高速公路監控系統原理及系統功能設計原因分析

李黎+朱巍

摘 要 高速公路與普通道路相比具有全封閉、專用性的特點，車輛在高速公路上行駛速度快、流量大，建立高速公路的主要目的是保證道路交通安全、提高交通運行速度、方便廣大人民群眾。目前，隨著我國汽車數量的急劇上升，道路交通安全的壓力越來越大，道路擁堵、交通事故時有發生，面對新的挑戰，在高速公路上安裝公路監控系統成為了當務之急。以通信信息技術、數據傳輸網絡技術、電子顯像技術、計算機模型構建系統以及基本通信設備為基礎的高速公路監控系統已經開始應用于高速公路管理運行之中，系統能夠在安裝控制設備的范圍內發揮有效的控制作用，及時、準確地監控關鍵路段，利用高速數據傳輸工具，掌握道路交通安全情況。高速公路監控系統的廣泛應用為我國道路交通安全穩定發展創造了良好條件，為確保人民生命財產安全提供了有力保證。

關鍵詞 高速公路；監控系統；原理；原因

中圖分類號：TP277 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）03-0139-02

高速公路監控系統通過路段監視系統獲得道路運行信息，根據設定的處理方式作出綜合分析判斷、并采取針對性措施。系統將決策的結果與控制措施指令通過高速的信息傳輸設備發布到終端的情報板、路段控制匝道、收費站等。以及時的反應動作保證道路安全暢通。對于實際管理中的延誤，快速作出反應，安排專門工作人員到達現場排除影響事件，將延誤造成的損失降到最低，全面協調道路監控管理工作。

1 高速公路監控系統原理

在高速公路監控系統中，管理中心系統實時收集管理區域的信息數據，并對數據作出適當的分析處理：檢測安全事故威脅性、決定交通管理機制、應急處理功能、資料收集檢索、顯像系統功能、系統功能運行檢測、協調功能配合優化各方資源配置等，為道路暢通運行創造基礎條件。系統對高速公路全線進行整合管理、調整管理資源分配，以控制中心為基礎調動功能模塊有序完成實際工作任務，系統功能結構如下圖所示。

系統結構圖

數據庫服務器：是系統數據管理中心，主要功能有保存信息、建立信息數據庫，進行數據傳輸功能服務、整理整合數據和進行信息數據格式與形式轉化。

路段通信模塊：是分段道路信息連通器，收集實時路況信息，進行分類上傳，將采集數據類型識別完成后，轉化為統一形式上傳到信息數據庫保存。除此之外還負責協調具體指令裝置，校對時間確保協調性。

路段監控模塊：是指令接受處理系統，負責接受主服務器信息處理完成信息，根據信息內容采取管理措施，選擇適應實際情況的管理方案，形成具體的信息情報公示板、變速指令等實時變化命令。也可以作為現場管理人員的控制器，人工輸入指令管理可變終端顯示管理裝置。通過對模塊功能地調整，在自動與手動之間靈活轉化。

信息管理模塊：是信息存儲輸出器，負責對以原始數據為基礎分析產生的管理指令與人工輸入的指令進行形式轉化，以表格或統計圖的形式展示，并提供打印和查詢服務。

圖形處理模塊：是圖像收集管理器，負責將采集和處理路況的圖像信息，具體為道路通行走向、沿線設施分布、外場和隧道內設備運行情況（檢測參數、工作狀態）等交通管理要素以圖形為主的方式顯示在管理監控屏幕上，并實時刷新。

視頻監控模塊：主要功能對視頻切換矩陣主機、大屏幕投影儀的各項功能進行操作和管理，控制收費站視頻矩陣控制器對圖像進行調度錄像。在計算機上提供圖形控制方式對相應攝像機進行操作。

隧道監控模塊：是隧道內管理控制裝置，負責采集隧道內路況信息，并對采集的圖像以及參數進行分析，其中包括火災檢測儀器數據變化，隧道內通風、照明、供電設備運行狀態，采集信息數據由管理人員確認后調整現場終端命令發布器，工作可以通過自動處理也可以手動輸入。

廣播模塊：在高速公路關鍵路段定點安裝聲音播報系統，由監控中心控制信息播報內容，對車輛安全進行提示通報，并保證聲音播報系統的運行狀態，一旦出現工作故障第一時間通知最近地點維修人員，并進行數據的詳細記錄。為應付突發狀況會在隧道內設置備用播報裝置。

