǒng)總體架構(gòu)分為三級(jí)：監(jiān)控中心、監(jiān)控分中心和路段監(jiān)控站。

監(jiān)控中心是監(jiān)控系統(tǒng)的核心部分，主要對(duì)區(qū)域內(nèi)各條高速公路的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)和上傳的視頻進(jìn)行統(tǒng)一管理，通過視頻切換了解各個(gè)監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)的交通狀況，當(dāng)發(fā)生交通事故時(shí)進(jìn)行協(xié)調(diào)調(diào)度，保障道路運(yùn)行通暢。監(jiān)控中心的建設(shè)提高了路網(wǎng)規(guī)劃建設(shè)的宏觀決策能力，協(xié)調(diào)路網(wǎng)內(nèi)的交通突發(fā)事件，實(shí)現(xiàn)交通資源和信息共享。

一個(gè)監(jiān)控分中心管轄某一指定路段以及路上的橋梁隧道、收費(fèi)站，負(fù)責(zé)接收路段監(jiān)控站上傳的交通檢測(cè)數(shù)據(jù)和事故數(shù)據(jù)，分析處理后下發(fā)控制指令，同時(shí)向監(jiān)控中心上傳各主要路段的監(jiān)控視頻，接收監(jiān)控中心下發(fā)的調(diào)度指令。

路段監(jiān)控站接收外場(chǎng)設(shè)備采集的各種數(shù)據(jù)，進(jìn)行分析、處理和記錄，對(duì)路上交通進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，并負(fù)責(zé)向上一級(jí)監(jiān)控分中心傳送交通檢測(cè)數(shù)據(jù)和事故數(shù)據(jù)，接收其下達(dá)的控制指令。

3.2 監(jiān)控系統(tǒng)外場(chǎng)設(shè)備布設(shè)設(shè)計(jì)

外場(chǎng)設(shè)備布設(shè)的過程中，要考慮到系統(tǒng)的協(xié)調(diào)性、一致性和可擴(kuò)充性。外場(chǎng)設(shè)備的布設(shè)要使設(shè)備在功能上相互協(xié)調(diào)，并且與道路上的其他設(shè)施相互統(tǒng)一，避免相互干擾，造成標(biāo)志含義不清導(dǎo)致駕駛員無法辨認(rèn)。圖1為外場(chǎng)監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。

外場(chǎng)設(shè)備布設(shè)原則：

1）車輛檢測(cè)器一般布設(shè)在收費(fèi)站出入口處，用于檢測(cè)高速公路斷面雙向的交通流數(shù)據(jù)；

2）可變情報(bào)板布設(shè)在互通立交出口之前的主線上或車流量較大的路段上，用于指揮誘導(dǎo)路上車輛和發(fā)布道路信息；

3）氣象檢測(cè)器布設(shè)在天氣變化異常的路段。用于檢測(cè)局部的氣象參數(shù)，管理部門可以根據(jù)檢測(cè)到的氣象情況控制道路的通斷；

4）外場(chǎng)攝像機(jī)布設(shè)在特殊路段、互通立交和車流量較大處，用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)道路上的交通運(yùn)行狀況。

4 結(jié)論

高速公路是國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的基礎(chǔ)設(shè)施，是一個(gè)國(guó)家綜合實(shí)力和經(jīng)濟(jì)活力的重要標(biāo)志。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)以及自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展，高速公路監(jiān)控系統(tǒng)將朝著更加自動(dòng)化、智能化的方向發(fā)展。

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