淺談高速公路監控系統智能化

摘要：高速公路監控系統為高速公路管理部門從收費站、監控分中心、監控中心直至監控總中心提供多級管理體系。智能化監控系統取代了監控任務中人的大部分工作，是新一代的具有高度智能的監控技術。為使高速公路監控系統智能化，應至少具有以下幾個智能功能系統。

關鍵詞：車輛檢測 自動識別 不停車收費 系統

1 車輛檢測系統

交通流量等的檢測是智能交通系統（IntelligentTransportSystem，ITS）的重要組成部分，車輛檢測系統是交通流量等檢測的重要手段，是道路監控系統非常重要的一部分。車輛檢測系統是高速公路、一般公路、城市道路對過往機動車輛的車型、行駛速度、車流量、道路占有率等進行檢測的專用設備。據此檢測數據，可以判斷道路阻塞等情況，并可通過檢測信號控制監控系統中的可變情報板等外場信息發布系統發出警告等信息。

由于交通需求的不斷增加，有越來越多的車輛檢測器用于交通檢測?，F行的車輛檢測器很多：如磁感應車輛檢測器、波頻車輛檢測器、視頻檢測器、無線車輛檢測器與激光車輛檢測器等。這些不同的車輛檢測設備，各有其優劣，可以考慮分別安裝在高速公路不同路段、城市快速路、城市主干道和交警巡邏車上，以充分發揮不同設備的技術優勢。

2 車輛異常行為檢測系統

用來檢測車輛行駛行為，當行駛異常時即預/報警。通常，系統首先通過背景減除提取運動圖像，并進行跟蹤和目標類型識別。如有一輛汽車駛入人行道時，系統會自動在該車周圍打出兩個紅色問號，表示其行駛異常，并同時發出警報聲，以引起監控人員的注意。當車輛退出人行道后，紅色問號消失，警報解除。又如有一輛小汽車快速在停車場或高速公路收費廣場逆行，這時系統會在其周圍打出兩個紅色驚嘆號，并發出警報聲，表示其行駛行為已經發生異常。再如，那種頻繁超越各車道正常行駛車輛的超速行駛的車輛，多為被劫或逃竄等車輛，也屬行駛行為異常車輛，這時系統要發出急促的警報聲等。這種車輛異常行為檢測系統，尤其在城市道路監控中有非常大的作用。

顯然，這種報警功能的實現，可以在無人巡視的條件下，自動檢測車輛的違章行駛，從而可實現高效智能化的交通管理。

3 汽車身份自動識別系統

汽車牌照識別系統和汽車類型識別系統組成。而汽車類型識別系統用上述的車輛檢測器即可完成，這里只介紹車牌自動識別系統。車牌自動識別系統能將輸入的汽車及車牌圖像通過處理識別，輸出為幾個字節大小的車牌字符串，它無論在存儲空間的占用上還是與管理數據庫相連方面，都有無可比擬的優越性。這在大型停車場，交通部門的違章監測（電子警察）、高速公路及橋梁的收費站管理等方面，有著廣泛的應用前景。在CCD攝像機對好汽車牌照的最佳位置處設置有汽車位置傳感器，因此，當汽車駛入所設計的位置時，車輛檢測部分就可檢測到汽車位置傳感器發來的信號，并同時發送一個觸發信號給圖像采集部分；圖像采集部分將采集的汽車車牌圖像信號送入圖像處理與識別部分，以對圖像進行預處理、二值化、字符切分、特征提取、再經字符識別程序，最后將識別結果寫入數據庫，供查詢部分使用。

4 收費數據視頻疊加顯示系統

當前，高速公路收費系統一般采用封閉式聯網收費系統，且大多采用人工半自動的收費方式，即“人工判型，人工收費，計算機管理，閉路電視監視，檢測器校核”的半自動方式。有的采用非接觸式IC卡作為收費介質，即入口發行通行卡并寫入入口信息，出口按照車型和行駛里程收取通行費或在儲值卡內扣款。為杜絕少數不法收費員貪污路費，避免國家損失財政收入，高速公路收費系統必需要增加收費數視頻疊加顯示，以監督統計收費站收費人員的收費數以及不同類型的車輛數，方便交通管理部門的管理。為此，我們研發了高速公路收費數據視頻疊加顯示器。收費數據視頻疊加器的核心是字符疊加芯片，其周邊部分有：行、場同步信號分離部分；疊加字符的水平與垂直位置的調節部分；疊加字符寬窄調節部分：疊加字符的輸出與亮暗調節部分；存儲器部分；單片機部分等。這樣，該收費數據通過單片機輸入到疊加芯片，被疊加到高速公路收費站監控的視頻上。它除顯示在監視器上外，還上傳到監控中心的計算機上，同時也被記錄在DVR中，以方便交通部門的管理。

5 收費站不停車收費系統

5.1 ETC不停車收費系統高速公路收費站不停車收費系統，是一種電子不停車收費系統（ElectronicTollCollection簡稱ETC），是國內外正在開發并且推廣普及的一種用于高速公路、大橋和隧道的一種收費系統。它通過路側天線與車載電子標簽之間的專用短距離通訊，在不需要司機停車和其他收費人員采取任何操作的情況下，能自動地完成收費的全過程。ETC系統主要由ETC收費車道、收費站管理系統、ETC管理中心、專業銀行及傳輸網絡組成。ETC系統是利用微波（或紅外或射頻）技術、電子技術、計算機技術、通信和網絡技術、信息技術、傳感技術、圖像識別技術等高新技術的設備和軟件（包括管理）所組成的先進系統，以實現車輛無需停車即可自動收取道路通行費用。目前，大多數ETC系統均采用微波技術。當汽車通過路邊車道設備控制系統的信號發射與接收裝置（路邊讀寫設備簡稱RSE，即圖中的閱讀器）時，經天線，能識別車輛上設備（即圖中的射頻卡或標簽，因放在汽車前玻璃上也稱為車載器，簡稱OBU）內特有的編碼、車牌號、判別車型、計算通行費用，并自動從車輛用戶的專用賬戶中扣除通行費。對使用ETC車道的未安裝電子標簽或標簽無效的車輛，則視作違章車輛，并立即自動實施圖像抓拍和識別，以傳送交警部門事后處理。

5.2 GPS不停車收費系統高速公路GPS（GlobalPositioningSystem）不停車收費系統，是GPS技術、GIS（GeographicInformationSystem）技術、移動通信技術等高度融合。它將裝有GPS接收機的移動車輛位置數據，經過單片機的處理，經GSM通信模塊以短信息的方式發送至移動通信網的短消息中心（SMC），SMC再通過專線把車輛定位信息傳遞給收費中心，當收費中心接收到移動終端發送來的位置信息，利用GIS軟件和快速的投影匹配算法，準確將車輛的行駛路線與數據庫中的道路網進行匹配，獲得其在收費道路上的行駛軌跡，然后由收費軟件按照各條公路收費標準分開進行計費，以實現道路聯網收費；車主可在網上查詢自己的收費詳細情況，使收費過程透明；收費中心然后再通過專線與銀行進行交割。系統可實現全天候24小時不停車收費與分時段收費；實現車輛全程跟蹤與定位以及道路信息查詢等功能。

與傳統人工收費方式不同，不停車收費系統的好處有：杜絕少數不法收費員貪污路費；無需收費廣場，節省收費站的占地面積；節省能源消耗，減少停車時的廢氣排放和對城市環境的污染；降低車輛部件損耗；減少收費人員，降低收費管理單位的管理成本；無需排隊停車，節省出行人的時間；避免因停車收費而造成收費口堵塞，形成新的瓶頸等。