高速公路機電監(jiān)控系統(tǒng)的應用研究

王 云

華設設計集團股份有限公司，江蘇 南京 210001

1 高速公路機電監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構組成

高速公路機電監(jiān)控系統(tǒng)由計算機系統(tǒng)、不間斷電源系統(tǒng)、投影設備、閉路電視監(jiān)控設備四部分組成，不同組成部分發(fā)揮的作用存在明顯差異，具體如下。第一，計算機系統(tǒng)。計算機系統(tǒng)是采用局域網(wǎng)結(jié)構構建的多媒體信息平臺，在監(jiān)控系統(tǒng)運行期間，負責接入視頻圖像與語音信息，對所采集的外場設備監(jiān)測信息進行分析處理，并在用戶界面以圖表等形式加以集中顯示，輔助工作人員制訂相應的控制方案，遠程向外場設備發(fā)布路況信息與下達控制指令。第二，不間斷電源系統(tǒng)。其本質(zhì)上屬于一種含有儲能裝置的不間斷電源，負責對外場設備不間斷提供電源，維持外場設備與機電監(jiān)控系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。在系統(tǒng)運行期間，如果出現(xiàn)市電供電中斷狀況，蓄電池將通過逆變器供電來控制UPS電源交流輸出電壓。第三，投影設備。在系統(tǒng)運行期間，投影設備負責通過接口將相連設備的視頻信息投射出來，幫助工作人員直觀掌握高速公路實時路況與配套設施設備運行情況。同時，投影設備還是顯示路況信息的終端設備。第四，閉路電視監(jiān)控設備。通過在高速路口收費站、公路隧道、橋梁等應用場景安裝遙控攝像機、云臺等設備，持續(xù)對監(jiān)視場所情況進行監(jiān)測，并將視頻信號上傳至計算機系統(tǒng)，在用戶界面實時、真實地反映被監(jiān)視對象的畫面。

2 高速公路機電監(jiān)控系統(tǒng)的具體應用

2.1 高速路口收費站監(jiān)控

在高速公路中，收費站是對通行車輛收取通行費用的設施，通過所收取資金來維持高速公路運輸體系的運轉(zhuǎn)，為公路養(yǎng)護、設施設備維護保養(yǎng)工作的開展提供資金。然而，在我國高速公路體系發(fā)展期間，時常出現(xiàn)通行車輛偷逃費用的問題，不僅嚴重侵害了運營企業(yè)與政府的合法權益，還會對正常的運營秩序造成較大沖擊，嚴重時甚至可能引發(fā)車輛追尾等交通安全事故。在這一背景下，應用機電監(jiān)控系統(tǒng)可以從根本上解決以上問題，維持良好的高速公路運營秩序。在收費站設置若干數(shù)量的監(jiān)控設備，持續(xù)將收費站現(xiàn)場視頻圖像信號上傳至計算機系統(tǒng)，可以幫助工作人員實時掌握現(xiàn)場情況與通行車輛繳費情況，在觀察到車輛走“S”形，出現(xiàn)跳稱、拖稱等異常情況時，遠程下達控制指令，對問題車輛進行重點盤查，并對偷逃費用的車輛信息進行記錄上報。另外，我國近年來加大了撤銷高速收費站的工作力度，以電子不停車收費系統(tǒng)（ETC）取代傳統(tǒng)的高速公路人工收費模式。截至2019年底，我國250組省界收費站撤站工作全部完成，實施ETC模式。該模式下，機電監(jiān)控系統(tǒng)采用車輛自動識別技術，對通行車輛進行自動感應識別，將感應數(shù)據(jù)提交至系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫，自動完成相關收費數(shù)據(jù)的交換；然后，將收費數(shù)據(jù)提交至計算機收費管理系統(tǒng)，自動從識別車輛預付款賬戶內(nèi)扣除應繳納的過路費。因此，可以說機電監(jiān)控系統(tǒng)是ETC系統(tǒng)的重要組成部分。

