GPS路況養護信息實時監控系統在公路養護中應用

孫亮亮

(長治高速公路有限責任公司，山西長治 046000)

1 應用背景

高速公路是國民經濟的基礎性產業，而信息化則是實現交通現代化的必然選擇。隨著信息化的不斷推進，實現交通跨越式發展，已經成為高速公路養護管理面臨的一大重要命題。正是在這樣的大背景下，長治高速養護中心對GPS路況信息實時監控系統進行了有益的嘗試應用。這標志著長邯高速公路的養護管理已經開始向信息化方向邁進，這一技術的應用在長治公司的養護管理史上是具有劃時代意義的。在以往的養護實踐中，中心及公司領導對路況的了解，除自己親自上路外，一般情況下，都是由上路巡查人員通過口述或筆錄的方式轉達給決策層，決策層再根據巡查人員的口述或筆錄制定解決方案。其中存在的弊端較多導致日常養護業務信息收集工作被動，不符合及時、準確、全面的信息管理要求，難以順應養護管理信息化的未來發展。

2 應用的目的和內容

1)主要應用目的。通過應用系統后，將逐步實現路況信息采集存儲、路況實時監控、實況錄像上傳、路況信息共享的四個目標，全面實現信息化養護。

2)主要應用內容。高速公路基本路況信息的掌握，主要通過巡查人員口述或者筆錄的方式轉達信息，這樣容易造成信息轉達遺漏或謬解，致使決策層制定解決方案依據不足或證據失真，并且做不到全天候24 h對雨、雪、霧等特殊天氣情況、重要構造物、事故多發路段、部分易臟路面情況存在問題的全面掌握，導致日常養護業務信息收集工作被動，不符合及時、準確、全面的養護信息管理要求。為了解決上述問題，我們對GPS路況信息實時監控系統進行了有益的實踐應用，并通過經濟分析論證其經濟效益。

主要技術特點:GPS路況信息實時監控系統主要由通過三套設備傳輸現場實況:1)動態監控巡查車攜帶的全景攝像機可將現場實況清晰、準確地上傳至設在養護中心的監控室內以及省局、公司領導的電腦或手機。并且巡查車內配備了應急照明燈、切割機、發電機、電焊機等應急設備，可全天候開展養護作業和應急搶險工作。2)安裝在巡查人員頭盔上的目標攝像頭，其主要功能是將高速公路兩側邊溝、涵洞、渡槽等監控巡查車到達不了的地方進行影像傳輸。3)安裝液晶顯示屏的監控平臺，其主要功能是接收傳輸的現場實況視頻和聲音信號，實現中心領導在監控室內直接指揮現場養護作業。關鍵技術:車載監控系統整套系統的關鍵技術，融合了電子監控、IT軟件、信息通信等多個領域的先進技術，系統性能穩定、優越。頭盔的目標攝像頭采用H．264視頻壓縮技術及OggVorbis音頻壓縮技術，壓縮比高，且處理非常靈活。通過設備精良的養護監控巡查車或頭盔目標攝像頭將路況信息清晰、準確地上傳，并實現現場對講。

3 系統應用概述

3．1 設備簡介

GPS路況養護信息實時監控系統產品來源海康威視DS-8600HMF系列動態車載系統，由主機、手控器、液晶屏幕、全景攝像機、目標攝像機、防振硬盤盒、數據導出設備、后臺軟件、實時對講設備九個部分組成，是集現場影像傳輸、實時對講、信息儲存等各項功能于一體的綜合性信息處理系統。

該系統支持3G無線視頻網絡傳輸和GPS衛星定位功能，可在指揮中心實時瀏覽車輛GPS定位信息和實時視頻圖像，視頻應達到CIF分辨率(352×288)，3G無線環境下網傳視頻幀率應高于8幀/s。并且視頻錄像存儲功能，可將視頻圖像存儲在硬盤中。

3．2 應用特點

1)GPS路況信息實時監控系統應用特點。該系統主要由通過三套設備傳輸現場實況:a．動態監控巡查車攜帶的全景攝像機可將現場實況清晰、準確地上傳至設在養護中心的監控室內以及省局、公司領導的電腦或手機。b．安裝在巡查人員頭盔上的目標攝像頭，其主要功能是將高速公路兩側邊溝、涵洞、渡槽等監控巡查車到達不了的地方進行影像傳輸。c．安裝液晶顯示屏的監控平臺，其主要功能是接收傳輸的現場實況視頻和聲音信號，實現中心領導在監控室內直接指揮現場養護作業。

2)重點路段監控平臺應用特點。在應用GPS實時監控系統的基礎上，我們又利用監控中心原有路面監控圖像資源，進行改進，經過對傳輸信號提取、解碼、合理整合后，將避險車道、事故多發路段、收費廣場、隧道、特大橋等重點地段的監控圖像傳輸至養護中心監控平臺，與監控中心實現了資源共享。這樣監控范圍就實現了“點與線”結合，既能夠對重點路段實時監控，同時也可利用GPS監控巡查車全線路段監控，及時將現場實況上傳至監控室內。

