高速公路現(xiàn)代化監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)研究

林森

（北京路安交通科技發(fā)展有限公司，北京100077）

1 引言

2020年是我國規(guī)劃基本建成全國高速公路網(wǎng)的關(guān)鍵之年，隨著越來越多的高速空路“橫空出世”，以及智慧公路的概念提出，高速公路的監(jiān)控系統(tǒng)被越來越多相關(guān)技術(shù)人員所關(guān)注。眾所周知，高速公路上的車流量巨大，行駛速度也十分快，這些都是容易引發(fā)嚴(yán)重交通事故的隱患。因此，為了大多數(shù)人的生命安全，在高速公路上安裝現(xiàn)代化的監(jiān)控系統(tǒng)十分必要。那么，高速公路的監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)該怎樣設(shè)計才會高效、便捷呢？本文即是圍繞高速公路現(xiàn)代化監(jiān)控建設(shè)來展開敘述的，其研究具有相當(dāng)?shù)膽?yīng)用價值。

2 高速公路監(jiān)控系統(tǒng)的基本要求

高速公路的監(jiān)控系統(tǒng)有著區(qū)別于閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)的特點，例如，在分布上是分散開來的，尤其是對于那些前端的監(jiān)控裝置，通常被安裝在較長距離的沿線上，暴露在日光下會受到天氣的影響。因此，這些前端裝置所處的環(huán)境有時是比較惡劣的，所以要求它具有較高的環(huán)境適應(yīng)性。同時，高速公路的距離都是比較長的，在傳輸技術(shù)上要求較高，監(jiān)控功能有賴于信號傳輸技術(shù)。目前傳輸信號的方法和介質(zhì)較多，但對于高速公路來講需要選擇光纖作為其首要傳輸介質(zhì)，另外，每個站點的監(jiān)控信息都需要集中匯總到管理的總控中心【1】。

隨著監(jiān)控技術(shù)的不斷發(fā)展、監(jiān)控規(guī)模的不斷增大，對高速公路的監(jiān)控系統(tǒng)提出了更高的要求：一是要操作簡單，使用簡便，意為監(jiān)控規(guī)模增加但是總體上系統(tǒng)不會因此卡頓，仍能方便快捷地進(jìn)行工作處理；二是可靠性，意為若有需求（一般為緊急的公共事件，如交通事故），相關(guān)人員可以迅速調(diào)出歷史圖像，了解事發(fā)地點相關(guān)的情況；三是管理性，可以根據(jù)區(qū)域、路段來進(jìn)行分別管理，對于散在分布的設(shè)備也可以進(jìn)行單個管理；四是系統(tǒng)可以向外擴(kuò)展，選擇開放性的系統(tǒng)架構(gòu)，當(dāng)有擴(kuò)展需求時可進(jìn)行增擴(kuò)；五是可融合業(yè)務(wù)，高速公路是個包含多方面的集成系統(tǒng)，因此監(jiān)控系統(tǒng)需要具備兼容性，使之可以與其他業(yè)務(wù)進(jìn)行充分兼容、融合。例如，當(dāng)緊急情況發(fā)生時，監(jiān)控系統(tǒng)可以迅速連接警報系統(tǒng)進(jìn)行警示等。

3 高速公路監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計

3.1 設(shè)計目標(biāo)

1）設(shè)置整體目標(biāo)。一個項目在開展前都要設(shè)定目標(biāo)，這有利于后續(xù)項目工作的開展，避免出現(xiàn)大方向的錯誤。在進(jìn)行整體目標(biāo)設(shè)定時，需要考慮到視頻的檢測質(zhì)量問題，將提高監(jiān)控質(zhì)量作為重點工作之一。如在攝像頭的選擇上，盡量采用高分辨率的，在進(jìn)行圖像壓縮時需要用數(shù)字處理，這樣可以有效保障食品圖像的清晰，避免圖像抖動等不良現(xiàn)象出現(xiàn)。這些措施還有利于檢測范圍的進(jìn)一步擴(kuò)大。

2）在關(guān)鍵路段應(yīng)用低照度攝像機(jī)。尤其是那些路況復(fù)雜，易發(fā)生交通事故的路段，因為這類攝像機(jī)具有優(yōu)秀的補(bǔ)光功能，即使是周圍環(huán)境光亮少，也可以自動打開紅外光。而在容易發(fā)生大霧的地方，雙目熱成像攝像機(jī)是比較好的選擇。因為它可以持續(xù)作業(yè)，即使是在夜晚或大霧天氣也能進(jìn)行實時監(jiān)控【2】。

3）應(yīng)用高分辨率的攝像機(jī)。百萬像素的攝像機(jī)往往可以拍攝下來高清的圖像，這是后期使用、分析的最佳數(shù)據(jù)資源。并且還可以為車流量計數(shù)、汽車行駛速度做出參考。也能準(zhǔn)確記錄下來實況，有利于今后的系統(tǒng)維修、檢測、交通管理等工作。

3.2 設(shè)計原則

監(jiān)控質(zhì)量是高速公路監(jiān)控系統(tǒng)中總設(shè)計的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。設(shè)計者和建設(shè)者需要明確設(shè)計的具體原則，因為這是實現(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)先進(jìn)、實用的可靠保障。首先在設(shè)計之初，應(yīng)該充分對市場上所有的監(jiān)控設(shè)備、技術(shù)進(jìn)行調(diào)查了解，包括國外的新技術(shù)和方法，也要納入考量當(dāng)中，以設(shè)計出先進(jìn)的監(jiān)控系統(tǒng)。其次還需要注意成本問題。功能實現(xiàn)且效果相同的情況下，優(yōu)先選擇低成本的方案，控制總成本。在此基礎(chǔ)上盡量選擇高質(zhì)量、高流暢度的設(shè)備，以提高設(shè)備后期運(yùn)行的安全性。最后要考慮到設(shè)備之間的協(xié)調(diào)問題，構(gòu)建有效、合理的區(qū)域監(jiān)控網(wǎng)。