2.2 隧道與特大橋梁監(jiān)控

在高速公路工程中，與其他路段相比，隧道與特大橋梁區(qū)域的現(xiàn)場環(huán)境較為特殊，是交通安全事故的高發(fā)區(qū)域，偶爾會出現(xiàn)照明燈具故障、隧道通風狀況不佳等突發(fā)狀況，存在安全隱患。為此，應用機電監(jiān)控系統(tǒng)可以有效預防和減少交通事故與突發(fā)狀況的發(fā)生，可以起到現(xiàn)場信息監(jiān)控采集、路況信息通報、遠程控制的三重作用。第一，現(xiàn)場信息監(jiān)控采集。在隧道與特大橋梁路段安裝若干數(shù)量與種類的傳感器與攝像頭，信息傳感裝置會持續(xù)對周邊環(huán)境情況與設施設備運行狀態(tài)進行感知，將所采集監(jiān)測到的信號上傳至監(jiān)控中心，在中心控制界面以圖表和視頻圖像直播等形式進行集中展示，幫助工作人員全面掌握特殊路段的實時交通路況，及時發(fā)現(xiàn)存在的問題，如設備故障、車輛追尾等。第二，路況信息通報。在監(jiān)測到公路隧道與特大橋梁路段中出現(xiàn)突發(fā)狀況時，為了控制影響范圍與受損程度，避免發(fā)生車輛連環(huán)追尾等問題，監(jiān)控中心可將現(xiàn)場路況與監(jiān)測信息整理后發(fā)送給周邊區(qū)域車輛駕駛員，提醒前方有危險路段。同時，在問題嚴重時，該系統(tǒng)可以將路況信息提供給消防部門與醫(yī)療機構，及時組織開展現(xiàn)場救援工作。當出現(xiàn)設備故障時，該系統(tǒng)可以將信息提交給檢修部門，使其可以及時前往現(xiàn)場開展設備檢修工作。第三，遠程控制。在公路隧道與特大橋梁路段出現(xiàn)突發(fā)狀況后，工作人員可以通過機電監(jiān)控系統(tǒng)，遠程向現(xiàn)場設備下達控制指令，調(diào)整現(xiàn)場照明、緊急電話與廣播、通風、消防等系統(tǒng)的運行模式，以此控制事故影響范圍，及時恢復高速公路正常運營秩序。例如，出現(xiàn)市電供電中斷問題時，可以遠程控制供電系統(tǒng)快速切換至應急備用電源。

2.3 高速公路路面監(jiān)控

在高速公路路面監(jiān)控方面，機電監(jiān)控系統(tǒng)負責通過圖像傳輸通道，持續(xù)將所采集的路面監(jiān)控視頻圖像實時上傳至監(jiān)控指揮中心，使值班人員據(jù)此全面掌握各區(qū)域的路面狀況，將所采集到的監(jiān)測數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為有用信息，如統(tǒng)計車流量、測量車輛行駛度等，將所轉(zhuǎn)換信息作為制訂高速公路行車組織管理計劃的信息依據(jù)，從中提取關鍵信息并提供給車輛駕駛員，幫助駕駛員了解前方路況。同時，機電監(jiān)控系統(tǒng)可以及時發(fā)現(xiàn)并統(tǒng)計高速公路中出現(xiàn)的交通事故，協(xié)調(diào)相關部門前往現(xiàn)場開展救援與協(xié)調(diào)工作，并將肇事車輛與駕駛員的車牌號、面部特征等信息提交至公安部門，為交通案件的偵破提供技術支持。

3 高速公路機電監(jiān)控系統(tǒng)應用存在的問題及對策

3.1 共享高速公路機電監(jiān)控系統(tǒng)資源

現(xiàn)階段，我國多數(shù)高速公路機電監(jiān)控系統(tǒng)的設備性能指標、組網(wǎng)方案、接口軟件標準、管理模式存在一定的差異性，尚不具備構建統(tǒng)一化與整體性的高速公路機電監(jiān)控體系的條件，沒有做到對機電監(jiān)控信息資源的充分利用，對高速公路管理工作的開展造成了阻礙。

針對這一問題，應及早統(tǒng)一高速公路機電監(jiān)控系統(tǒng)的技術標準，構建區(qū)域性的高速公路管理系統(tǒng)，將各路段工程的機電監(jiān)控系統(tǒng)納入總體管理系統(tǒng)中，從而實現(xiàn)不同高速公路機電監(jiān)控系統(tǒng)信息數(shù)據(jù)的共享傳輸。同時，對高速公路管理組織結(jié)構進行優(yōu)化調(diào)整，明確劃分各部門人員的職責權限，確定高速公路與機電監(jiān)控系統(tǒng)的管理權和管理主體，避免出現(xiàn)交叉管理問題，消除管理盲區(qū)。

