基于高速公路的道路監(jiān)控系統(tǒng)

【摘 要】本文主要通過對(duì)高速公路道路監(jiān)控系統(tǒng)的構(gòu)成、功能、所運(yùn)用主要技術(shù)的介紹，研究出了實(shí)現(xiàn)視頻和語音遠(yuǎn)程傳輸?shù)母鞣N方法，分析了交通事件檢測(cè)系統(tǒng)的工作原理和關(guān)鍵技術(shù)，提供了高速公路視頻監(jiān)控系統(tǒng)供配電方法等內(nèi)容。

【關(guān)鍵詞】高速公路道路監(jiān)控；交通事件檢測(cè)系統(tǒng)

21世紀(jì)是一個(gè)信息的時(shí)代，在這個(gè)以信息技術(shù)為時(shí)代發(fā)展主流的年代中，信息的及時(shí)、直觀傳播已成為人們的迫切需求。及時(shí)獲取高速公路交通流量、路況等信息，對(duì)交通異常事件進(jìn)行診斷和告警，記錄違章車輛，以便快速、準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)交通指揮調(diào)度，達(dá)到充分利用有限高速公路道路資源，提高處理突發(fā)事故的能力，為出行提供更為便捷舒適的交通服務(wù)，已成為高速公路運(yùn)營(yíng)管理單位的迫切需要。高速公路道路監(jiān)控系統(tǒng)正是在這一背景下提出的，也是高速公路信息化及智能交通系統(tǒng)重要組成部分。

1.高速公路道路監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)成與功能

監(jiān)控系統(tǒng)不僅應(yīng)實(shí)現(xiàn)監(jiān)視功能，更應(yīng)實(shí)現(xiàn)控制功能，但受受條件限制，以往高速公路監(jiān)控往往專注于監(jiān)視功能的實(shí)現(xiàn)，而對(duì)控制功能考慮不足，這就造成了監(jiān)控系統(tǒng)建成后成為一種擺設(shè)的成分居多，未能有效發(fā)揮系統(tǒng)應(yīng)有的功能。

高速公路道路監(jiān)控系統(tǒng)主要由監(jiān)控分中心計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)、圖形顯示子系統(tǒng)、閉路電視子系統(tǒng)、信息采集子系統(tǒng)、交通事件檢測(cè)系統(tǒng)，信息發(fā)布與交通誘導(dǎo)控制子系統(tǒng)等構(gòu)成，以實(shí)現(xiàn)以下功能：

（1）全程24小時(shí)監(jiān)視道路狀況、交通流及氣象等相關(guān)情況。

（2）集中監(jiān)視分級(jí)遠(yuǎn)控功能。

（3）圖像記錄、存儲(chǔ)、檢索、回放、顯示功能。

（4）通過交通事件視頻檢測(cè)系統(tǒng)，自動(dòng)生成處理方案。

（5）交通誘導(dǎo)、控制功能。

2.道路監(jiān)控系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)

2.1控制策略

高速公路道路監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)控系統(tǒng)主要包括閉路電視子系統(tǒng)、信息采集子系統(tǒng)、交通事件檢測(cè)系統(tǒng)、信息發(fā)布與控制子系統(tǒng)等，其功能的實(shí)現(xiàn)必須是各子系統(tǒng)協(xié)調(diào)有序工作，同時(shí)該系統(tǒng)功能的有效發(fā)揮，還涉及到與路政、養(yǎng)護(hù)、交警等部門的聯(lián)動(dòng)問題。

監(jiān)控系統(tǒng)管理者首先借助閉路電視攝像機(jī)、車輛檢測(cè)器、緊急電話等外場(chǎng)設(shè)備的信息采集，通過中心計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的處理及判定，再在道路服務(wù)情況發(fā)布給外場(chǎng)門架式或立柱式可變情報(bào)板以進(jìn)行信息發(fā)布及交通告警；如系統(tǒng)出現(xiàn)交通事件告警，則利用閉路電視攝像機(jī)和日常巡邏車輛對(duì)發(fā)生的情況進(jìn)一步確認(rèn)及全程跟蹤處理，進(jìn)行信息發(fā)布及交通控制，同時(shí)出動(dòng)人員進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)調(diào)度或救援，加快交通事件處理效率，防范交通事件影響進(jìn)一步擴(kuò)大。