緊急電話模塊：在公路沿線相隔固定距離點，設置緊急情況通話專線，為道路通行車輛提供緊急救助通道。

2 原因分析

針對高速公路監控系統中的關鍵功能模塊，分析系統功能設計原因。

2.1 系統結構設計

可將應用于高速公路中的監控系統分為兩個工作區域：總控制系統工作區與現場數據采集問題處理工作區。總控制系統應設置相應的處理計算機與服務器，以核心計算機網絡為基礎，建立與道路收費管理系統、道路應急處理系統、信息傳輸系統等建立拓展延伸網絡結構。

2.2 路段通信模塊

通信模塊是高速公路監控系統發揮作用的基礎，必須作為系統建設的重點。道路信息收集的圖像數據信息需要通過通信模塊上傳到中心控制系統，中心對數據的分析處理結果生成指令需要及時發送到終端，均需要暢通的通信通道實現。

2.3 視頻監控模塊

在高速公路監控系統中，要想全面了解重要路段通行安全情況，僅依靠車輛檢測器設備無法獲得全面的信息，通過分段顯像控制方式可以把現場情況的畫面傳送到控制中心，使控制管理者能夠直觀地觀測到具體情況，作為交通事件處理的事實依據。因此，視頻監控系統是整個系統運行的關鍵。

2.4 圖形處理模塊

高速公路運行管理者開展工作的基礎就是全面地掌握道路交通實時信息，要實現這一目標就必須建立現代化信息化的圖形處理管理系統，給交通管理人員工作提供信息保證。目前的圖形處理模塊已經能夠在控制中心以屏幕現象的方式顯示實時路況信息，需要進一步解決的問題是處理速度與圖像清晰度。

3 高速公路監控系統工作流程

在固定時段路段信息處理器從數據庫中提取采集的圖像與數據，整理整合后進行評估，對車流量、天氣狀況、能見度等關鍵要素通過多媒體功能作出顯示，對于可能出現交通管理危險的情況，自動生成措施指令，通過終端現象設施，及時通知過往車輛，同時通知附件的管理人員加強監控。如果出現突發情況，第一時間作出警報警示，通知監控人員封鎖事故路段。

4 總結

發展高速公路監控系統是目前公路交通安全發展的要求，目前我國道路監控系統還處于起步階段，需要不斷進行技術完善，從綜合控制、信息采集、警報通告等方面提高處理速度，全面提升系統的應用價值，促進我國高速公路交通安全管理工作的進一步發展。

參考文獻

[1]楊哲.京開高速公路監控系統設計與實現[D].天津大學，2010.

[2]莊啟成.高速公路監控系統建設分析[J].中國高新技術企業，2009（11）.

[3]金克明，顧漢霆，徐加佳.基于GIS技術的高速公路監控系統應用[J].公路交通技術，2010（04）.endprint

摘 要 高速公路與普通道路相比具有全封閉、專用性的特點，車輛在高速公路上行駛速度快、流量大，建立高速公路的主要目的是保證道路交通安全、提高交通運行速度、方便廣大人民群眾。目前，隨著我國汽車數量的急劇上升，道路交通安全的壓力越來越大，道路擁堵、交通事故時有發生，面對新的挑戰，在高速公路上安裝公路監控系統成為了當務之急。以通信信息技術、數據傳輸網絡技術、電子顯像技術、計算機模型構建系統以及基本通信設備為基礎的高速公路監控系統已經開始應用于高速公路管理運行之中，系統能夠在安裝控制設備的范圍內發揮有效的控制作用，及時、準確地監控關鍵路段，利用高速數據傳輸工具，掌握道路交通安全情況。高速公路監控系統的廣泛應用為我國道路交通安全穩定發展創造了良好條件，為確保人民生命財產安全提供了有力保證。

關鍵詞 高速公路；監控系統；原理；原因

中圖分類號：TP277 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）03-0139-02

高速公路監控系統通過路段監視系統獲得道路運行信息，根據設定的處理方式作出綜合分析判斷、并采取針對性措施。系統將決策的結果與控制措施指令通過高速的信息傳輸設備發布到終端的情報板、路段控制匝道、收費站等。以及時的反應動作保證道路安全暢通。對于實際管理中的延誤，快速作出反應，安排專門工作人員到達現場排除影響事件，將延誤造成的損失降到最低，全面協調道路監控管理工作。