3.2 健全系統(tǒng)管理體系

從高速公路機電監(jiān)控系統(tǒng)實際應用情況來看，隨著科技水平的不斷提高，以及對全新軟件產(chǎn)品與硬件設備設施的配置，系統(tǒng)整體運行水平在持續(xù)提升。然而，管理部門并未根據(jù)系統(tǒng)運行狀況與軟硬件結(jié)構的變化對配套管理體系進行大規(guī)模調(diào)整，部分管理條款內(nèi)容與管理方式較為滯后，無法滿足實際的管理需求。以軟件管理方面為例，雖然在不斷引進全新的軟件產(chǎn)品，使系統(tǒng)使用功能呈現(xiàn)多元化趨勢，但是尚未構建起統(tǒng)一的管理準則與軟件評價體系，部分使用的軟件產(chǎn)品與系統(tǒng)的兼容性較差，或是軟件之間存在功能重疊問題，沒有發(fā)揮出預期作用。

因此，管理部門應結(jié)合系統(tǒng)運行情況，準確分析機電監(jiān)控系統(tǒng)的管理需求，對現(xiàn)行機電監(jiān)控系統(tǒng)管理體系進行完善補充，明確管理標準、管理流程、突發(fā)狀況下的處理措施等，為系統(tǒng)管理工作的開展提供明確依據(jù)，避免受到人為主觀因素的影響。例如，在軟件管理方面，明確軟件產(chǎn)品的使用標準，從系統(tǒng)兼容性、不同軟件功能是否沖突、運行效率、運行穩(wěn)定性、技術適配性等多個方面進行綜合評分，如果軟件分值未達到相應標準，則表明該款軟件不具備應用條件。同時，在管理體系中明確機電監(jiān)控系統(tǒng)與配套軟件的升級維護間隔周期和具體維護內(nèi)容，定期解決系統(tǒng)運行與軟件使用期間累計的問題。

此外，在設備管理方面，應引入分級機制，綜合分析設備型號、歷史運行數(shù)據(jù)、使用年份、故障出現(xiàn)率等因素，將設備劃分為若干等級，明確不同等級設備的日常維護、定期檢修工作內(nèi)容與開展周期。

3.3 優(yōu)化完善數(shù)字化監(jiān)控系統(tǒng)技術體系

部分高速公路早期建成的機電監(jiān)控系統(tǒng)使用功能較為單一，自動化與智能化程度不足，需要配置大量中心值班人員來完成基礎性工作，不利于我國高速公路事業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。簡而言之，現(xiàn)行技術體系較為滯后，機電監(jiān)控技術手段單一，難以應對愈發(fā)復雜的高速公路路況。因此，應積極引進全新技術手段，構建數(shù)字化與智能化的機電監(jiān)控系統(tǒng)，突破傳統(tǒng)技術方法的局限性。例如，在視頻通信技術方面，可以選用全新的壓縮標準全光視頻綜合接入技術，推動各型號視頻通信設備的數(shù)字協(xié)議標準化與接入圖像傳輸網(wǎng)絡化發(fā)展，明確不同工況條件下的系統(tǒng)組網(wǎng)方案，以此解決傳統(tǒng)視頻通信技術無法平滑過渡的問題。在圖像處理方面，可以應用數(shù)字圖像處理與存儲技術，以實現(xiàn)系統(tǒng)的目標提取、圖像亮度與顏色調(diào)整、軌跡跟蹤處理等功能。

4 結(jié)束語

綜上所述，機電監(jiān)控系統(tǒng)在高速公路工程中起到實時路況監(jiān)控、信息發(fā)布與遠程控制等作用，對維護高速公路運營秩序有著重要的現(xiàn)實意義。因此，管理部門必須正確認識機電監(jiān)控系統(tǒng)的應用價值及其所存在的具體問題，采取有效的處理措施，推動機電監(jiān)控系統(tǒng)的標準化、規(guī)范化、智能化與數(shù)字化發(fā)展。