論高速監控系統故障分析智能化在技術改進中的重要作用

魏娜

摘 要：高速公路監控系統是指為了解決高速公路運營中存在的兩個主要問題--擁擠與安全，而建立起來的監控系統，其目的是保證行車安全和道路暢通。高速公路是全封閉、全立交的道路，在高速公路上運行的車輛行駛速度快，車流量大。它的理想特征是"安全、快速、高效、舒適、方便"。然而，高速監控系統一旦出現故障，那么后果不堪設想，所以本文針對高速監控系統故障智能化分析技術以及對今后監控系統的改進作用做了主要研究。

關鍵詞：高速；監控系統；故障；智能化；作用

1.引言

隨著高速公路監控系統的發展，系統逐漸趨向于高集成化，以減少人力的配置，然而由于高速公路監控系統的設備繁多而復雜，在移交后的管養人員并非各個專業系統人員，因而造成故障解決困難，智能化分析技術可以很好的幫助后期維護人員定位問題所在，并提示錯誤原因，幫助管養人員確定問題與維修，使系統在最短的時間內恢復正常運行。

2.高速公路監控系統組成

2.1圖像監視系統

圖像監視系統的主要功能是監視高速公路的交通運行。圖像監視系統主要包括實時交通狀態顯示板、CCTV監視墻和大屏幕投影屏等。

2.2控制系統

控制系統是高速公路的核心，其主要功能是檢測各種交通信息，并將信息傳送給室內中心計算機，計算機通過數據判斷、處理與分析，生成控制方案，并通過相應的設備對高速公路相關的路段進行管理與控制。控制系統的另一功能是向交通管理控制中心傳遞相關的交通信息。

由于高速公路運營的特殊性，系統維修需要封路等措施，如果不能準確的定位故障發生位置與原因，將極大的浪費人力物力，并嚴重影響高速公路的正常運營。而運營人員并非專業的系統集成人員，對系統的故障并不能迅速判斷出問題的出處，從而延誤維修。因此，系統故障診斷的決策是高速公路監控系統維修的關鍵問題。

3.監控系統故障分析智能化技術

高速公路系統故障通常分為三類：上層軟件故障，鏈路故障，設備端故障。通常設備端故障會通過設備本身的故障報警獲得，鏈路問題與軟件問題需要通過經驗來進行判斷。

3.1智能化分析技術構成

智能化分析技術是一類包含知識和推理的智能計算機程序.其內部包含某領域專家水平的知識和經驗.具有解決專門問題的能力，主要包括知識庫和推理機兩大部分。

知識庫是存儲和管理所獲取的專家的經驗和知識的軟、硬件系統。知識庫中存儲的知識有三種類型：基于專家經驗的判斷性規則用于推理問題求解的控制性規則 用于說明問題的狀態、事實和概念及當前的條件和常識等的數據。

推理機是智能化分析技術系統的“思維”。協調控制整個系統根據規則對知識庫中的知識及存入推理機的“事實”進行啟發推理，算法推理，對用戶提供的證據進行推理.并最終進行解答。其推理方式主要有正向推理、反向推理和雙向推理。

智能化分析技術中的知識錄入，是將專家的知識運用計算機的語言，將經驗轉換為計算機中的規則，只有經過正確的表達，計算機才能進行推理得出響應的結論，隨著計算機語言的發展，現在大量的高級面向對象語言如C++，C#，JAVA等也運用于智能化分析技術中。

3.2智能化分析技術在高速公路監控系統故障診斷中的應用

系統的故障診斷應該包括：現場數據采集，數據分析，結論。在此基礎上擴功能，引入智能化分析技術的概念，創建故障分析決策系統。在高速公路監控系統故障診斷中引入智能化分析技術，是將專家的診斷經驗，以知識庫的形式存儲于計算機中。當故障發生后，利用專家知識，迅速定位故障出處，及時準確的指導故障的維修，提高故障處理的效率.為高速公路的正常運營提供保障。

