淺談模糊控制技術(shù)在高速公路監(jiān)控中的應(yīng)用

摘要：隨著我國經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，我國建成和在建的高速公路里程不斷的增加，高速公路的營運(yùn)管理對先進(jìn)監(jiān)控系統(tǒng)的要求越來越迫切。高速公路監(jiān)控系統(tǒng)作為智能交通系統(tǒng)的重要組成部分，其主要功能是信息采集、發(fā)布、車流控制等。監(jiān)控技術(shù)地提高能帶動我國高速公路網(wǎng)通能力提升。本文集中論述了將現(xiàn)代先進(jìn)控制技術(shù)應(yīng)用到道路監(jiān)控系統(tǒng)中，就模糊控制技術(shù)在高速公路監(jiān)控中出現(xiàn)的問題進(jìn)行討論，并提出建設(shè)性意見。

關(guān)鍵詞：模糊控制技術(shù)；高速公路；監(jiān)控系統(tǒng)

高速公路監(jiān)控系統(tǒng)是道路交通控制的重要組成部分，由信息采集、數(shù)據(jù)傳輸、中心控制、信息發(fā)布等部分組成。它將多種現(xiàn)代控制技術(shù)綜合運(yùn)用于高速公路的運(yùn)輸管理體系中，它也可算是閉環(huán)系統(tǒng)。監(jiān)控系統(tǒng)能夠?qū)Ω咚俟穼?shí)時進(jìn)行監(jiān)控，為交通管理部門提供實(shí)時、精確的路況信息，從而達(dá)到能合理控制、調(diào)節(jié)高速公路路況。

1 高速公路監(jiān)控系統(tǒng)的功能要求和設(shè)備特點(diǎn)

監(jiān)控指利用設(shè)置在外場的監(jiān)視設(shè)備，對道路的路況、天氣、車流量等參數(shù)進(jìn)行實(shí)時測量和監(jiān)視，利用通信系統(tǒng)將實(shí)時高速公路交通信息傳送到監(jiān)控中心。同時依據(jù)外場設(shè)備監(jiān)測所得到的各種數(shù)據(jù)，并依據(jù)外場監(jiān)控方式對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、判讀和決策，將最終的數(shù)據(jù)統(tǒng)計結(jié)果發(fā)發(fā)送及時信息，從而實(shí)現(xiàn)控制高速公路上的交通流量、改善交通環(huán)境、減少事故發(fā)生率。

1.1 當(dāng)前我國高速公路監(jiān)控技術(shù)的狀況

隨著交通事業(yè)的迅速發(fā)展，交通機(jī)電系統(tǒng)的新技術(shù)也不斷改朝換代。當(dāng)今交通系統(tǒng)中最活躍的研究領(lǐng)域就是智能交通（ITS），高速公路隧道監(jiān)控系統(tǒng)涉及到交通、檢測、自控、通信、計算機(jī)等多個領(lǐng)域的應(yīng)用技術(shù)。由于社會各行各業(yè)的技術(shù)水平不斷發(fā)展，科學(xué)不斷進(jìn)步，從而帶動了高速公路的控制技術(shù)的而發(fā)展。

從高速公路系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式上來看，雖然多年前我國的高速公路監(jiān)控系統(tǒng)基本上是照搬國外的系統(tǒng)模式。但是前些年，我國國內(nèi)科研機(jī)構(gòu)和公司逐步推出自己的高速公路監(jiān)控系統(tǒng)，其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)改變傳統(tǒng)的原有結(jié)構(gòu)為星形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，中控室對各子系統(tǒng)的控制采用點(diǎn)對點(diǎn)的通信方式。然而系統(tǒng)的開放性、可靠性、互操性差，安裝維護(hù)起來又十分復(fù)雜，難以形成系列化的產(chǎn)品。

1.2 道路監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)備特點(diǎn)