2.2道路監(jiān)控系統(tǒng)外場(chǎng)設(shè)備布設(shè)

高速公路道路監(jiān)控閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)外場(chǎng)設(shè)備的布設(shè)，直接影響到系統(tǒng)總體功能的實(shí)現(xiàn)及投資額度。其布設(shè)準(zhǔn)則，主要受外場(chǎng)設(shè)備—道路攝像機(jī)功能狀況及道路線形影響。性能優(yōu)良的攝像機(jī)一般最遠(yuǎn)攝像可遠(yuǎn)達(dá)1，但此時(shí)攝像質(zhì)量已不能為人眼所辨識(shí)，在距離800m左右的范圍內(nèi)時(shí)，其攝像清晰可辨。因此，考慮到系統(tǒng)投資經(jīng)濟(jì)性，高速公路道路監(jiān)控閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)外場(chǎng)設(shè)備布設(shè)可以選擇2一個(gè)，特殊線形及重點(diǎn)路段可適當(dāng)加密的布設(shè)原則。

2.3信息發(fā)布及交通誘導(dǎo)控制

通過技術(shù)手段提高路段通行能力，為出行提供更為便捷舒適的交通服務(wù)，不僅是高速公路道路監(jiān)控系統(tǒng)出發(fā)點(diǎn)，也是其最終歸屬。因此，信息發(fā)布及交通誘導(dǎo)控制系統(tǒng)是高速公路道路監(jiān)控系統(tǒng)的重要組成部分，否則，其將只能僅僅實(shí)現(xiàn)監(jiān)視功能，而嚴(yán)重制約系統(tǒng)整體功能的實(shí)現(xiàn)。信息發(fā)布及交通誘導(dǎo)控制系統(tǒng)主要通過收費(fèi)站區(qū)及路段可變情報(bào)板等外場(chǎng)設(shè)施，使路段使用者獲知相關(guān)交通信息以進(jìn)行相關(guān)行駛決策，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)交通誘導(dǎo)控制。

2.4通信傳輸系統(tǒng)方案及其技術(shù)參數(shù)的確定

目前，高速公路主要采用光纖傳輸模式。但是由于受地域，投資成本，圖像質(zhì)量要求，傳輸距離等制約因素的影響，遠(yuǎn)程視頻傳輸應(yīng)用的技術(shù)主要有如下幾種：

（1）采用模擬光端機(jī)將前端攝像機(jī)攝取的圖像采用點(diǎn)到點(diǎn)模式直接傳輸?shù)街付ǖ攸c(diǎn)。

（2）利用高速公路的 SDH通信平臺(tái)提供的 E1電路，加上MPEG2 編解碼器實(shí)現(xiàn)這種方法通常用來實(shí)現(xiàn)分中心和中心之間的視頻傳輸，DVS-3020視頻編碼器能實(shí)現(xiàn)該功能。

（3）直接使用帶千兆光口的L2/L3交換機(jī)組成一個(gè)千兆環(huán)網(wǎng)，以傳輸IP MPEG2 視頻流。

（4）利用彈性分組環(huán)技術(shù)(RPR Resilient Packet Ring)，組建RPR環(huán)網(wǎng)，以實(shí)現(xiàn)快速的二層交換、多等級(jí)可靠的 QoS服務(wù)及環(huán)自愈保護(hù)。

（5）利用模擬/數(shù)字微波進(jìn)行視頻圖像傳輸。

（6）利用GPRS/CDMA等技術(shù)進(jìn)行視頻圖像傳輸。采用衛(wèi)星線路進(jìn)行遠(yuǎn)程交通監(jiān)控中視頻傳輸方便快捷，機(jī)動(dòng)靈活，很適合一些特殊場(chǎng)所的監(jiān)控，但長(zhǎng)期使用費(fèi)用較高，存在一定局限性。

