高速公路通信監控系統分析

文/鄔亮、許婷琴

1 前言

不同于一般性質的公路，高速公路素來承擔著較重的交通通行任務，且長途車輛以及危險品車輛較多，因此在進行相關工程施工的過程中應提升高速公路的通行能力以及質量。隨著我國高速公路通行里程的不斷增加以及全線通信監控的高效落實，保障了高速公路的安全運營以及科學化運行。

2 通信監控系統的重要性

自融入世界經濟體系以后，我國高速公路就進入快速發展階段，極大帶動了沿線城市的經濟發展。但與此同時，在不斷交織的高速公路網絡環境下，交通事故發生的概率也在不斷增加。

在高速公路中有效應用通信監控系統，降低了人工方面的成本，極大保障了沿線道路全天候、全方位的監控效果，確保高速公路運行的通暢和安全。鑒于此，加強高速公路中通信監控系統的建設就顯得極為重要[1]。

3 通信監控系統組成

該類系統主要由數據采集和閉路監視以及信息顯示和中心集控等部分構成，它能夠實現對高速公路沿線信息的實時采集和全方位記錄，極大保障了交通管制信息發布以及交通狀況調控的科學與高效；另外，可細化為視頻采集和云臺控制以及信號傳輸和視頻處理等系統，以下做具體介紹。

視頻采集系統主要由分布于高速公路各個觀測點上連接有云臺裝置的攝像機組成。通過這些高性能數碼攝像機，即可采集路況實時視頻圖像信號，而通過云臺裝置則可進行沿線區域的實時視頻監控。

云臺控制系統主要由云臺和控制器兩部分構成。其主要作用在于遙控攝像機處理圖像和調整觀測位置。

信號傳輸系統主要包括電源和視頻以及控制信號等線路，高速公路沿線交通以及收費站等附屬設施的狀況都是由其具體完成。

視頻處理系統主要由特定的處理器構成。通過其與監測視頻的連接，即可完成高速公路圖像的分析以及后續的圖像顯示。

高速公路信息監控系統的硬件主要涉及交換機和監控單元以及主干網和遠程終端等。另外，通信監控系統還包括收費監控和圖像數據監控等，前者主要包括圖像輸入以及語音輸入和通信監控等相關裝置，而后者則由圖像輸入和外場設備以及寬帶分布式網絡單元等具體構成。其中，不僅包括寬帶分布式網絡單元，還包括計算機和通信控制板以及矩陣切換電路等模塊，極大保障了整個系統的高效運行。

4 高速公路監控系統建設

4.1 軟硬件建設

對于高速監控系統來說，因其自身的數據信息量往往比較大，因此相應的網絡結構在傳輸速率應保持在不低于100Mb/s，且以以太網、局域網為網絡類型，拓撲結構以總線型局域網為主，相應的傳輸協議采用通用的TCP/IP 協議。對于客戶機，相應的操作系統為Windows 2000 Professional，涉及的開發工具以Delphi 為準，并采用ORACLE 類型的數據庫系統。另外，攝像頭以及氣象設備等其他信息采集設備，應根據現實情況進行配置[2]。

4.2 服務器設置

高速公路運行安全有著極為重要的意義，相應的網絡監控系統應發揮出相應的作用，通過高效的雙服務器配置，穩定地提供信息數據服務。對于高速公路通信監控系統來說，其主要是由兩臺服務器和共享磁盤陣列構成的，在監測中有著顯著的功效，且對于故障處理也有著突出作用。所謂的心跳檢測，具體來說就是定期進行客戶端的信息反饋，以獲取兩個服務器的運行狀態；而故障恢復則是系統故障之前存儲狀態的一個恢復，如果出現故障，系統即會模擬時間反向的一個情況，例如重試和記錄運行日志等，以達到既定的一個效果。另外，時鐘同步在分布式系統中也有著極為重要的作用，該系統采用的是主仆式和時間服務器的時間同步化策略。通過在系統中建立高效的時間服務器，而系統中的其他節點則通過通信網絡與服務器獲取正確的時間，以達到修正各自時間的一個目的，實現了系統各節點時間的同步。

4.3 通訊模塊設計

對于通訊模塊的設計來說，其主要從通訊數據包設計以及線程兩方面來具體實施。

4.3.1 通訊數據包設計。通常情況下，網絡系統中傳遞的包主要有請求包和應答包兩類，同時這兩類又有其他的部分構成，請求包包括登錄和心跳監測等，而應答包同樣也有著相應的分包部分。對于網絡通信中TCP 通訊包，其前24byte 主要用于相關信息的存放，為圖形模塊以及數據等的傳輸提供基礎條件。因通信模塊中每個線程只承擔數據的發送或接收，則相應的控制就應更為具體，例如客戶端向A 發送數據和A 向客戶端發送數據，呈現出一種單個的傳遞，這樣一種設定能夠極大保障系統傳遞信息的高效性[3]。

