高速公路監(jiān)控系統(tǒng)的電氣自動(dòng)化應(yīng)用

孟哲

葛洲壩集團(tuán)交通投資有限公司 湖北武漢 430000

通過(guò)電氣自動(dòng)化技術(shù)，可以提高監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)控能力，使其能夠?qū)穼?shí)施有效地監(jiān)控，提高對(duì)公路的管理效率，使公路車(chē)輛行駛更加的安全。高速公路車(chē)輛行駛速度較快，需要做好安全控制工作，對(duì)公路狀況實(shí)時(shí)進(jìn)行監(jiān)控，對(duì)公路中存在的問(wèn)題及時(shí)進(jìn)行排查，使公路具有良好的運(yùn)輸效益。因此，提高公路自動(dòng)監(jiān)控水平較為重要，可以使公路得到更加充分地管理。

1 高速公路監(jiān)控系統(tǒng)組成

1.1 管理中心

如圖1所示，管理中心在高速公路控制系統(tǒng)中起到總控功能，可以對(duì)公路整體狀況進(jìn)行把握，使公路處于良好的運(yùn)行狀態(tài)，保障公路能夠順利地承擔(dān)運(yùn)輸作用。管理中心將眾多控制模塊進(jìn)行匯總，使公路數(shù)據(jù)能夠?qū)崟r(shí)高效地進(jìn)行傳輸，進(jìn)而對(duì)數(shù)據(jù)形成有效地采集，提高監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)信息的處理能力。管理中心需要依賴于各個(gè)功能模塊進(jìn)行實(shí)現(xiàn)，使其能夠具有各種功能。以視頻監(jiān)控模塊為例，可以將公路狀況實(shí)時(shí)傳輸?shù)焦芾碇行模构窋?shù)據(jù)采集工作更加地全面，使公路圖像能夠及時(shí)得到處理，及時(shí)對(duì)公路存在的問(wèn)題建立解決方案。因此，管理中心需要具有較強(qiáng)的信息處理能力，進(jìn)而提高公路監(jiān)控水平[1]。

圖1 管理中心

1.2 通信模塊

高速公路監(jiān)控系統(tǒng)模塊間需要配合進(jìn)行工作，使公路信息能夠得到準(zhǔn)確地傳輸，進(jìn)而提高模塊控制水平。為了滿足上述條件，需要將通信模塊作為控制的橋梁，使其能夠保障模塊間的通信效果，使信息能夠?qū)崟r(shí)進(jìn)行傳遞，進(jìn)而使各個(gè)模塊能夠得到有效控制。通過(guò)通信模塊，可以提高信息的上傳水平，并且能夠消除信息之間的延時(shí)，使信息傳遞更加地迅捷，避免由于信息延誤而導(dǎo)致公路管理水平較差，對(duì)公路管理的不充分。通信模塊對(duì)數(shù)據(jù)具有一定的識(shí)別能力，一方面，可以對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行一定程度的匯總，使數(shù)據(jù)能夠得到有效分類(lèi)，提高信息采集的能力。另一方面，可以將數(shù)據(jù)以統(tǒng)一格式進(jìn)行上傳，有利于數(shù)據(jù)的解析與保存。

1.3 信息管理模塊

信息管理模塊用于對(duì)公路信息進(jìn)行整合，使數(shù)據(jù)能夠得到有效化的分析，能夠自動(dòng)確認(rèn)公路的狀態(tài)，一旦公路發(fā)生狀況，將會(huì)立即產(chǎn)生報(bào)警，提供工作人員對(duì)問(wèn)題進(jìn)行處理。信息管理模塊重點(diǎn)在于信息的保存與處理，對(duì)于信息的保存，需要將公路數(shù)據(jù)保存在數(shù)據(jù)庫(kù)中，并且合理地定義字段分類(lèi)，使公路數(shù)據(jù)能夠得到準(zhǔn)確地分類(lèi)。例如：監(jiān)控視頻數(shù)據(jù)需要保存在專(zhuān)業(yè)的數(shù)據(jù)庫(kù)中，這樣可以實(shí)現(xiàn)視頻數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理，便于對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)用，使數(shù)據(jù)管理更加地方便。對(duì)于監(jiān)控信息的處理，需要通過(guò)數(shù)據(jù)識(shí)別進(jìn)行實(shí)現(xiàn)，判斷公路是否存在異常狀況，并按照預(yù)設(shè)程序執(zhí)行相應(yīng)運(yùn)行流程（如表1）。

