基于高速公路的道路监控系统

【摘　要】本文主要通过对高速公路道路监控系统的构成、功能、所运用主要技术的介绍，研究出了实现视频和语音远程传输的各种方法，分析了交通事件检测系统的工作原理和关键技术，提供了高速公路视频监控系统供配电方法等内容。

【关键词】高速公路道路监控；交通事件检测系统

21世纪是一个信息的时代，在这个以信息技术为时代发展主流的年代中，信息的及时、直观传播已成为人们的迫切需求。及时获取高速公路交通流量、路况等信息，对交通异常事件进行诊断和告警，记录违章车辆，以便快速、准确地实现交通指挥调度，达到充分利用有限高速公路道路资源，提高处理突发事故的能力，为出行提供更为便捷舒适的交通服务，已成为高速公路运营管理单位的迫切需要。高速公路道路监控系统正是在这一背景下提出的,也是高速公路信息化及智能交通系统重要组成部分。

1.高速公路道路监控系统构成与功能

监控系统不仅应实现监视功能，更应实现控制功能，但受受条件限制，以往高速公路监控往往专注于监视功能的实现，而对控制功能考虑不足，这就造成了监控系统建成后成为一种摆设的成分居多，未能有效发挥系统应有的功能。

高速公路道路监控系统主要由监控分中心计算机网络子系统、图形显示子系统、闭路电视子系统、信息采集子系统、交通事件检测系统，信息发布与交通诱导控制子系统等构成，以实现以下功能：

（1）全程24小时监视道路状况、交通流及气象等相关情况。

（2）集中监视分级远控功能。

（3）图像记录、存储、检索、回放、显示功能。

（4）通过交通事件视频检测系统，自动生成处理方案。

（5）交通诱导、控制功能。

2.道路监控系统关键技术

2.1控制策略

高速公路道路监控系统监控系统主要包括闭路电视子系统、信息采集子系统、交通事件检测系统、信息发布与控制子系统等，其功能的实现必须是各子系统协调有序工作，同时该系统功能的有效发挥，还涉及到与路政、养护、交警等部门的联动问题。

监控系统管理者首先借助闭路电视摄像机、车辆检测器、紧急电话等外场设备的信息采集，通过中心计算机系统的处理及判定，再在道路服务情况发布给外场门架式或立柱式可变情报板以进行信息发布及交通告警；如系统出现交通事件告警，则利用闭路电视摄像机和日常巡逻车辆对发生的情况进一步确认及全程跟踪处理，进行信息发布及交通控制，同时出动人员进行现场调度或救援，加快交通事件处理效率，防范交通事件影响进一步扩大。

2.2道路监控系统外场设备布设

高速公路道路监控闭路电视监控系统外场设备的布设，直接影响到系统总体功能的实现及投资额度。其布设准则，主要受外场设备—道路摄像机功能状况及道路线形影响。性能优良的摄像机一般最远摄像可远达1，但此时摄像质量已不能为人眼所辨识，在距离800m左右的范围内时，其摄像清晰可辨。因此，考虑到系统投资经济性，高速公路道路监控闭路电视监控系统外场设备布设可以选择2一个，特殊线形及重点路段可适当加密的布设原则。

2.3信息发布及交通诱导控制

通过技术手段提高路段通行能力，为出行提供更为便捷舒适的交通服务，不仅是高速公路道路监控系统出发点，也是其最终归属。因此，信息发布及交通诱导控制系统是高速公路道路监控系统的重要组成部分，否则，其将只能仅仅实现监视功能，而严重制约系统整体功能的实现。信息发布及交通诱导控制系统主要通过收费站区及路段可变情报板等外场设施，使路段使用者获知相关交通信息以进行相关行驶决策，进而实现交通诱导控制。

2.4通信传输系统方案及其技术参数的确定

目前，高速公路主要采用光纤传输模式。但是由于受地域，投资成本，图像质量要求，传输距离等制约因素的影响，远程视频传输应用的技术主要有如下几种：

（1）采用模拟光端机将前端摄像机摄取的图像采用点到点模式直接传输到指定地点。

（2）利用高速公路的 SDH通信平台提供的 E1电路,加上MPEG2 编解码器实现这种方法通常用来实现分中心和中心之间的视频传输,DVS-3020视频编码器能实现该功能。

（3）直接使用带千兆光口的L2/L3交换机组成一个千兆环网，以传输IP MPEG2 视频流。

（4）利用弹性分组环技术(RPR Resilient Packet Ring)，组建RPR环网，以实现快速的二层交换、多等级可靠的 QoS服务及环自愈保护。

（5）利用模拟/数字微波进行视频图像传输。

（6）利用GPRS/CDMA等技术进行视频图像传输。采用卫星线路进行远程交通监控中视频传输方便快捷，机动灵活，很适合一些特殊场所的监控，但长期使用费用较高，存在一定局限性。

（7）DDN是利用数字通道提供半永久性连接电路，以传输数据信号为主的数字传输网络。

由于高速公路道路监控系统一般是在高速公路运营管理中实施的机电项目，高速公路通信系统已基本完善，因此，高速公路道路监控系统视频传输方案必须充分考虑现有通信设施，以节约投资。正因如此，高速公路道路监控系统视频传输方式通常选择前几种，而路段管理中心至上级行政主管单位则一般选用DDN等方式，以最大限度的节约各项投资。

2.5供电方式

“供电难、电费高”一直是公路建设和运营中的老大难问题，尤其是在高速公路沿线全程供电投资巨大。目前，高速公路远程供电主要有三种方式：

（1）太阳能电池板方式，利用太阳能进行光电转换，储存电能，供设备使用；由于成本高，受天气影响大，以及易遭受破坏等因素影响，目前只适合小功率外场设备，如信号灯，小型情报板等。

（2）分散供电（又称就近取电），从高速公路沿线附近城乡等取农业或民用电。这种供电方式可以减少集中供电在输、配电上的麻烦和投资。但由于受国家农业用电政策，经常造成停电、供电故障及电压过低，供电质量难以保障。

（3）集中供电，指沿线系统与生活用电都是由相对独立的供配电系统提供。集中供电方式首先避免了与地方在用电问题上的矛盾，减少停电和供配电故障的次数，且容易控制用电质量，保证了监控设备的用电要求。但是集中供配电系统相对比较复杂，尤其是沿线的远距离输配电，不仅要增加供配电系统的投资，而且沿线电力线的分布电场形成对监控、通讯等外场设备的电磁干扰，对系统的正常运行产生干扰。

高速公路道路监控系统供电方式的，应主要考虑供配电的技术可行性和经济可行性，即如果分散供电能够保证供电质量，满足高速公路的用电需求，就不必搞长距离的集中供电。可以考虑相对集中的就近取电，按一个管理站辖区或一个行政管理辖区内的集中供电。

3.结语

有数据表明通过对道路监控系统的实施，极大地提高了路段智能化管理水平，更好地服务于经济发展和公众的生活，它能使道路能行能力提高2～3倍，停车次数减少30％，行车时间减少13％～45％，交通事故成倍降低。高速公路视频监控系统涉及了视频压缩/视频传输/网络技术/多媒体分析/人工智能/供配电/防雷接地等许多目前比较流行和前沿的技术，特别是随着高速公路网络化、智能化建设，将越来越彰显其重要性，因此非常值得继续深化研究和总结。 　[科]