高速公路監(jiān)控系統(tǒng)的問題和改進(jìn)研究

葉曉波

（陜西省高速公路建設(shè)集團(tuán)公司西延分公司，陜西 西安 710000）

0 引 言

得益于電子信息技術(shù)的進(jìn)步，高速公路電子監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)揮了重要作用。智慧交通建設(shè)中，高速公路的電子監(jiān)控系統(tǒng)是重要的組成部分，提供交管部門之間的交通運(yùn)行狀況，可操作性在不斷提高，即監(jiān)控系統(tǒng)是高速公路正常運(yùn)行的重要保障。但是現(xiàn)實(shí)情況是由于經(jīng)費(fèi)或者是規(guī)劃等方面的原因，高速公路的監(jiān)控系統(tǒng)完善程度并不高，一些高速公路并沒有較為完整的監(jiān)控體系。近年來，高速公路上的交通安全問題越來越嚴(yán)重，高速公路監(jiān)控系統(tǒng)的重要性更加凸顯。基于習(xí)近平總書記提出的以問題為導(dǎo)向，深入探索高速公路監(jiān)控系統(tǒng)的問題，并探討改進(jìn)的方案。

1 高速公路監(jiān)控系統(tǒng)問題

高速公路的機(jī)電系統(tǒng)由收費(fèi)、通信和監(jiān)控三大系統(tǒng)組成。收費(fèi)系統(tǒng)與收費(fèi)運(yùn)行緊密聯(lián)系，一直以來都是投入的中心，但是監(jiān)控系統(tǒng)的重要性已經(jīng)凸顯，它是高速公路機(jī)電系統(tǒng)的核心部分。如果監(jiān)控系統(tǒng)有問題，將對高速公路的運(yùn)營管理產(chǎn)生非常大的影響。因此，深入探索了監(jiān)控系統(tǒng)存在的問題。

1.1 監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)盲目

實(shí)際上，高速公路監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)建設(shè)是有比較明確的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)的，但是標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范相對不夠完善，缺乏深度和廣度，導(dǎo)致很多監(jiān)控系統(tǒng)在設(shè)計(jì)和建設(shè)中功能和規(guī)模都有一定盲目性。具體表現(xiàn)為投資非常大，但是所建設(shè)的設(shè)施用途不大，價值不高，尤其是交通流量小的高速公路，表現(xiàn)最為明顯。同時，經(jīng)費(fèi)不夠?qū)е卤O(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)中功能不夠健全，價值不高。此外，技術(shù)上也有一定盲目性，云臺加球機(jī)、槍機(jī)等常用的監(jiān)控設(shè)備在能見度較好的情況下有效視距大約為800 m。實(shí)際設(shè)計(jì)建設(shè)中，設(shè)施間隔比較大，在交叉口、事故多發(fā)點(diǎn)及路線險要區(qū)域內(nèi)多是按照1 000 m的間隔來進(jìn)行布局，存在很大的監(jiān)控盲區(qū)；若在路況較好的地段，也按照1 000 m的間隔密度來布局，又會存在很多閑置設(shè)施[1]。

1.2 監(jiān)控系統(tǒng)使用低效

監(jiān)控系統(tǒng)使用低效，主要是因?yàn)闆]有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。建設(shè)中，早期建設(shè)的監(jiān)控系統(tǒng)和后續(xù)擴(kuò)充的監(jiān)控系統(tǒng)在編碼制式上存在差別，造成監(jiān)控分家的局面。例如，某省已經(jīng)開通的高速公路項(xiàng)目中很多監(jiān)控畫面（包括交通畫面和收費(fèi)圖像畫面）采用的是MPEG-2格式的數(shù)字編碼標(biāo)準(zhǔn)，但在早期的規(guī)范中要求的是ITUTH.264。這就造成了監(jiān)控系統(tǒng)中存在兩種視頻制式，出現(xiàn)二次編解碼現(xiàn)象，造成圖像質(zhì)量損失問題，且浪費(fèi)了財(cái)力、物力及時間。

