對高速公路機電監控系統的設計的相關分析

徐瓊

（嘉興市申嘉湖高速公路投資開發有限公司 浙江嘉興 314000）

前言

高速公路機電監控系統主要負責高速公路全線交通流量、交通狀況、環境氣象、設施運行狀態的監測，交通流、交通環境為系統的主要監測對象，且同時具備監視監測和控制兩大功能，而為了保證高速公路機電監控系統最大化發揮自身效用，正是本文圍繞高速公路機電監控系統設計開展具體研究的原因所在。

1 高速公路機電監控系統結構與需求分析

1.1 基本結構

高速公路機電監控系統一般由八大子系統組成，包括總中心監控設施、分中心監控設施、氣象檢測系統、車輛檢測系統、交通誘導標志、信息發布系統、安全報警系統、閉路電視監控，整個系統也可以分為硬件部分與軟件部分，其中硬件部分包括閉路電視設備、信息顯示設備、信息采集設備、存儲辦公設備、網絡安全設備，而軟件系統則包括信息安全軟件、數據庫軟件、信息發布軟件、信息采集軟件、車道監控軟件，由此高速公路機電監控系統便能夠較好保障高速公路行車安全與道路的通暢，交通誘導與控制工作的高質量開展也能夠由此實現[1]。

而按照設備進行分類，高速公路機電監控系統還可以分為辦公存儲設備、信息顯示設備、信息安全設備、閉路電視系統、信息采集子系統，其中信息采集子系統能夠通過超聲波、紅外、微波、視頻、地磁、線圈車輛檢測器等檢測設備實現道路交通狀態信息的采集，同時還能夠應用氣象檢測儀等設備實現氣象環境等信息采集，交通控制策略的制定由此即可獲得有力支持；而信息顯示設備則主要包括可變限速標志、地圖板、可變情報板，示交通誘導信息屬于這類設備的主要功能；閉路電視系統則主要由光端機、網絡視頻編/解碼器、視頻矩陣主機、視頻分配器、攝像機設備、監視器組成，這類設備主要負責高速公路特殊構造物交通狀況的監視，如隧道、橋梁、沿線等[2]。

1.2 需求分析

對于高速公路機電監控系統的設計來說，系統的需求必須得到重視，考慮到高速公路機電監控需要結合實時采集的各種監控信息得出交通控制策略，這就使得其需要得到高精度的檢測器支持，因此系統的設計必須保證各種監控設施的準確性，提升監控設施的檢測精度與覆蓋率、保證檢測器布設密度合理、節約成本，便屬于系統設計的主要需求。

2 高速公路機電監控系統的具體設計

2.1 基本設計

為提升研究的實踐價值，選擇了某地浙江申嘉湖高速公路S12路段的機電監控系統設計作為研究對象，而為了滿足浙江申嘉湖高速公路S12路段的服務水平和技術指標，系統以A級進行設計。在具體設計中，高速公路機電監控系統被分為外場設備和路段監控中心兩級結構，其中外場設備包括設置在互通立交區的可變信息標志、全方位攝像機、微波車輛檢測器，設置在重點區域（交通量大路段、大橋、服務區）的全方位攝像機，設置在可能出現暴雨、濃霧路段與大橋的能見度及路面狀態檢測器，設置在服務區內的路況信息發布標志，以及按照1km左右密度設置的視頻事件檢測攝像機與全方位攝像機。監控中心則由閉路電視監視系統、計算機系統、LED大屏顯控系統、視頻事件監測系統、信息安全系統、附屬設施組成。在傳輸方式的選擇中，設計選擇了點對點方式連接工業以太網交換機與收費站視頻傳輸交換機、再利用以太網電路匯總至監控中心核心路由交換機的方式，由此即可避免某個點發生故障影響整個系統的正常運行[3]。

