高速公路監控系統與收費系統研究

劉興

摘 要：監控系統對于促進高速公路安全具有非常重要的作用，本文對高速公路主要模式對監控系統的要求進行了分析，提出在現階段高速公路監控系統的改造中，應該做好外場和內場監控系統的改造，多采用性能優越的高清監控設備，優化傳輸設備，從而提升監控系統在高速公路建設與運營中的作用，確保高速公路的正常通行。

關鍵詞：高速公路；監控；收費系統

1前言

隨著經濟的發展，高速公路得到了大力發展，直到2016年底，我國的高速公路通車總里程突破13萬公里，超過美國，位居世界第一。在此背景下，高速公路機電設備跟隨著高速公路的發展和社會的進步，也在不斷發展，越來越多的設備進入高速公路行業，促使圖像監控、數據通信等設備水平進一步提高。隨著高速公路的發展，監控系統經歷了三個不同的階段，即從最早的全模擬視頻監控發展到準數字視頻監控，再到純數字視頻監控，現在逐漸以高清視頻監控系統為主。高清視頻技術已日漸成為現今視頻監控的一個重要發展方向。為了提高實時信息的準確性、應對現代化高速公路的快速發展，需要快速提高各個監控系統的應用管理水平。

2高速公路監控系統的現狀及存在的問題

隨著我國交通基礎設施建設的日益完善，高速公路發展的速度非常快。高新技術的應用給監控設備提出了很多新的要求。和閉路電視系統相比，高速公路由于取電以及傳輸原因，導致前端設置監控設備的地點比較分散，特別是外場監控設備，往往安裝在高速公路沿線的各點上，最主要的安裝位置位于各個隧道內，所處環境非常惡劣，油污、灰塵、汽車尾氣等都會影響監控設備，這就對監控設備提出了適應性方面的要求。再加上遠距離傳輸，中間光纜的熔接、同軸電纜接頭的觸點，會造成傳輸數據的大量損耗，影響視頻的質量。目前高速公路監控系統存在著以下幾方面的問題。

2.1監控設備本身存在的問題

由于高速公路建設時間長，使用年限及更新頻率也越來越長，導致很多設備還保留在模擬的范疇內。目前，國內大多數已通車的高速公路，使用的監控設備主要包括外場、傳輸、室內設備。外場設備主要采用標清攝像機，視頻圖像顯示效果不理想；傳輸設備采用視頻光端機，通過視頻同軸電纜連接攝像機與視頻光端機；室內設備則通過視頻同軸電纜來連接視頻分配器、視頻矩陣、硬盤錄像機等設備。

2.2現今監控的要求

在高速公路迅速發展的前提下，對監控系統提出了很多要求，其必須具備以下幾個基本特性：易使用、可靠以及存儲要求。即在外場監控設備數量及距離增加的同時，系統仍能快捷、方便、流暢地使用，依靠磁盤陣列，使服務器的存儲容量能夠達到或超過30d的最低要求；而在緊急事件發生時，監控系統能夠及時、可靠、快速地定位事故發生地點，并且能準確調用歷史視頻。

3高速公路主要模式對監控系統的要求

3.1高速公路監控級別

當前，高速公路的監控系統已由傳統的本地存儲、異地無法調用的監控方式，逐步轉變為通過內部環網、數字攝像機和光纖傳輸相結合的監控方式，也改變了視頻信號采用的監控管理方式，朝著科學化信息化的方向發展。（1）管理所。各個管理所均需將本地的監控視頻圖像進行存儲，并能隨時進行調用查看。在管理所所轄的收費崗亭及周邊環境中，每個監控通過網絡將視頻實時上傳至存儲服務器內，管理所將對視頻進行實時監控，其中包括收費亭內圖像及車道圖像、收費廣場圖像。（2）監控分中心。根據每條高速公路的管理里程及設備數量，設置監控分中心對設備進行有效管理。監控分中心可以通過網絡遠程進入光平臺及存儲服務器，控制及調用視頻，對管理所內的收費站點及隧道實施統一監控和管理并發布信息。（3）監控中心。根據地域及需求，高速公路通過監控中心對全路段實施統一管理。