1.3 監(jiān)控系統(tǒng)信息處理

監(jiān)控系統(tǒng)要時刻運(yùn)行，時刻進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集、處理。如果高速公路監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)能夠通過大數(shù)據(jù)利用起來，不僅可以最大化地發(fā)揮監(jiān)控系統(tǒng)的功能，而且能提高服務(wù)質(zhì)量，并對運(yùn)營管理決策提供支撐。但是現(xiàn)階段，高速公路的監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)僅做到了簡單加工處理，對數(shù)據(jù)的深層處理和挖掘利用較少。

2 高速公路監(jiān)控系統(tǒng)改進(jìn)

2.1 明確系統(tǒng)功能

監(jiān)控系統(tǒng)要突出如下功能。能利用前端設(shè)備實(shí)現(xiàn)氣象、交通流等信息數(shù)據(jù)的收集，并提供報(bào)警功能。系統(tǒng)要能夠基于相應(yīng)的方法，基于收集到的數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)自動實(shí)時的交通事件監(jiān)測。系統(tǒng)要滿足相關(guān)管理人員、操作人員及維修人員的管理操作和維護(hù)，方便用戶對前端設(shè)備以及后臺設(shè)備進(jìn)行分類編組，同時對報(bào)警功能進(jìn)行設(shè)置。系統(tǒng)要具備一定外部接口，能夠及時收到高速公路收費(fèi)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)和緊急信息，要能夠向信息中心傳輸數(shù)據(jù)，并在數(shù)據(jù)庫的幫助下，基于大數(shù)據(jù)提高運(yùn)營管理決策能力[2]。

2.2 加強(qiáng)重點(diǎn)路段實(shí)時監(jiān)控

高速公路運(yùn)營管理和設(shè)計(jì)規(guī)劃中，要強(qiáng)化對道路狀況、交通狀況以及氣象狀況的感知能力和處理能力。監(jiān)控系統(tǒng)作為主要的監(jiān)控手段必須要建，但是建設(shè)必須科學(xué)合理，避免出現(xiàn)盲目性和低效性，特別是事故多發(fā)段、交叉路口等特殊路段。要基于現(xiàn)有的監(jiān)控設(shè)備使用情況，根據(jù)投資成本和使用效益兩個層面來進(jìn)行改造，達(dá)到最優(yōu)化的安全效益和經(jīng)濟(jì)效益。例如，攝像頭選型，重點(diǎn)路段可以使用邊角紅外雙波段熱成像攝像機(jī)或者是高清紅外夜視攝像機(jī)，而非重點(diǎn)路段則可以降低設(shè)備的性能標(biāo)準(zhǔn)。

2.3 提高監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)利用率

高速公路的里程數(shù)是非常高的，且高速的利用率也在日益提高，監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)也日趨龐大，對數(shù)據(jù)庫的要求非常高。因此，監(jiān)控系統(tǒng)的改造過程中要突出監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)的集成性，并基于數(shù)據(jù)的集成來提高數(shù)據(jù)的利用率。要求相關(guān)部門加強(qiáng)溝通，構(gòu)建綜合信息平臺，并將新增車輛注冊登記、道路運(yùn)輸證配發(fā)及車輛年檢等數(shù)據(jù)資源實(shí)現(xiàn)共享，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)聯(lián)動監(jiān)控機(jī)制，真正實(shí)現(xiàn)“車輛一動，監(jiān)督受控”的全動態(tài)監(jiān)管。

