高速公路監控系統的電氣自動化應用

孟哲

葛洲壩集團交通投資有限公司 湖北武漢 430000

通過電氣自動化技術，可以提高監控系統的監控能力，使其能夠對公路實施有效地監控，提高對公路的管理效率，使公路車輛行駛更加的安全。高速公路車輛行駛速度較快，需要做好安全控制工作，對公路狀況實時進行監控，對公路中存在的問題及時進行排查，使公路具有良好的運輸效益。因此，提高公路自動監控水平較為重要，可以使公路得到更加充分地管理。

1 高速公路監控系統組成

1.1 管理中心

如圖1所示，管理中心在高速公路控制系統中起到總控功能，可以對公路整體狀況進行把握，使公路處于良好的運行狀態，保障公路能夠順利地承擔運輸作用。管理中心將眾多控制模塊進行匯總，使公路數據能夠實時高效地進行傳輸，進而對數據形成有效地采集，提高監控系統對信息的處理能力。管理中心需要依賴于各個功能模塊進行實現，使其能夠具有各種功能。以視頻監控模塊為例，可以將公路狀況實時傳輸到管理中心，使公路數據采集工作更加地全面，使公路圖像能夠及時得到處理，及時對公路存在的問題建立解決方案。因此，管理中心需要具有較強的信息處理能力，進而提高公路監控水平[1]。

圖1 管理中心

1.2 通信模塊

高速公路監控系統模塊間需要配合進行工作，使公路信息能夠得到準確地傳輸，進而提高模塊控制水平。為了滿足上述條件，需要將通信模塊作為控制的橋梁，使其能夠保障模塊間的通信效果，使信息能夠實時進行傳遞，進而使各個模塊能夠得到有效控制。通過通信模塊，可以提高信息的上傳水平，并且能夠消除信息之間的延時，使信息傳遞更加地迅捷，避免由于信息延誤而導致公路管理水平較差，對公路管理的不充分。通信模塊對數據具有一定的識別能力，一方面，可以對數據進行一定程度的匯總，使數據能夠得到有效分類，提高信息采集的能力。另一方面，可以將數據以統一格式進行上傳，有利于數據的解析與保存。

1.3 信息管理模塊

信息管理模塊用于對公路信息進行整合，使數據能夠得到有效化的分析，能夠自動確認公路的狀態，一旦公路發生狀況，將會立即產生報警，提供工作人員對問題進行處理。信息管理模塊重點在于信息的保存與處理，對于信息的保存，需要將公路數據保存在數據庫中，并且合理地定義字段分類，使公路數據能夠得到準確地分類。例如：監控視頻數據需要保存在專業的數據庫中，這樣可以實現視頻數據的統一管理，便于對數據進行調用，使數據管理更加地方便。對于監控信息的處理，需要通過數據識別進行實現，判斷公路是否存在異常狀況，并按照預設程序執行相應運行流程（如表1）。

表1 信息管理模塊運行流程

1.4 視頻監控模塊

視頻監控模塊可以對公路畫面進行采集，將公路信息以圖像的形式進行傳遞，進而實現視頻監控功能。視頻監控模塊主要由攝像頭和控制模塊組成，攝像頭需要具有較高的分辨率，分辨率需要在200萬像素以上，這樣才能保障畫面的清晰程度，使視頻圖像便于進行處理，進而保障圖像的識別效率。以1080P攝像機為例，視頻格式為H.264，默認碼流在6-10M之間，幀率為25fps，這樣才能報站視頻數據穩定傳輸。對于控制模塊，需要合理地對采樣周期進行設計，使其具有良好的采樣頻率，能夠有效地對公路畫面進行捕捉，進而實現良好的視頻監控效果。視頻監控模塊需要與公路地圖相結合，這樣便可以確定視頻的具體地點，使公路信息的獲取更加地全面，使視頻監控功能更加地完善[2]。

1.5 路段監控模塊

在高速公路監控系統中，需要做好路段監控工作，對路段狀況進行有效地處理，進而保障路段的監控效率。路段監控模塊需要與服務器建立良好的關系，使路段信息能夠得到實時地傳遞，進而實現良好的路段監控效果。路段監控模塊非常重要，需要與視頻監控模塊相結合，合理地對監視器進行分布，使路段能夠得到全面地監控。路段監控主要集中在公路風險易發區，需要對該地區著重進行監控布置，這樣可以實現有針對性地監控，使監控措施更加地高效。通常情況下，監控模塊的監控距離在50～100m之間，為此，每隔100m左右就要設置一個監控點，對路況進行拍攝，進而形成良好的監控效果。

1.6 控制中心模塊

控制中心模塊是監控系統的核心，使實現各個模塊協調調度的關鍵，需要具有良好的控制效果。在控制效果上，需要對公路信息進行全面的整合，這樣才能保障控制管理的全面性，提高公路監控系統的監控水平。控制中心模塊是保障監控系統高效運轉的關鍵，需要合理地對控制方式進行選擇。通常情況下，需要以通信技術作為基礎，采用現場總線控制方式，實現對監控系統各個模塊的控制，使控制中心能夠正常發揮作用。通過總線控制方式，可以使模塊間更好地進行數據交換，進而使模塊控制效果更加地完善，使高速公路監控系統能夠穩定工作。