2.2 設計要點

2.2.1 路網運行狀況全面可視化

為最大化高速公路機電監控系統效用發揮，設計實現了路網運行狀況全面可視化，而由于視頻檢測器相較于微波檢測器在準確度、信息量方面具備顯著優勢，因此設計優先采用了視頻檢測器作為檢測器，共采用閉路電視攝像機32套、微波車輛檢測器9套。同時，設計還實現了關鍵節點攝像機的全面接入監控視頻網絡，并重點加強了易擁塞、事故黑點路段的視頻監控，主要包括大流量路段、大曲率路段、橋梁、短隧道、長隧道，其中圖1為大流量路段車檢器布設示意圖，圖2為大曲率路段的車檢器布設示意圖，由此即可更深入了解整個系統的設計。值得注意的是，浙江申嘉湖高速公路S12段的機電監控系統設計還在視頻監控范圍擴展領域投入了大量精力，因此系統的監控范圍適當延伸至收費站外，主要包括大中城市交叉口、收費廣場外、連接線，通過每個收費廣場增加的2臺閉路電視攝像機，高速公路內外綜合聯動機制的探索奠定了堅實的基礎。

圖1 大流量路段車檢器布設示意圖

圖2 大曲率路段的車檢器布設示意圖

2.2.2 交通狀態可控化

在浙江申嘉湖高速公路S12段的機電監控系統設計中，交通狀態可控化屬于設計的重要目標，而為了實現該目標，設計人員完善了高速公路重要節點的信息發布設施布設，同時還增加了大量圖形交通誘導屏，因此整個系統使用的F型可變情報板、服務區信息發布標志、門架式可變信息標志分別為15塊、10套、7塊，由此浙江申嘉湖高速公路S12段的交通狀態可控化水平大幅提升。

2.3 新技術工藝應用

浙江申嘉湖高速公路S12段的機電監控系統設計中應用了一系列新技術工藝，包括高清攝像機、鋼塑管材料的保護管、雙平面傳送網技術，其中高清攝像機采用了H.264的編碼標準，擁有1080P的分辨率，并提供標準以太網輸出接口，這就為系統所需的大范圍聯網監控提供了有力支持；鋼塑管材料的保護管則主要用于穿線管、分歧管道、路側管道，通過替代傳統的鍍鋅鋼管，其內壁光滑、耐化學腐蝕、無污染、不積垢、流體阻力小等優點得以較好服務于系統建設；雙平面傳送網技術可較好用于構建高效、統一的多業務傳送平臺，TDM和分組業務也能夠在單ASIC芯片支持下得以實現，PTN平面負責傳輸質量要求不高業務，而SDH平面則負責傳輸質量要求較高業務，由此數據、圖像、語音的高效接入得以實現，設備帶寬升級成本降低、綜合業務的承載滿足均使得系統得以更好服務于浙江申嘉湖高速公路S12段。

2.4 深化設計路徑

為響應“智慧高速”發展趨勢，浙江申嘉湖高速公路S12段的機電監控系統設計還計劃通過手機信令獲取實時交通數據、綜合利用營運車輛GPS數據提高交通環境檢測技術準確性，同時與商業導航平臺共享交通數據，即可進一步提升系統的綜合應用價值。其中，手機信令獲取需要與移動通信運營商建立戰略合作伙伴關系，由此即可實時獲得與路網運行狀態相關的信息，系統的異常預警功能、交通管理和出行的實時數據提供功能綜合水平可實現大幅提升；綜合利用營運車輛GPS數據需要結合國家道路安全運輸要求，同時還需要建立專業的預測預警體制；與商業導航平臺共享交通數據需要得到合作共贏機制的支持，由于百度、高德等商業導航平臺擁有極大的用戶群，且很多時候平臺在路況信息提供的準確性、及時性方面超過了級交通管理單位所掌握和提供的信息，因此機電監控系統設計還應探索與商業平臺合作機制，以此充分發揮雙方優勢，即可為機電監控系統的進一步發展提供有力支持。

3 結論

綜上所述，高速公路機電監控系統設計具備較高必要性，在此基礎上，本文涉及的路網運行狀況全面可視化、交通狀態可控化、新技術工藝應用、深化設計路徑等內容，則提供了可行性較高的高速公路機電監控系統設計路徑，而為了進一步提高設計質量，相關軟件的設計也需要得到重點關注。