根據(jù)道路監(jiān)控系統(tǒng)的功能要求和設(shè)備特點(diǎn)，系統(tǒng)又可分為計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)、閉路電視監(jiān)視子系統(tǒng)、信息采集子系統(tǒng)、信息發(fā)布子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)傳輸子系統(tǒng)、軟件控制子系統(tǒng)。由于目前高速公路監(jiān)控系統(tǒng)還存在功能結(jié)構(gòu)單一，設(shè)備利用率低等問題。

2 模糊控制技術(shù)

應(yīng)用模糊控制技術(shù)就是通過監(jiān)控外場設(shè)備采集到的數(shù)據(jù)，利用模糊技術(shù)方法計算出在高速公路上車輛最佳形式速度，在利用可變情報發(fā)布，來對行駛在主線上的車流進(jìn)行調(diào)節(jié)、警示，從而減少主線交通要塞擁堵、交通事故發(fā)生的頻率。模糊控制技術(shù)其核心技術(shù)就是利用模糊控制器，其設(shè)計原理就是在模糊理論的基礎(chǔ)上，在通過計算機(jī)技術(shù)，模仿人腦思維方式進(jìn)行控制。

模糊技術(shù)用于智能化的高速公路監(jiān)控系統(tǒng)中，其優(yōu)異的開放性、可靠性和實(shí)時性的特性，并且易于安裝維護(hù)和使用，還能節(jié)約能源，降低高速監(jiān)控系統(tǒng)的建設(shè)、維護(hù)和運(yùn)營費(fèi)用。為了能實(shí)現(xiàn)高速公路上的智能監(jiān)控功能，必須要根據(jù)高速公路上的各種路況情況。開發(fā)模糊控制技術(shù)應(yīng)用于智能化高速公路監(jiān)控系統(tǒng)中，模糊推理方法可采用后見實(shí)數(shù)型的簡化模糊推理，這樣不僅可以使推理運(yùn)算簡單，還能方便的對參數(shù)進(jìn)行調(diào)整。而相關(guān)模糊控制規(guī)則的建立和參數(shù)的調(diào)整，都是在一般高速公路監(jiān)控數(shù)據(jù)和開發(fā)實(shí)驗技術(shù)的條件下完成的。模糊控制組成的部分有，模糊控制器、輸入/輸出接口、檢測裝置、執(zhí)行裝置等組成。

2.1 模糊控制器

模糊控制器是模糊控制系統(tǒng)的重要組成部分，也是核心部分。其工作原理是通過精確地數(shù)據(jù)輸入到模糊器中，并整合數(shù)據(jù)規(guī)則庫信息通過模糊器模糊輸入集合到推理機(jī)中，在連接規(guī)則庫的信息模糊輸出集合到去模糊器中，同時規(guī)則器還將數(shù)據(jù)信息發(fā)送到去模糊器中，最后集合推理機(jī)推算出信息得出精確的輸出。

2.2 輸入/輸出接口

其在模糊控制技術(shù)中的作用就是將計算機(jī)系統(tǒng)和控制系統(tǒng)連接起來。輸入接口主要和外場監(jiān)測裝置連接起來，把采集到的各項數(shù)據(jù)參數(shù)傳輸?shù)侥：刂破髦小６敵鼋涌诤蛨?zhí)行裝置連接，將模糊控制器計算出的數(shù)據(jù)傳輸給控制著，再由控制器的控制者手動或者自動的下達(dá)執(zhí)行命令。

2.3 監(jiān)測裝置

連接外場攝像機(jī)、微波檢測器、氣象檢測器的能夠設(shè)備對路況、天氣和車流情況進(jìn)行監(jiān)視。再通過傳感器將監(jiān)測到的車輛、天氣等情況及時傳輸出去。利用通信系統(tǒng)實(shí)時的將信息傳送到監(jiān)控中，起到監(jiān)控道路、改善交通環(huán)境、路網(wǎng)利用率等作用。