2 高速公路監控系統中電氣自動化的應用

2.1 模塊改造

通過電氣自動化技術，可以對公路控制系統進行改造，使系統模塊功能更加地完善，進而使監控系統具有完善的工作效果。監控系統具有較強的自動控制功能，可以實現公路信息的自動監視，使控制過程符合自動化的要求，使監控過程更加地具有效率性。通過模塊改造，可以提高監控系統對突發狀況的識別能力，使系統能夠自動對突發狀況進行識別，進而使模塊改造過程更加地有效。另外，需要對報警模塊進行改造，使監控系統具有報警能力，一旦發生突發狀況，需要及時向工作人員進行報警，使其能夠快速地對問題進行處理，使公路問題能夠得到及時解決。通過自動化系統可以遠程實現模塊控制，對公路信息進行獲取，形成公路的確切信息，將公路監控過程建立在數據之上[3]。

2.2 控制方式

通過電氣自動化技術，可以使監控系統控制方式更加地完善，能夠對各個模塊進行有效地控制，進而提高公路的管理效率。在控制方式方面，分為手動和自動兩種形式，當系統發生故障時，一般采用手動控制方式，保障監控系統能夠繼續工作，避免公路監控過程受到較大影響。監控系統在正常狀態下，采用自動控制方式，可以實現高速公路的自動監控，使監控系統能夠穩定地運行。在監控過程中需要做好數據存檔工作，對系統工作的狀態進行記錄，對系統自身的工作狀況進行監視，進而保障公路監視系統能夠穩定地運行。監控系統采用總線控制方式，可以保障數據能夠雙向進行傳遞，進而實現良好的控制效果，使控制方式更加地完善，使各個模塊得到有效地管控。

2.3 集成系統

通過集成系統可以提高公路監控系統的管理水平，使控制過程更加地集中化，便于對各個模塊進行管理，使公路數據的處理更加地完善。公路監控系統的組成較為復雜，由多種設備進行組成，需要采用集成化的控制方式，全面對公路信息進行獲取。集成系統需要采用分布式控制方式，使系統能夠構成一個整體，保障監控系統中信息的傳遞效果，使系統具有良好的集成化水平。通過集成系統可以提高數據的監聽效果，有利于公路數據的采集與分析，使公路信息能夠得到有效地管理，提高公路的監控效率。集成控制需要依托于網絡線路進行實現，使監控系統具有良好的信息傳遞能力，使遠程控制措施更加地完善，使公路監控系統具有較高的集成化程度，進而提高監控系統自動控制水平。

2.4 監視服務

為了實現良好的通信效果，需要合理地進行通信技術的應用，將5G通信技術應用在公路監控系統中，保障監控系統具有良好的數據傳輸質量。公路監控系統需要具有良好的監視服務能力，能夠有效地對監控程序進行使用，使公路數據能夠得到有效地獲取，進而提高監控系統的監視服務水平。5G網絡傳輸速率在1.5～2.3Gbps，可以有效地減少數據傳輸產生的延時，使數據能夠穩定地進行傳輸，能夠滿足公路監控系統實時監控的功能。在監視服務過程中，需要對公路數據進行連續存儲，使公路信息能夠得到準確地記錄，進而使歷史數據的分析更加地便利，使監控系統具有良好的數據分析能力。隨著歷史數據的記錄，數據量將會不斷增加，為了減少空間的占用，需要將無用數據及時刪除，進而提高系統的性能[4]。公路數據一般保存在數據庫中，大約3～5d就需要清理一次，并且需要實時對數據庫空間進行計算，確保存儲空間不會溢出。

2.5 設計優化

通過電氣自動化技術可以對公路監控系統進行優化，使監控功能更加地完善，使監控系統運行更加地穩定。5G通信技術在后臺監控方面具有重要作用，可以對系統的運行狀態進行監測，使系統處于良好的運行狀態。一旦發現系統中存在問題，可以及時定位到具體出現問題的模塊，進而對模塊進行改進，提高系統的工作水平，保障監控系統的設計更加的合理。為了使公路監控數據更加地易于查詢，需要做好客戶端的設計工作，可以建立Web頁面式客戶端，與監控系統數據庫相連，這樣便可以實現數據查詢功能，工作人員可以通過手機隨時隨地進行登錄，公路數據進行查看，進而確定公路監控狀況，使公路管理更加的便捷，使高速公路監控系統更加地易于操作。

2.6 智能服務

通過電氣自動化技術可以使公路監控系統具有智能服務能力，使系統能夠更好地獲取監控場景，使監控過程更加地完善。在5G切片技術影響下，可以實現數據的高速傳輸，使監控系統可以實時對圖像進行傳輸，進而實現良好的監視效果。通過信息管理模塊，可以自動對公路數據進行分析，并且可以通過對監控條件進行設置，使公路監控過程更加地靈活，進而對公路場景進行有效地采集。通過5G通信技術，可以避免在智能化組網情況下出現延時，提高公路的自動化監視監控效果，使監控過程具有較高的實時性。通過上述方式，可以有效地解決時延問題，充分地智能化服務水平，使公路監控系統控制能力得到進一步完善，進而滿足高速公路的監控需求，保障高速公路的安全性。

3 結語

綜上所述，為了保證高速公路的安全性，需要注重自動化技術的應用，將其與監控系統相結合，這樣可以提高公路的監控能力，對公路實施更加有效地管理。通過電氣自動化可以使監控系統功能更加地完善，提高對公路的實時監控效果，同時具有良好的數據交換效率，進而保障公路監控系統能夠穩定工作。