表1 信息管理模塊運(yùn)行流程

1.4 視頻監(jiān)控模塊

視頻監(jiān)控模塊可以對(duì)公路畫(huà)面進(jìn)行采集，將公路信息以圖像的形式進(jìn)行傳遞，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)視頻監(jiān)控功能。視頻監(jiān)控模塊主要由攝像頭和控制模塊組成，攝像頭需要具有較高的分辨率，分辨率需要在200萬(wàn)像素以上，這樣才能保障畫(huà)面的清晰程度，使視頻圖像便于進(jìn)行處理，進(jìn)而保障圖像的識(shí)別效率。以1080P攝像機(jī)為例，視頻格式為H.264，默認(rèn)碼流在6-10M之間，幀率為25fps，這樣才能報(bào)站視頻數(shù)據(jù)穩(wěn)定傳輸。對(duì)于控制模塊，需要合理地對(duì)采樣周期進(jìn)行設(shè)計(jì)，使其具有良好的采樣頻率，能夠有效地對(duì)公路畫(huà)面進(jìn)行捕捉，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)良好的視頻監(jiān)控效果。視頻監(jiān)控模塊需要與公路地圖相結(jié)合，這樣便可以確定視頻的具體地點(diǎn)，使公路信息的獲取更加地全面，使視頻監(jiān)控功能更加地完善[2]。

1.5 路段監(jiān)控模塊

在高速公路監(jiān)控系統(tǒng)中，需要做好路段監(jiān)控工作，對(duì)路段狀況進(jìn)行有效地處理，進(jìn)而保障路段的監(jiān)控效率。路段監(jiān)控模塊需要與服務(wù)器建立良好的關(guān)系，使路段信息能夠得到實(shí)時(shí)地傳遞，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)良好的路段監(jiān)控效果。路段監(jiān)控模塊非常重要，需要與視頻監(jiān)控模塊相結(jié)合，合理地對(duì)監(jiān)視器進(jìn)行分布，使路段能夠得到全面地監(jiān)控。路段監(jiān)控主要集中在公路風(fēng)險(xiǎn)易發(fā)區(qū)，需要對(duì)該地區(qū)著重進(jìn)行監(jiān)控布置，這樣可以實(shí)現(xiàn)有針對(duì)性地監(jiān)控，使監(jiān)控措施更加地高效。通常情況下，監(jiān)控模塊的監(jiān)控距離在50～100m之間，為此，每隔100m左右就要設(shè)置一個(gè)監(jiān)控點(diǎn)，對(duì)路況進(jìn)行拍攝，進(jìn)而形成良好的監(jiān)控效果。

1.6 控制中心模塊

控制中心模塊是監(jiān)控系統(tǒng)的核心，使實(shí)現(xiàn)各個(gè)模塊協(xié)調(diào)調(diào)度的關(guān)鍵，需要具有良好的控制效果。在控制效果上，需要對(duì)公路信息進(jìn)行全面的整合，這樣才能保障控制管理的全面性，提高公路監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)控水平?？刂浦行哪K是保障監(jiān)控系統(tǒng)高效運(yùn)轉(zhuǎn)的關(guān)鍵，需要合理地對(duì)控制方式進(jìn)行選擇。通常情況下，需要以通信技術(shù)作為基礎(chǔ)，采用現(xiàn)場(chǎng)總線控制方式，實(shí)現(xiàn)對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)各個(gè)模塊的控制，使控制中心能夠正常發(fā)揮作用。通過(guò)總線控制方式，可以使模塊間更好地進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，進(jìn)而使模塊控制效果更加地完善，使高速公路監(jiān)控系統(tǒng)能夠穩(wěn)定工作。

