高速公路交通監控系統的研究與設計

祝 凱

（信陽市第三建筑工程公司，河南 信陽 464000）

1 我國高速公路發展的背景

隨著我國經濟的快速有序發展，高速公路已基本覆蓋了我國大多數的省份和城市， 汽車也逐步取代了傳統的自行車和摩托車成為一種新型的代步工具， 并且人均汽車持有量還處于上升的階段。因此造成了道路堵塞和交通事故頻發的局面，面對這種情況人們不得不進行交通監控系統的研究與設計， 以此來保證道路的通暢，減少交通事故。

2 高速公路交通監控系統的技術特點和設計思想

高速公路交通監控系統可以分為三個部分即通訊控制軟件、圖形處理軟件和監控管理軟件三個部分。通訊控制軟件主要是對外場設備狀態的主要信息數據進行采集， 并且對緊急電話的狀態進行監控并將其數據自動納入服務器的數據庫。 圖形處理軟件是將所有采集到的數據進行分類整理并以圖形的形式輸出， 這樣可以一目了然地掌握實時情況， 真正把握所有交通情況。監控管理軟件是對所有數據進行采集和管理的一種軟件。這種軟件能夠對所有的限制數據進行挑選工作， 并能夠將挑選的不合格數據顯示在電子情報板和限速發布板上。

在本系統中會有許多個外場設備，每一個設備都會掛接在專用的光調制解調器上。 這些光調制解調器又會通過專用的光纖連成一個統一的整體，形成環路總線結構，并通過RS232 串口被通訊控制軟件控制。 這種被光纖連接的結構體系具有很多的特點，例如，傳輸的數據具有可靠性并且能夠極大程度地節約成本。但是對于通訊控制軟件來說，通過單一的總線對所有的外場設備進行控制、監控，對外場設備信息數據進行采集是非常困難的。 因此我們針對這種情況利用不同的外場設備的通訊協議引入了信號量機制等，從而能夠合理地運用分配和共享資源，能夠合理劃分工作，實現了協調平衡。

在圖形管理軟件中所有的設備信息的輸出都是以圖形或數字的方式，并且軟件會自動將這些數據投放在大屏幕之上，因此人們可以非常清晰地知道緊急電話的呼入呼出情況， 電子情報板和電子限速板所顯示的情況。

從以上所述可知，應用高速公路交通監控系統不僅可處理日常的事務， 而且可滿足特殊情況下對數據處理和投放大屏幕的需求。

3 高速公路交通監控系統的總體設計

3.1 硬件支撐平臺

在這個系統中除了要有用于處理信息的三個軟件外，還需要有硬件平臺的支持工作。在上文中我們提到外場設備，但是除了外場設備還必須有監控中心的計算機設備和通信設備。

3.1.1 監控中心計算機系統。 監控中心的每個計算機都會在技術人員的設計下加入內部的局域網，采用的是客戶機/服務器網絡結構。 結構中主要包括網絡服務器、監控管理計算機、通訊控制計算機、圖形處理計算機和大屏幕投影儀等設備。

3.1.2 外場設備。 外場設備包括車輛檢測器、電子情報板、電子限速板和能見度監測儀。 車輛檢測器主要是對車輛的流量進行檢測，并且能夠計算平均車速和占有率等交通數據。 電子情報板是對收集到的信息進行反饋，相當于計算機顯示器的作用。電子限速板僅僅是對車輛限速信息的展示， 而能見度檢測儀就是對能見度的數據進行監測和收集。

3.2 軟件支撐平臺

（1）操作系統。 通訊控制計算機、監控管理計算機和圖形處理計算機的系統都是微軟公司出品的Windows 系統， 并隨著系統的換代進行系統的更換。 而網絡服務器則采用中文WindowsNT Server 系統。 （2）數據庫管理系統采用MircrosoftSQL Server 系統。 （3）開發工具是VC++6.0 和PowerBulider。

3.3 通信接口

計算機網絡采用的是TCP/IP 協議，而與外場設備和緊急電話計算機則是通過RS232 串口通信。

4 高速公路監控系統的目標與功能分析

4.1 高速公路監控系統的目標分析

高速公路交通監控系統的主要目標是保證道路的安全暢通，在此基礎上實現高效率通車和環境保護等目標。 （1）保證高速公路暢通。 在高速公路上車速非常快，一旦某一輛車出現問題就可能造成大面積擁堵情況， 所以監控系統要對這些情況進行確定來保證高速公路暢通。 （2）保證最大行車安全。 在高速公路上交通事故出現頻繁， 一旦有突發事件就會造成偶發性的交通擁擠并可能造成更重大的安全事故。 因此要對這些情況進行監測，尤其是對大型橋梁、隧道等事故多發地點進行監測。

4.2 高速公路監控系統的功能分析

高速公路的監控是最大限度地保證行車安全和通暢的基礎性工作，并且是實現高速公路運營管理的主要手段。 近年來隨著經濟的發展和高速公路的擴建， 監控系統也在不斷擴張并實現了兩網運行，其主要的功能如下：（1）準確并及時地對所有的交通數據進行收集， 并對周圍的環境和交通設施的信息進行收集。 （2）對收集到的數據進行整理輸出，并形成有效的處理方案。（3）建立信息數據庫和信息處理發布平臺，以此來調整各高速公路的路況，保證高速公路的通暢。 （4）對隧道的火情、冬天高速公路的結冰情況進行監測。 （5）對事故發生地做出準確快速反應，并能以最短的時間進行救援工作。 （6）進行道路數據的評估優化，為改善交通情況提供數據依據。

5 結語

高速公路交通監控系統的建設是一項長遠的工作，只有將硬件平臺和軟件平臺相互結合，形成模式化，才能夠最大限度地保證高速公路的行車通暢和行車安全。