系統建立stocket 的過程具體如下：首先構建相應的客戶端并向服務端發送數據，以建立Send Socket連接，然后通過客戶端與服務端數據的連接，形成Receive Socket 的連接。通常情況下，以上兩個連接完成以后，即代表客戶端與服務端建立成功。

4.3.2 線程實現。 主要涉及DeviceThread 和GetOrderThread 等兩個線程，前者以發送命令和采集參量為主，后者用于讀取命令并執行。DeviceThread線程類的實現方式如下：根據特定對象進行分析和設計，并完成設備的封裝。對于外圍通信設備來說，相應的通信一般都應在DeviceThread 線程類中實施。一個串口對應一個相應的實例，從該串口發送命令時即隨即生成，這樣條件下的運行對于節約系統資源無疑是極為便捷的。通常情況下，一個命令發出以后，ConunandQueu 中的第一個元素就會被清空，而其余的元素則依次前移，由此形成了命令的一個排隊發送的形式。總體而言，在監控系統構建時，為了達到整體系統的要求，還需要結合項目的實際情況，綜合性選擇有效措施，以此保證線程高效性。

4.4 事務管理模塊設計

事務處理模塊分為查詢統計模塊和橋梁、隧道、道路等管理模塊以及變電站管理模塊。查詢統計模塊用于收集用戶查詢信息，將該信息傳遞給通信模塊；橋梁、隧道、道路等管理模塊用于不同路段不同設備的狀況顯示，并收集用戶的控制信息將該信息傳遞給通信模塊；變電站管理模塊用于各個變電站不同設備的狀態顯示，并收集用戶的控制信息將該信息傳遞給通信模塊。具體實現時，橋梁模塊負責監視橋梁的道路運行情況，隧道模塊負責監視隧道交通情況，道路模塊則監視非橋梁和隧道的道路情況[4]。

4.5 視頻交通事件自動檢測系統設計

在交通安全領域中，視頻交通事件自動檢測系統設計起到的作用很大。在通過事故多發段固定攝像頭對視頻錄像、數據采集后將其作為輸出點，然后在處理分析圖像后可全面檢測交通參數，達到各種交通事件事故的自動化動態監測。此時，系統能夠快速報警，為交通安全運行奠定良好的基礎。而針對交通事件中的自動檢測系統而言，需要將固定的攝像機等全套設備安置于對應的監控分析系統中，確保事件監測數據能夠直接、快速地傳遞到系統中心，從而在綜合性分析數據后給出決策。

5 通信監控系統的發展趨勢

5.1 云計算服務于通信監控系統

在實踐的過程中，通過海量工業標準服務器，在相應的系統中全面儲存交通的通行情況、天氣信息以及車流數據，并且構建服務中心，然后利用云計算的方式處理相應的數據，就能夠達到高速處理的效果，并且還能全面分析獲取的數據，這對增加行車路線的選擇、強化高速公路的安全通行性能有著非常重要的幫助。在未來工作開展的過程中，通過互聯網計算機技術的聯合應用以及在協同云計算機技術作用下，省去了服務器的運算過程，在一定程度上能夠為用戶的訪問提供良好的基礎，大大降低交通堵塞風險[5]。

5.2 物聯網服務于通信監控系統

在新時期背景下，通信監控系統的未來發展趨勢也逐漸向著物聯網服務方面去發展。隨著物聯網技術中相互聯通信息技術的應用越來越廣泛，目前物聯網技術已經在高速公路ETC 車道和高速公路視頻建設等領域中得到了廣泛應用。在未來的發展中，隨著物聯網技術的不斷更新與加強，該技術還能逐漸應用于車輛道路環境周圍，將各項周圍環境有機連接在一起，同時將通信技術、信息技術、電子控制技術等連接成一體，實現高效監控，為車輛的出行提供豐富、安全且準確的信息，大大提高車輛交通運行的能力。

6 結語

在現代高速公路穩定、高效運行過程中，通信監控系統有著極為重要的現實價值。盡管我國在通信監控系統方面的建設尚處在起步階段，但相信在社會各界以及技術高速發展的條件下，我國在這方面的應用和實踐必定會更為高效和科學，能夠更為便捷地服務于高速公路運營。