2 高速公路監(jiān)控系統(tǒng)中電氣自動(dòng)化的應(yīng)用

2.1 模塊改造

通過(guò)電氣自動(dòng)化技術(shù)，可以對(duì)公路控制系統(tǒng)進(jìn)行改造，使系統(tǒng)模塊功能更加地完善，進(jìn)而使監(jiān)控系統(tǒng)具有完善的工作效果。監(jiān)控系統(tǒng)具有較強(qiáng)的自動(dòng)控制功能，可以實(shí)現(xiàn)公路信息的自動(dòng)監(jiān)視，使控制過(guò)程符合自動(dòng)化的要求，使監(jiān)控過(guò)程更加地具有效率性。通過(guò)模塊改造，可以提高監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)突發(fā)狀況的識(shí)別能力，使系統(tǒng)能夠自動(dòng)對(duì)突發(fā)狀況進(jìn)行識(shí)別，進(jìn)而使模塊改造過(guò)程更加地有效。另外，需要對(duì)報(bào)警模塊進(jìn)行改造，使監(jiān)控系統(tǒng)具有報(bào)警能力，一旦發(fā)生突發(fā)狀況，需要及時(shí)向工作人員進(jìn)行報(bào)警，使其能夠快速地對(duì)問(wèn)題進(jìn)行處理，使公路問(wèn)題能夠得到及時(shí)解決。通過(guò)自動(dòng)化系統(tǒng)可以遠(yuǎn)程實(shí)現(xiàn)模塊控制，對(duì)公路信息進(jìn)行獲取，形成公路的確切信息，將公路監(jiān)控過(guò)程建立在數(shù)據(jù)之上[3]。

2.2 控制方式

通過(guò)電氣自動(dòng)化技術(shù)，可以使監(jiān)控系統(tǒng)控制方式更加地完善，能夠?qū)Ω鱾€(gè)模塊進(jìn)行有效地控制，進(jìn)而提高公路的管理效率。在控制方式方面，分為手動(dòng)和自動(dòng)兩種形式，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，一般采用手動(dòng)控制方式，保障監(jiān)控系統(tǒng)能夠繼續(xù)工作，避免公路監(jiān)控過(guò)程受到較大影響。監(jiān)控系統(tǒng)在正常狀態(tài)下，采用自動(dòng)控制方式，可以實(shí)現(xiàn)高速公路的自動(dòng)監(jiān)控，使監(jiān)控系統(tǒng)能夠穩(wěn)定地運(yùn)行。在監(jiān)控過(guò)程中需要做好數(shù)據(jù)存檔工作，對(duì)系統(tǒng)工作的狀態(tài)進(jìn)行記錄，對(duì)系統(tǒng)自身的工作狀況進(jìn)行監(jiān)視，進(jìn)而保障公路監(jiān)視系統(tǒng)能夠穩(wěn)定地運(yùn)行。監(jiān)控系統(tǒng)采用總線控制方式，可以保障數(shù)據(jù)能夠雙向進(jìn)行傳遞，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)良好的控制效果，使控制方式更加地完善，使各個(gè)模塊得到有效地管控。

2.3 集成系統(tǒng)

通過(guò)集成系統(tǒng)可以提高公路監(jiān)控系統(tǒng)的管理水平，使控制過(guò)程更加地集中化，便于對(duì)各個(gè)模塊進(jìn)行管理，使公路數(shù)據(jù)的處理更加地完善。公路監(jiān)控系統(tǒng)的組成較為復(fù)雜，由多種設(shè)備進(jìn)行組成，需要采用集成化的控制方式，全面對(duì)公路信息進(jìn)行獲取。集成系統(tǒng)需要采用分布式控制方式，使系統(tǒng)能夠構(gòu)成一個(gè)整體，保障監(jiān)控系統(tǒng)中信息的傳遞效果，使系統(tǒng)具有良好的集成化水平。通過(guò)集成系統(tǒng)可以提高數(shù)據(jù)的監(jiān)聽(tīng)效果，有利于公路數(shù)據(jù)的采集與分析，使公路信息能夠得到有效地管理，提高公路的監(jiān)控效率。集成控制需要依托于網(wǎng)絡(luò)線路進(jìn)行實(shí)現(xiàn)，使監(jiān)控系統(tǒng)具有良好的信息傳遞能力，使遠(yuǎn)程控制措施更加地完善，使公路監(jiān)控系統(tǒng)具有較高的集成化程度，進(jìn)而提高監(jiān)控系統(tǒng)自動(dòng)控制水平。

2.4 監(jiān)視服務(wù)