3.2.1引入分析

系統故障發生后，在調查過程中往往見到的是一些表征現象，這就需要有經驗的維修人員去根據現象進行推理。建立故障統計數據庫.對事故發生的原因進行歸納和演繹，從海量的數據中提取重要的規律信息.對故障處理的有效性和及時性有著很大的幫助，依據專家系統的相關知識分析故障。

3.2.2推理機的設計

推理機依據規則或存入的知識，進行啟發推理和算法推理，分析出故障處理的決策。選擇推理方式即選擇從原始數據和已知條件得到結論（正向推理）的推理方式，采用置信度方法進行不確定性的推理。系統的沖突解決策略一般情況下按照規則的置信度從大到小依次選取，對于規則置信度相同的規則，按規則在知識庫中的排序進行選取。

3.2.3人機界面的設計

人機交互接口實現系統相關功能的操作。通過界面可以實現知識的獲取并將其存其知識庫，推理機提取知識庫里的知識進行故障分析推理。同時通過界面實現數據庫的管理實現數據的維護。操作人員也可以通過簡單的操作，實現智能化分析技術在過程中的有效應用。計算機根據數據采集，規則匹配，通過交互界面輸出診斷結果，幫助維修人員判斷。

4. 高速公路監控系統發展趨勢

隨著科學技術的發展，高速監控系統的科技含量越來越高，監控系統是高速公路交通管理中不可缺少的重要手段，現有的高速監控技術已不能滿足人們的需求，那么高速監控系統還需要進一步改進，主要體現在以下幾方面：

4.1監控區域網絡化

隨著我國公路建設的快速發展，大部分省市的高速公路已經達到飽和狀態，形成了高速公路網，單獨路段交通意外事件的影響范圍越來越大，“一路一監控”模式已經不能滿足需求。因此需要相臨路段之間能互通協調，建立統一的監控中心，對全省乃至全國范圍內的高速公路交通運行狀況進行監控和協調，只有高速公路監控系統向網絡化發展才能適應高速公路網絡交通流的調節和控制。

4.2視頻監控智能化

車牌識別在高速公路收費系統中已成熟應用，其可對過往的車輛進行自動登記、驗證、監控、報警等。交通事件智能視頻分析主要包含：物體移動監測、物體滯留監測、突然出現監測、移動路徑監測、物體徘徊監測。交通事件智能分析在采集的圖像區域內，能對不同車道和交通狀況進行車輛超速、低速、逆行、物體遺散等的實時分析，當發生交通車輛事故時系統能夠快速聯動報警和錄像，為交通安全提供保障。交通狀態檢測則是通過前端采集的實時數據自動識別路段的交通狀態，當檢測到道路交通發生擁擠或堵塞時，系統自動報警，并進行擁堵數據的統計，且通過平臺對各級監控中心發布交通信息。

4.3高速公路監控系統信息化

高速公路監控信息化是最大程度發揮高速公路潛力的重要手段，雖然我國高速公路設速度較快、里程較長，但道路信息化水平不高。隨著交通量的增加，為發揮高速公路的優勢和提高投資效益，必須對已建成高速公路監控系統進行升級改造，提高其信息化水平，新建公路要充分考慮到信息化建設，進行科學的統籌規劃，按需建設，分步實施[2]。

5.監控系統故障分析智能化技術的作用

隨著高速監控系統的網絡化、智能化和信息化程度提升，一旦智能化監控系統出現故障，只靠專業人員去排查、檢測、修復，不僅浪費大量的人力、物力，最主要的是處理不好容易造成交通事故，所以將智能化分析技術融入到高速公路監控系統的故障診斷中，解決了未來高速公路由于系統繁多復雜而造成的養護人員專業性不全面，故障原因分析慢等問題，為高速公路運營高效解決問題提供了一條可以實現的思路。隨著高速公路監控系統的發展，人工智能的方法越來越得到重視，對高速公路技術的發展和改進有著重要的意義。

參考文獻：

[1]張燁，彭進業，葛寶，等. 組件式GIS在高速公路監控系統軟件設計中的應用[J].西北大學學報（自然科學版），2004，34（05）：545-548.

[2]孫培元，陳啟美.高速公路監控網絡管理系統的研究與實現[J].公路交通科技，2004（10）：92-116.