2.4 執(zhí)行裝置

通過可變的情報及限速標(biāo)志，執(zhí)行顯示對高速公路車流調(diào)節(jié)、誘導(dǎo)和警告等信息，其主要的目的是為了控制車流量，對車輛進(jìn)行限速。減少高速公路上的事故，降低車禍發(fā)生機(jī)率。

3 高速公路監(jiān)控管理中模糊技術(shù)應(yīng)用的意義

3.1 提供豐富的信息

高速公路管理員需要處理大量海量的數(shù)據(jù)，同時還要掌握高速公路上實(shí)時的路況。這些數(shù)據(jù)都是從外場監(jiān)測設(shè)備中獲取的，如當(dāng)天的天氣情況、及時的路況信息以及交通信息等，管理人員在面對這些海量的數(shù)據(jù)是，很難進(jìn)行精確的分門別類，使得這些數(shù)據(jù)部分喪失了其自身的使用價值。而模糊技術(shù)的應(yīng)用，可以將這些海量的數(shù)據(jù)首先進(jìn)行模糊的統(tǒng)計計算，從中獲得有價值的內(nèi)容，在通過可變的情報板將信息傳播出去，這樣不僅分析得出了重要的信息，還得出了信息數(shù)據(jù)之間存在的規(guī)律。

3.2 串聯(lián)連接信息

每個下級監(jiān)控機(jī)構(gòu)都是相互獨(dú)立的，他們獲得的監(jiān)控信息也是相互獨(dú)立，不同的地方，不同時間獲得的信息也是相互獨(dú)立的。所以在高速公路的監(jiān)控管理中廣泛應(yīng)用信息技術(shù)，能夠找到智能的關(guān)聯(lián)分析方法，通過對信息模糊控制分析后，找到信息的價值，這樣就能夠?qū)⒉煌瑫r段、不同地段、不同部門的監(jiān)控機(jī)構(gòu)所收集到的信息實(shí)時的共享傳輸，當(dāng)有特殊情況發(fā)生時，決策人員能夠迅速的掌握當(dāng)時的情況并及時的提出合適的解決方案給與有效的幫助。

3.3 獲得信息多源化

在信息技術(shù)應(yīng)用到高速公路監(jiān)控管理中以后，管理人員所獲得的數(shù)據(jù)不再僅僅是來源于高速公路上的監(jiān)控設(shè)備，而是通過各種途徑。有一些是通過緊急電話、行人目擊報告或者攝像機(jī)觀察得來的信息。在這個過程中，路面監(jiān)測裝置多方位的信息接入節(jié)點(diǎn)中，為實(shí)現(xiàn)高效多方位的有效監(jiān)控提供服務(wù)。

3.4 管理人員的全面性

管理人員能夠通過獲得的高速公路具體信息數(shù)據(jù)，能夠及時的找到事故發(fā)生的地點(diǎn)，并能及時給與救助。同時還能為道路修整養(yǎng)護(hù)提供依據(jù)。另外，通過模糊控制技術(shù)對高速公路進(jìn)行監(jiān)控管理，可以實(shí)現(xiàn)監(jiān)控設(shè)備的一體化，使得日常對高速公路的檢修更加規(guī)范化，并延長其公路的使用壽命。

4 結(jié)束語

目前我國實(shí)施的模糊控制技術(shù)，大都是才有比較簡單的方法直接的控制路面情況。雖然由于我國高速公路模糊控制系統(tǒng)硬件設(shè)備的配置較為齊全，但是由于控制的落后，依舊同發(fā)達(dá)國家有一定的差距。所以在以后對我國高速公路進(jìn)行開發(fā)、運(yùn)用時要從我國的實(shí)際情況出發(fā)，根據(jù)其特點(diǎn)，結(jié)合先進(jìn)的控制方法和監(jiān)控系統(tǒng)，以此來提高我國的高速公路監(jiān)控中模糊控制技術(shù)的運(yùn)用。

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