3.2高速公路主要模式對監控系統的要求

隨著信息技術的高速發展，管理所、監控分中心、監控中心之間采取監控聯網，控制信號可以通過網絡直接下發至前端設備。現各單位采用數字攝像機，可通過網線傳輸至數字光端機，另一端數字光端機連接至H3C交換機，并入光平臺。需要時各級可隨時通過網絡連接到光平臺內直接調用需要的圖像。這四個級別監控的特點如下。（1）所級監控系統。該級主要是收費及隧道站點，通過實時采集本地收費亭、收費車道、收費廣場或隧道、配電房內的音視頻信號，實施監控和管理及下發指令，對各個收費亭視頻進行遠程監控。主要通過攝像機采集數據，交換機完成收費亭、收費車道、收費廣場之間的匯聚，光端機采用點對點方式進行傳輸。（2）管理所至監控分中心。根據實際情況，自管理所到監控分中心的音視頻控制信號主要通過全數字點對點光端機方式傳輸。管理所與監控分中心之間建立光平臺系統，監控分中心通過內部網絡遠程連接光平臺系統及內部存儲服務器，查看前端監控點。（3）監控分中心至監控中心。在當前技術條件下，一般采取與上述相同的模式進行傳輸。

4現階段高速公路監控和收費系統的改造方向

4.1外場監控設備的改造

由于圖像質量無法達到要求，現階段高速公路針對圖像品質進行改造，首先是將外場的攝像機進行改造，即由原有的模擬攝像機改為數字高清攝像機，并將模擬光端機更換為網絡數字光端機，并通過網線，將圖像進行集中，統一通過光纖進行圖像傳輸。

4.2內場監控設備的改造

由于原有矩陣需要光纖轉換模擬數據，無法達到提高監控圖像品質的目的，現已采用光平臺，可以將光纖信號直接接入，不需要進行多重轉換，直接進行視頻錄入，而視頻的調用也不需要采用視頻線路的連接，直接通過網絡的方式，連接進光平臺設備直接調取，減少中間環節。

4.2高清監控設備的改造

高清監控設備具有圖像清晰度更高、細節清楚、可靠、先進、性價比高等特點，傳統的標清攝像機，其受制于原先的設備制式，視頻圖像顯示效果不佳，只能依靠模糊的圖像分析車輛的情況，即使放大圖片，也幾乎無法看清車輛的具體牌照，由于高清攝像機、圖像的傳輸采用綜合布線網絡，降低了費用，且可靠性提高幅度較大；并且中間減少了很多節點，降低了大量中間環節損耗，使得線路走線比以往更加清晰。因此，在現階段高速公路監控系統的改造中，應該將原有圖像質量不達標的監控設備換成高清的監控設備。

4.4傳輸設備的改造

在傳輸方面，對于傳統傳輸效率低的設備應該進行改造，現采用節點式光端機與H3CiVSIP智能監控系統。節點式光端機又被稱作總線型數字光端機、鏈路式數字光端機。利用電信中常用的分插復用技術（ADM）和時分復技術（TDM），節點式光端機不僅能節省光纖資源、延長傳輸距離等，還可通過全程數字非壓縮視頻傳輸的方式，獲取高質量的視頻信號，實現視頻信號與數字非壓縮點對點傳輸圖像達到完全一致。基于IP數據傳輸、數字圖像處理及數據存儲等技術，H3C推出基于NGN架構的iVSIP智能監控系統，并引入控制信令的IP通信概念，把傳統監控的簡單連接方式提升至IP通信方式。iVSIP智能監控系統發揮作用的過程，包括IP網絡、監控前端、流媒體交換、圖像存儲、用戶訪問等，具備圖像清晰、畫面流暢、實時傳遞等優勢。

5結束語

在高速公路快速發展的今天，提高監控系統的性能，即提高視頻的清晰度及傳輸的高效性，也可以確保高速公路的正常通行，發現問題或事故能夠及時解決。監控系統應該注重監控設備和傳輸設備的改造，確保圖像清晰，從而保障高速公路的安全、穩定運行，促進我國高速公路事業的長遠發展。

參考文獻：

[1]裴緒成. 高速公路收費監控系統的管理及應用[J]. 現代工業經濟和信息化， 2017， 7（3）：76-77.