要突出監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)時動態(tài)監(jiān)控。高速上行駛的車輛會受到自身速度、氣象及道路通行情況的影響，所以在數(shù)據(jù)庫的優(yōu)化方面要重點(diǎn)把握住兩個信息，交通事故信息和交通信息。前者主要是交通事故發(fā)生的時間、路段以及事故發(fā)生時事故路段的交通信息，如事故的危險級別、氣象狀況及誘導(dǎo)因素等。交通信息則主要是車流量、氣象狀況、路段平均速度及一些特定的屬性數(shù)據(jù)。為滿足日趨龐大的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)的存儲、利用，數(shù)據(jù)庫方面建議構(gòu)造數(shù)據(jù)倉庫。數(shù)據(jù)倉庫的構(gòu)建是基于物理數(shù)據(jù)、邏輯數(shù)據(jù)及概念數(shù)據(jù)三個層面的模型。其中，物理數(shù)據(jù)就是監(jiān)控前端設(shè)備采集的數(shù)據(jù)[3]。

概念數(shù)據(jù)模型是決定數(shù)據(jù)庫主題以及各個主題之間的關(guān)系的關(guān)鍵點(diǎn)。設(shè)計(jì)中，要突出主題的選定、系統(tǒng)邊界的界定以及各主題之間關(guān)系的確定。監(jiān)控系統(tǒng)中，要將人工輸入數(shù)據(jù)、氣象數(shù)據(jù)、交通事故視距及交通流量數(shù)據(jù)提取出來，確定主題與主體的映射關(guān)系，需設(shè)計(jì)出E-R模型，如圖1所示。

圖1 數(shù)據(jù)庫E-R模型示意

此外，邏輯數(shù)據(jù)模型是開發(fā)者與使用者之間溝通的橋梁，其與另外的物理數(shù)據(jù)、概念數(shù)據(jù)是有相互依存關(guān)系的。改造設(shè)計(jì)中，要以概念模型的設(shè)計(jì)為基礎(chǔ)，進(jìn)行深化設(shè)計(jì)，構(gòu)造出功能性強(qiáng)的邏輯數(shù)據(jù)模型。其中主要突出分析和確定主題，可以指定實(shí)際可行的設(shè)計(jì)策略。確定數(shù)據(jù)粒度，粒度是數(shù)據(jù)單位在數(shù)據(jù)細(xì)化方面的級別，粒度越小，細(xì)化越高，可影響數(shù)據(jù)查詢問題的類型。概念數(shù)據(jù)模型中，將交通信息作為主題，并在模式劃分中構(gòu)建數(shù)據(jù)表，確定主題之間的關(guān)系。但是因?yàn)樾畔⒘看蟆⒆侄味啵瑫绊懺L問效率，所以可以通過構(gòu)建公共鍵碼來實(shí)現(xiàn)所有數(shù)據(jù)表的映射，構(gòu)成一個完整的主題。進(jìn)一步增加導(dǎo)出字段。根據(jù)初始數(shù)據(jù)匯總生成數(shù)據(jù)，即導(dǎo)出字段。例如，雙向八車道高速在劃分中將1～4車道匯總并定義為上行車道，5～6車道匯總定義為下行車道，監(jiān)控系統(tǒng)的交通數(shù)據(jù)就按照車道的類別來進(jìn)行信息的收集，數(shù)據(jù)庫生成數(shù)據(jù)表則按照行車方向來進(jìn)行構(gòu)建，并生成表。要確定數(shù)據(jù)分割，將原則上統(tǒng)一的數(shù)據(jù)進(jìn)行分割，劃分成獨(dú)立管理的物理單元，進(jìn)而提高數(shù)據(jù)處理的效率。最后，定義一個記錄系統(tǒng)，表面數(shù)據(jù)關(guān)系表中某個字段來自業(yè)務(wù)表。

3 結(jié) 論

高速公路的監(jiān)控系統(tǒng)必須要建設(shè)，但是要思考經(jīng)濟(jì)性和針對性，避免出現(xiàn)盲目投資，盲目建設(shè)。本文主要基于運(yùn)營管理的思路對監(jiān)控系統(tǒng)的問題和改進(jìn)進(jìn)行了研究，提出大數(shù)據(jù)時代下高速公路監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)發(fā)展方面可以借鑒的思路，以運(yùn)營管理水平的提升為核心，深入分析監(jiān)控系統(tǒng)的建設(shè)問題，構(gòu)建更加具有技術(shù)含量的高速公路體系。