1 高速公路監控系統原理

在高速公路監控系統中，管理中心系統實時收集管理區域的信息數據，并對數據作出適當的分析處理：檢測安全事故威脅性、決定交通管理機制、應急處理功能、資料收集檢索、顯像系統功能、系統功能運行檢測、協調功能配合優化各方資源配置等，為道路暢通運行創造基礎條件。系統對高速公路全線進行整合管理、調整管理資源分配，以控制中心為基礎調動功能模塊有序完成實際工作任務，系統功能結構如下圖所示。

系統結構圖

數據庫服務器：是系統數據管理中心，主要功能有保存信息、建立信息數據庫，進行數據傳輸功能服務、整理整合數據和進行信息數據格式與形式轉化。

路段通信模塊：是分段道路信息連通器，收集實時路況信息，進行分類上傳，將采集數據類型識別完成后，轉化為統一形式上傳到信息數據庫保存。除此之外還負責協調具體指令裝置，校對時間確保協調性。

路段監控模塊：是指令接受處理系統，負責接受主服務器信息處理完成信息，根據信息內容采取管理措施，選擇適應實際情況的管理方案，形成具體的信息情報公示板、變速指令等實時變化命令。也可以作為現場管理人員的控制器，人工輸入指令管理可變終端顯示管理裝置。通過對模塊功能地調整，在自動與手動之間靈活轉化。

信息管理模塊：是信息存儲輸出器，負責對以原始數據為基礎分析產生的管理指令與人工輸入的指令進行形式轉化，以表格或統計圖的形式展示，并提供打印和查詢服務。

圖形處理模塊：是圖像收集管理器，負責將采集和處理路況的圖像信息，具體為道路通行走向、沿線設施分布、外場和隧道內設備運行情況（檢測參數、工作狀態）等交通管理要素以圖形為主的方式顯示在管理監控屏幕上，并實時刷新。

視頻監控模塊：主要功能對視頻切換矩陣主機、大屏幕投影儀的各項功能進行操作和管理，控制收費站視頻矩陣控制器對圖像進行調度錄像。在計算機上提供圖形控制方式對相應攝像機進行操作。

隧道監控模塊：是隧道內管理控制裝置，負責采集隧道內路況信息，并對采集的圖像以及參數進行分析，其中包括火災檢測儀器數據變化，隧道內通風、照明、供電設備運行狀態，采集信息數據由管理人員確認后調整現場終端命令發布器，工作可以通過自動處理也可以手動輸入。

廣播模塊：在高速公路關鍵路段定點安裝聲音播報系統，由監控中心控制信息播報內容，對車輛安全進行提示通報，并保證聲音播報系統的運行狀態，一旦出現工作故障第一時間通知最近地點維修人員，并進行數據的詳細記錄。為應付突發狀況會在隧道內設置備用播報裝置。

緊急電話模塊：在公路沿線相隔固定距離點，設置緊急情況通話專線，為道路通行車輛提供緊急救助通道。

2 原因分析

針對高速公路監控系統中的關鍵功能模塊，分析系統功能設計原因。

2.1 系統結構設計

可將應用于高速公路中的監控系統分為兩個工作區域：總控制系統工作區與現場數據采集問題處理工作區。總控制系統應設置相應的處理計算機與服務器，以核心計算機網絡為基礎，建立與道路收費管理系統、道路應急處理系統、信息傳輸系統等建立拓展延伸網絡結構。

2.2 路段通信模塊

通信模塊是高速公路監控系統發揮作用的基礎，必須作為系統建設的重點。道路信息收集的圖像數據信息需要通過通信模塊上傳到中心控制系統，中心對數據的分析處理結果生成指令需要及時發送到終端，均需要暢通的通信通道實現。

2.3 視頻監控模塊

在高速公路監控系統中，要想全面了解重要路段通行安全情況，僅依靠車輛檢測器設備無法獲得全面的信息，通過分段顯像控制方式可以把現場情況的畫面傳送到控制中心，使控制管理者能夠直觀地觀測到具體情況，作為交通事件處理的事實依據。因此，視頻監控系統是整個系統運行的關鍵。