4 應用效果

1)提高養護管理效率和應急搶險速度。在日常養護中，養護中心充分發揮GPS實時監控系統的現場實況傳輸和現場對講功能，中心領導在監控室內指揮養護作業，尤其是在應急搶險工作中，直接指揮現場開展搶險作業。因為所有事故及災害現場情況均可在第一時間上傳給監控室，便于領導決策，也可將有價值的現場情況錄像保存，以供日后參考。該系統應用使中心日常養護業務工作效率和應急搶險速度顯著提高，節約了人力、物力、財力等各項管理成本(見圖1)。2)提升日常養護和道路保暢水平。通過監控室內的重點路段監控圖像與監控巡查車傳輸的路面實況，中心領導可以觀察到路面拋灑物情況、雪天道路積雪情況、路產設施恢復情況，以及避險車道使用情況、收費廣場環境整潔情況，及時掌握現場，指揮和調度養護人員開展作業，確保道路的安全暢通。并且，養護巡查人員可以頭戴裝有目標攝像頭的頭盔深入到高速公路兩旁，查看水毀、邊溝、激流漕、涵洞、路基情況，將現場巡查實況上傳和儲存，彌補了巡查車監控不到這些地方的缺點，尤其在雨、雪、霧特殊天氣中該系統的兩套監控設備發揮了很大作用，有利于養護管理的指揮和調度，及時開展應急搶險和養護作業(見圖2)。3)益于信息儲存和經驗積累。在實際應用中，充分利用該系統的錄像存儲功能，將全線路面、路產設施等巡查情況錄像存儲，方便日后的參考和比較，作為第一手資料記錄存檔，實現了養護工作的真實性。

圖1 高速公路養護中心道路應急指揮調度

5 經濟社會效益分析

1)經濟效益。a．提高了養護管理效率。應用GPS路況養護信息實時監控系統后，路況信息收集、上傳、處理速度加快了50%，在監控室內管理者可以直接指揮現場開展養護作業，大大提高了日常養護業務工作效率和管理水平。b．節約了各項管理成本。在日常道路監控巡查中，只需一名司機和巡查人員就能夠進行全線路況巡查，不僅減少了巡查人員、巡查車輛的投入，長邯高速公路巡查日常次數每日2次，特殊巡查次數每月4次，巡查一次的總里程為54．137 km×2=108．274 km，巡查車輛巡查一次耗油費用為14×7．8元 =109．2元，一天巡查車耗油為109．2×2=218．4元，按一年計算，日常巡查車輛耗油為365×218．4=79 716元，再加上特殊巡查一月四次，一年巡查車輛總共耗油為79 716+218．4×48=90 199．2元。在利用GPS監控巡查車系統后，日常巡查次數減少為一天一次，特殊巡查減少為一月兩次，相應的一年巡查車輛耗油費用減少了一半，經濟效益明顯。而且利用該系統的錄像儲存功能，將路面病害、路產設施等第一手資料取回，進行分析、存檔，避免了管理人員或者巡查人員重復上路采集路況信息，節約了人力、物力、財力等各項管理成本。c．減少事故發生造成的損失。當高速公路發生意外事故時，通過該系統的現場實況傳輸和現場對講功能，能夠迅速開展養護應急搶險并提供應急指揮決策支持，在第一時間內將損失減到最小，大大提高應急搶險能力。

2)社會效益。a．提高整條高速公路養護管理的有效性、及時性、準確性。在實際應用中，中心領導通過該系統實時傳輸回來的畫面，及時掌握路面拋灑物情況、雪天道路積雪情況、路產設施恢復情況，收費廣場環境整潔情況，以及避險車道使用情況，指揮和調度養護人員開展養護作業，確保道路安全暢通，其社會效益將是顯而易見的。b．對道路突發事件進行迅速響應，提高社會輿論的滿意度。該系統將道路事故及災害現場情況第一時間上傳給監控室，結合實際情況，立即指揮和調度養護人員進行人員搶救和事故現場處理，監控車巡查內配備的應急設備，可全天候及時開展養護作業和應急搶險工作，防止交通堵塞，確保道路暢通，提高應急搶險的能力，增強公眾和社會輿論的滿意度。

圖2 公路應急搶險與養護作業

6 亟待解決的問題

1)GPS路況養護信息實時監控系統這一基礎設施，已經具備了實現養護信息化四個目標的硬件環境和技術要求，但是由于該系統受所處局域網環境的限制，所有基層單位共用一根專線，直接導致帶寬低、網速慢，后端傳輸的信號不流暢，經常出現傳輸畫面和聲音不穩定等問題。如果能單獨架設一根專線，可以使現場傳輸回來的聲音和圖像更加清晰、流暢。

2)該系統的前端設備即車載監控系統是支持在3G模式下運行的，要求全無線信號傳輸。但是，目前長邯高速3G信號覆蓋率低，信號弱，導致前端設備不能夠完整通暢運行。如果3G網路全線覆蓋，不僅能夠實現該系統的路況實時監控、實況錄像上傳兩大重要目標，同時可以將路況現場視頻信息上傳至省局和公司領導的辦公電腦或3G手機里，方便領導決策，以實現信息資源共享的目的。對此，我們還在市區對該系統在3G網絡下運行進行了測試，且測試結果顯示:傳輸畫面和對講信號非常清晰、聲音流暢。

3)隨著高速公路養護信息化的發展，養護信息化方面的專業人才短缺，維修和使用很大程度上仍依靠外部專業人員，我們將更加注重培養一支能夠熟練掌握應用信息技術的養護人才隊伍，以適應和面對高速公路信息化時代的到來。