3.3 系統(tǒng)功能需求

我國的交通管理離不開監(jiān)控系統(tǒng)，每年監(jiān)控系統(tǒng)為相關(guān)單位提供了大量的資料，以便管理者進(jìn)行相關(guān)的管理研究。也是交通管理部門安排部署工作的重要依據(jù)。根據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)的目的和需求，我們可以將之分為以下幾個部分：數(shù)據(jù)收集部分、數(shù)據(jù)傳輸部分、視頻監(jiān)控部分等。

3.4 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成

高速公路的監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)并不復(fù)雜，它是由幾個子系統(tǒng)組成的。分別是信息收集系統(tǒng)、通信傳輸系統(tǒng)、后臺監(jiān)控系統(tǒng)等；又根據(jù)具體的功能劃分為以下幾個子系統(tǒng)：隧道內(nèi)的照明、通風(fēng)子系統(tǒng)，傳播信息的有限廣播子系統(tǒng)，交通監(jiān)控子系統(tǒng)等【3】。這些系統(tǒng)共同組成高速公路的監(jiān)控系統(tǒng)。隨著時代的發(fā)展，高速公路的監(jiān)控系統(tǒng)被賦予越來越多的功能，為社會和相關(guān)部門提供越來越多的信息。一個合理科學(xué)的系統(tǒng)架構(gòu)是整個監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)的核心。

4 系統(tǒng)模塊設(shè)計

下面對高速公路監(jiān)控系統(tǒng)下的幾個系統(tǒng)子模塊進(jìn)行詳細(xì)介紹：

1）數(shù)據(jù)采集模塊，監(jiān)控的主要目的就是收集數(shù)據(jù)、記錄情況。數(shù)據(jù)采集模塊是這些模塊中較為重要的一塊。它要求攝像機(jī)對行駛在高速公路上的汽車進(jìn)行數(shù)據(jù)收集，如車速、道路占有率、每小時內(nèi)行駛的汽車數(shù)量以及汽車間的距離等。這些數(shù)據(jù)看似紛雜，但卻是相關(guān)部門進(jìn)行事故檢測、車速檢測的可靠數(shù)據(jù)來源。

2）數(shù)據(jù)傳輸模塊。收集到的數(shù)據(jù)需要傳輸系統(tǒng)來將之傳輸?shù)娇偪嘏_。倘若信息在傳輸?shù)倪^程中發(fā)生圖像清晰度下降、數(shù)據(jù)丟失等情況，那將會對工作造成巨大不良影響。因此要重視傳輸模塊，及時對其進(jìn)行更新?lián)Q代。以往傳統(tǒng)的傳輸方式有一定缺陷，因此現(xiàn)在都普遍使用數(shù)字式的傳輸方式，這種傳輸方式保障了信息的安全性和真實性。

3）視頻監(jiān)控模塊。該模塊是整個監(jiān)控系統(tǒng)中最為重要的一個版塊。其拍攝記錄的信息是所有工作開展的核心和依據(jù)。主要有3個功能：一是記錄功能，交管部門通過監(jiān)控的記錄可以很方便地進(jìn)行交通管理工作，大大減少了相關(guān)工作人員負(fù)擔(dān)；二是當(dāng)發(fā)生交通事故時，這些圖像可以為之后的責(zé)任判斷和處理提供證據(jù)，維護(hù)當(dāng)事人的權(quán)益；三是有利于管理者實時監(jiān)控路況，提前做出風(fēng)險評估，進(jìn)而規(guī)避危險事件的發(fā)生。

4）突發(fā)事件監(jiān)測模塊。這個模塊主要針對的是突發(fā)事件。當(dāng)突發(fā)情況發(fā)生時，往往會產(chǎn)生不利于人民生命建立和對公共設(shè)施財產(chǎn)安全造成威脅的后果，相關(guān)人員需要及時獲取信息，并做好記錄工作，這時系統(tǒng)便可以通過報警系統(tǒng)將信息及時呈遞給相關(guān)人員，可以最大限度地減少突發(fā)事件產(chǎn)生的負(fù)面影響。也就是說，這個模塊可以幫助高速公路的管理部門提高對異常交通的掌握度，提高反應(yīng)速度，減少不必要的損失。

5 結(jié)語

現(xiàn)代化的監(jiān)控系統(tǒng)在高速公路建設(shè)中的作用不容忽視，其引進(jìn)和應(yīng)用都與交通秩序和人民生命安全直接相關(guān)?，F(xiàn)代化的監(jiān)控系統(tǒng)可以有效降低交通事故的產(chǎn)生，也對高速公路上的交通秩序維護(hù)具有極大的現(xiàn)實意義。因此，為了提高高速公路中的監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)水平，必須時刻明確監(jiān)控對象和目標(biāo)，設(shè)計出科學(xué)合理的監(jiān)控系統(tǒng)以供有效采集信息，進(jìn)而從總體上提高高速公路監(jiān)控系統(tǒng)的質(zhì)量，為我國的基礎(chǔ)設(shè)施以及交通運(yùn)輸工程做出貢獻(xiàn)。