為了實(shí)現(xiàn)良好的通信效果，需要合理地進(jìn)行通信技術(shù)的應(yīng)用，將5G通信技術(shù)應(yīng)用在公路監(jiān)控系統(tǒng)中，保障監(jiān)控系統(tǒng)具有良好的數(shù)據(jù)傳輸質(zhì)量。公路監(jiān)控系統(tǒng)需要具有良好的監(jiān)視服務(wù)能力，能夠有效地對(duì)監(jiān)控程序進(jìn)行使用，使公路數(shù)據(jù)能夠得到有效地獲取，進(jìn)而提高監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)視服務(wù)水平。5G網(wǎng)絡(luò)傳輸速率在1.5～2.3Gbps，可以有效地減少數(shù)據(jù)傳輸產(chǎn)生的延時(shí)，使數(shù)據(jù)能夠穩(wěn)定地進(jìn)行傳輸，能夠滿足公路監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)控的功能。在監(jiān)視服務(wù)過(guò)程中，需要對(duì)公路數(shù)據(jù)進(jìn)行連續(xù)存儲(chǔ)，使公路信息能夠得到準(zhǔn)確地記錄，進(jìn)而使歷史數(shù)據(jù)的分析更加地便利，使監(jiān)控系統(tǒng)具有良好的數(shù)據(jù)分析能力。隨著歷史數(shù)據(jù)的記錄，數(shù)據(jù)量將會(huì)不斷增加，為了減少空間的占用，需要將無(wú)用數(shù)據(jù)及時(shí)刪除，進(jìn)而提高系統(tǒng)的性能[4]。公路數(shù)據(jù)一般保存在數(shù)據(jù)庫(kù)中，大約3～5d就需要清理一次，并且需要實(shí)時(shí)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)空間進(jìn)行計(jì)算，確保存儲(chǔ)空間不會(huì)溢出。

2.5 設(shè)計(jì)優(yōu)化

通過(guò)電氣自動(dòng)化技術(shù)可以對(duì)公路監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，使監(jiān)控功能更加地完善，使監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行更加地穩(wěn)定。5G通信技術(shù)在后臺(tái)監(jiān)控方面具有重要作用，可以對(duì)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，使系統(tǒng)處于良好的運(yùn)行狀態(tài)。一旦發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)中存在問(wèn)題，可以及時(shí)定位到具體出現(xiàn)問(wèn)題的模塊，進(jìn)而對(duì)模塊進(jìn)行改進(jìn)，提高系統(tǒng)的工作水平，保障監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)更加的合理。為了使公路監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)更加地易于查詢，需要做好客戶端的設(shè)計(jì)工作，可以建立Web頁(yè)面式客戶端，與監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)相連，這樣便可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)查詢功能，工作人員可以通過(guò)手機(jī)隨時(shí)隨地進(jìn)行登錄，公路數(shù)據(jù)進(jìn)行查看，進(jìn)而確定公路監(jiān)控狀況，使公路管理更加的便捷，使高速公路監(jiān)控系統(tǒng)更加地易于操作。

2.6 智能服務(wù)

通過(guò)電氣自動(dòng)化技術(shù)可以使公路監(jiān)控系統(tǒng)具有智能服務(wù)能力，使系統(tǒng)能夠更好地獲取監(jiān)控場(chǎng)景，使監(jiān)控過(guò)程更加地完善。在5G切片技術(shù)影響下，可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的高速傳輸，使監(jiān)控系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)對(duì)圖像進(jìn)行傳輸，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)良好的監(jiān)視效果。通過(guò)信息管理模塊，可以自動(dòng)對(duì)公路數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，并且可以通過(guò)對(duì)監(jiān)控條件進(jìn)行設(shè)置，使公路監(jiān)控過(guò)程更加地靈活，進(jìn)而對(duì)公路場(chǎng)景進(jìn)行有效地采集。通過(guò)5G通信技術(shù)，可以避免在智能化組網(wǎng)情況下出現(xiàn)延時(shí)，提高公路的自動(dòng)化監(jiān)視監(jiān)控效果，使監(jiān)控過(guò)程具有較高的實(shí)時(shí)性。通過(guò)上述方式，可以有效地解決時(shí)延問(wèn)題，充分地智能化服務(wù)水平，使公路監(jiān)控系統(tǒng)控制能力得到進(jìn)一步完善，進(jìn)而滿足高速公路的監(jiān)控需求，保障高速公路的安全性。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，為了保證高速公路的安全性，需要注重自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用，將其與監(jiān)控系統(tǒng)相結(jié)合，這樣可以提高公路的監(jiān)控能力，對(duì)公路實(shí)施更加有效地管理。通過(guò)電氣自動(dòng)化可以使監(jiān)控系統(tǒng)功能更加地完善，提高對(duì)公路的實(shí)時(shí)監(jiān)控效果，同時(shí)具有良好的數(shù)據(jù)交換效率，進(jìn)而保障公路監(jiān)控系統(tǒng)能夠穩(wěn)定工作。