2.4 圖形處理模塊

高速公路運行管理者開展工作的基礎就是全面地掌握道路交通實時信息，要實現這一目標就必須建立現代化信息化的圖形處理管理系統，給交通管理人員工作提供信息保證。目前的圖形處理模塊已經能夠在控制中心以屏幕現象的方式顯示實時路況信息，需要進一步解決的問題是處理速度與圖像清晰度。

3 高速公路監控系統工作流程

在固定時段路段信息處理器從數據庫中提取采集的圖像與數據，整理整合后進行評估，對車流量、天氣狀況、能見度等關鍵要素通過多媒體功能作出顯示，對于可能出現交通管理危險的情況，自動生成措施指令，通過終端現象設施，及時通知過往車輛，同時通知附件的管理人員加強監控。如果出現突發情況，第一時間作出警報警示，通知監控人員封鎖事故路段。

4 總結

發展高速公路監控系統是目前公路交通安全發展的要求，目前我國道路監控系統還處于起步階段，需要不斷進行技術完善，從綜合控制、信息采集、警報通告等方面提高處理速度，全面提升系統的應用價值，促進我國高速公路交通安全管理工作的進一步發展。

參考文獻

[1]楊哲.京開高速公路監控系統設計與實現[D].天津大學，2010.

[2]莊啟成.高速公路監控系統建設分析[J].中國高新技術企業，2009（11）.

[3]金克明，顧漢霆，徐加佳.基于GIS技術的高速公路監控系統應用[J].公路交通技術，2010（04）.endprint

摘 要 高速公路與普通道路相比具有全封閉、專用性的特點，車輛在高速公路上行駛速度快、流量大，建立高速公路的主要目的是保證道路交通安全、提高交通運行速度、方便廣大人民群眾。目前，隨著我國汽車數量的急劇上升，道路交通安全的壓力越來越大，道路擁堵、交通事故時有發生，面對新的挑戰，在高速公路上安裝公路監控系統成為了當務之急。以通信信息技術、數據傳輸網絡技術、電子顯像技術、計算機模型構建系統以及基本通信設備為基礎的高速公路監控系統已經開始應用于高速公路管理運行之中，系統能夠在安裝控制設備的范圍內發揮有效的控制作用，及時、準確地監控關鍵路段，利用高速數據傳輸工具，掌握道路交通安全情況。高速公路監控系統的廣泛應用為我國道路交通安全穩定發展創造了良好條件，為確保人民生命財產安全提供了有力保證。

關鍵詞 高速公路；監控系統；原理；原因

中圖分類號：TP277 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）03-0139-02

高速公路監控系統通過路段監視系統獲得道路運行信息，根據設定的處理方式作出綜合分析判斷、并采取針對性措施。系統將決策的結果與控制措施指令通過高速的信息傳輸設備發布到終端的情報板、路段控制匝道、收費站等。以及時的反應動作保證道路安全暢通。對于實際管理中的延誤，快速作出反應，安排專門工作人員到達現場排除影響事件，將延誤造成的損失降到最低，全面協調道路監控管理工作。

1 高速公路監控系統原理

在高速公路監控系統中，管理中心系統實時收集管理區域的信息數據，并對數據作出適當的分析處理：檢測安全事故威脅性、決定交通管理機制、應急處理功能、資料收集檢索、顯像系統功能、系統功能運行檢測、協調功能配合優化各方資源配置等，為道路暢通運行創造基礎條件。系統對高速公路全線進行整合管理、調整管理資源分配，以控制中心為基礎調動功能模塊有序完成實際工作任務，系統功能結構如下圖所示。

系統結構圖

數據庫服務器：是系統數據管理中心，主要功能有保存信息、建立信息數據庫，進行數據傳輸功能服務、整理整合數據和進行信息數據格式與形式轉化。

路段通信模塊：是分段道路信息連通器，收集實時路況信息，進行分類上傳，將采集數據類型識別完成后，轉化為統一形式上傳到信息數據庫保存。除此之外還負責協調具體指令裝置，校對時間確保協調性。

路段監控模塊：是指令接受處理系統，負責接受主服務器信息處理完成信息，根據信息內容采取管理措施，選擇適應實際情況的管理方案，形成具體的信息情報公示板、變速指令等實時變化命令。也可以作為現場管理人員的控制器，人工輸入指令管理可變終端顯示管理裝置。通過對模塊功能地調整，在自動與手動之間靈活轉化。