（7）DDN是利用數(shù)字通道提供半永久性連接電路，以傳輸數(shù)據(jù)信號(hào)為主的數(shù)字傳輸網(wǎng)絡(luò)。

由于高速公路道路監(jiān)控系統(tǒng)一般是在高速公路運(yùn)營(yíng)管理中實(shí)施的機(jī)電項(xiàng)目，高速公路通信系統(tǒng)已基本完善，因此，高速公路道路監(jiān)控系統(tǒng)視頻傳輸方案必須充分考慮現(xiàn)有通信設(shè)施，以節(jié)約投資。正因如此，高速公路道路監(jiān)控系統(tǒng)視頻傳輸方式通常選擇前幾種，而路段管理中心至上級(jí)行政主管單位則一般選用DDN等方式，以最大限度的節(jié)約各項(xiàng)投資。

2.5供電方式

“供電難、電費(fèi)高”一直是公路建設(shè)和運(yùn)營(yíng)中的老大難問題，尤其是在高速公路沿線全程供電投資巨大。目前，高速公路遠(yuǎn)程供電主要有三種方式：

（1）太陽能電池板方式，利用太陽能進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，儲(chǔ)存電能，供設(shè)備使用；由于成本高，受天氣影響大，以及易遭受破壞等因素影響，目前只適合小功率外場(chǎng)設(shè)備，如信號(hào)燈，小型情報(bào)板等。

（2）分散供電（又稱就近取電），從高速公路沿線附近城鄉(xiāng)等取農(nóng)業(yè)或民用電。這種供電方式可以減少集中供電在輸、配電上的麻煩和投資。但由于受國(guó)家農(nóng)業(yè)用電政策，經(jīng)常造成停電、供電故障及電壓過低，供電質(zhì)量難以保障。

（3）集中供電，指沿線系統(tǒng)與生活用電都是由相對(duì)獨(dú)立的供配電系統(tǒng)提供。集中供電方式首先避免了與地方在用電問題上的矛盾，減少停電和供配電故障的次數(shù)，且容易控制用電質(zhì)量，保證了監(jiān)控設(shè)備的用電要求。但是集中供配電系統(tǒng)相對(duì)比較復(fù)雜，尤其是沿線的遠(yuǎn)距離輸配電，不僅要增加供配電系統(tǒng)的投資，而且沿線電力線的分布電場(chǎng)形成對(duì)監(jiān)控、通訊等外場(chǎng)設(shè)備的電磁干擾，對(duì)系統(tǒng)的正常運(yùn)行產(chǎn)生干擾。

高速公路道路監(jiān)控系統(tǒng)供電方式的，應(yīng)主要考慮供配電的技術(shù)可行性和經(jīng)濟(jì)可行性，即如果分散供電能夠保證供電質(zhì)量，滿足高速公路的用電需求，就不必搞長(zhǎng)距離的集中供電。可以考慮相對(duì)集中的就近取電，按一個(gè)管理站轄區(qū)或一個(gè)行政管理轄區(qū)內(nèi)的集中供電。

3.結(jié)語

有數(shù)據(jù)表明通過對(duì)道路監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)施，極大地提高了路段智能化管理水平，更好地服務(wù)于經(jīng)濟(jì)發(fā)展和公眾的生活，它能使道路能行能力提高2～3倍，停車次數(shù)減少30％，行車時(shí)間減少13％～45％，交通事故成倍降低。高速公路視頻監(jiān)控系統(tǒng)涉及了視頻壓縮/視頻傳輸/網(wǎng)絡(luò)技術(shù)/多媒體分析/人工智能/供配電/防雷接地等許多目前比較流行和前沿的技術(shù)，特別是隨著高速公路網(wǎng)絡(luò)化、智能化建設(shè)，將越來越彰顯其重要性，因此非常值得繼續(xù)深化研究和總結(jié)。 [科]