信息管理模塊：是信息存儲輸出器，負責對以原始數據為基礎分析產生的管理指令與人工輸入的指令進行形式轉化，以表格或統計圖的形式展示，并提供打印和查詢服務。

圖形處理模塊：是圖像收集管理器，負責將采集和處理路況的圖像信息，具體為道路通行走向、沿線設施分布、外場和隧道內設備運行情況（檢測參數、工作狀態）等交通管理要素以圖形為主的方式顯示在管理監控屏幕上，并實時刷新。

視頻監控模塊：主要功能對視頻切換矩陣主機、大屏幕投影儀的各項功能進行操作和管理，控制收費站視頻矩陣控制器對圖像進行調度錄像。在計算機上提供圖形控制方式對相應攝像機進行操作。

隧道監控模塊：是隧道內管理控制裝置，負責采集隧道內路況信息，并對采集的圖像以及參數進行分析，其中包括火災檢測儀器數據變化，隧道內通風、照明、供電設備運行狀態，采集信息數據由管理人員確認后調整現場終端命令發布器，工作可以通過自動處理也可以手動輸入。

廣播模塊：在高速公路關鍵路段定點安裝聲音播報系統，由監控中心控制信息播報內容，對車輛安全進行提示通報，并保證聲音播報系統的運行狀態，一旦出現工作故障第一時間通知最近地點維修人員，并進行數據的詳細記錄。為應付突發狀況會在隧道內設置備用播報裝置。

緊急電話模塊：在公路沿線相隔固定距離點，設置緊急情況通話專線，為道路通行車輛提供緊急救助通道。

2 原因分析

針對高速公路監控系統中的關鍵功能模塊，分析系統功能設計原因。

2.1 系統結構設計

可將應用于高速公路中的監控系統分為兩個工作區域：總控制系統工作區與現場數據采集問題處理工作區。總控制系統應設置相應的處理計算機與服務器，以核心計算機網絡為基礎，建立與道路收費管理系統、道路應急處理系統、信息傳輸系統等建立拓展延伸網絡結構。

2.2 路段通信模塊

通信模塊是高速公路監控系統發揮作用的基礎，必須作為系統建設的重點。道路信息收集的圖像數據信息需要通過通信模塊上傳到中心控制系統，中心對數據的分析處理結果生成指令需要及時發送到終端，均需要暢通的通信通道實現。

2.3 視頻監控模塊

在高速公路監控系統中，要想全面了解重要路段通行安全情況，僅依靠車輛檢測器設備無法獲得全面的信息，通過分段顯像控制方式可以把現場情況的畫面傳送到控制中心，使控制管理者能夠直觀地觀測到具體情況，作為交通事件處理的事實依據。因此，視頻監控系統是整個系統運行的關鍵。

2.4 圖形處理模塊

高速公路運行管理者開展工作的基礎就是全面地掌握道路交通實時信息，要實現這一目標就必須建立現代化信息化的圖形處理管理系統，給交通管理人員工作提供信息保證。目前的圖形處理模塊已經能夠在控制中心以屏幕現象的方式顯示實時路況信息，需要進一步解決的問題是處理速度與圖像清晰度。

3 高速公路監控系統工作流程

在固定時段路段信息處理器從數據庫中提取采集的圖像與數據，整理整合后進行評估，對車流量、天氣狀況、能見度等關鍵要素通過多媒體功能作出顯示，對于可能出現交通管理危險的情況，自動生成措施指令，通過終端現象設施，及時通知過往車輛，同時通知附件的管理人員加強監控。如果出現突發情況，第一時間作出警報警示，通知監控人員封鎖事故路段。

4 總結

發展高速公路監控系統是目前公路交通安全發展的要求，目前我國道路監控系統還處于起步階段，需要不斷進行技術完善，從綜合控制、信息采集、警報通告等方面提高處理速度，全面提升系統的應用價值，促進我國高速公路交通安全管理工作的進一步發展。

參考文獻

[1]楊哲.京開高速公路監控系統設計與實現[D].天津大學，2010.

[2]莊啟成.高速公路監控系統建設分析[J].中國高新技術企業，2009（11）.

[3]金克明，顧漢霆，徐加佳.基于GIS技術的高速公路監控系統應用[J].公路交通技術，2010（04）.endprint