高速公路智能全程監控系統及關鍵技術研究

摘 要：為了能夠更好地促進社會與經濟發展，不斷加快建設智能化高速公路的進程，就必須積極開發高速公路方面的智能技術，以突破目前智能化監控系統中某些關鍵性的問題。文章結合了多年實踐工作的經驗，對于當前高速公路發展中，關于智能監控系統的要求詳細地進行剖析，并且提出一些關鍵技術的方法，從而為解決高速公路智能監控系統難題提供了思路。

關鍵詞：智能監控；高速公路；高速視頻監控

高速公路，具有路況相當復雜、車流量大和危險品車輛多等特點，另外，霧霾、臺風等惡劣性天氣也嚴重地影響著高速公路運輸的安全。伴隨著互聯網與視頻監控以及人工智能等各項科學技術的逐漸成熟，必須設計和完善智能化全程監控系統，以推動高速公路的管理向自動化與智能化方向發展，從而不斷地提升高速公路管理效率與服務水平，有效地降低運營成本，提高緊急救援效率與處理事故的速度，這也是高速公路管理部門當前迫切需要解決的問題。

1 智能監控系統功能的定位

高速智能監控系統中功能定位主要是三個方面：首先，監測系統可以實時地采集到最新的高速公路路況信息，真正實現全程監控，并且能夠及時地把搜集的信息，快速輸送至信息監測中心，為管理中心及時掌握和應對提供依據；其次，如果出現交通事故等意外事件，信息監測中心應當能夠及時地發現，并且針對具體的問題而采取相應的對策，可以快速地趕赴事故發生地，及時解決好各類問題；再次，對于高速公路中的違章行駛或者超速行駛等違章行為，均可以通過該智能監控系統，發出指令，把這類信息快速地轉達給駕駛人員，并同時傳遞到高速公路的監控信息中心。

2 高速公路智能全程監控系統所存在幾個關鍵問題

2.1 圖像的檢測問題

對于所采集的圖像監測與處理，屬于智能監控系統當中非常重要的問題，如果收集到的車輛信息不夠清晰明確，那么其他各項檢測工作都將根本無法繼續。

2.2 設備電力供應問題

我們知道，高速公路中的智能監控系統設備都屬于電氣設備，必須每時每刻監測和收集行駛中的車輛信息及路況信息，所以，必須保證充足的電力供應，確保智能監控系統的正常運轉。

2.3 相關數據信息的傳輸與存儲

智能監控系統設備在收集到路面車輛路況圖像信息以后，通常就需要將全部數據及時地傳遞到信息監測中心，若傳送信息延遲滯后，就會影響到信息中心人員對于某些車輛與路況所做出的判斷，而且，收集到的數據與圖像數據信息需要進行長期存儲，以便于事后事故取證以及車輛信息查詢。

3 全程智能監控系統中的關鍵技術的分析

3.1 圖像處理關鍵問題

視頻圖像處理，在高速路的智能監控系統中屬于最為核心的部分，不但能夠及時地捕獲移動中車輛的所需信息，而且要確保對于該車輛的跟蹤錄像能夠確保準確和完整性。但是由于高速路上的車輛較多，加之行駛路面狀況又非常復雜，因此，應當采取不同的有針對性的處理方法，以保障傳輸數據中的圖像質量。

3.1.1 采取歸一化算法確定系統跟蹤的目標

車輛在高速公路路面上行駛的過程中，智能監控系統必須對車輛做到360度的全方位監測，往往通過自動調焦的方式加以監測，但是以現有技術，還難以對于該行駛車輛做準確的定位，更無法同步車輛行駛的速度[2]。那么，為了防止車輛的行駛超速，就必須解決測量移動車速的技術工作，就是指必須確保視頻對車輛的檢測角度。采用歸一化算法方案，先把所采集的視頻圖形進行分割，然后依據公路路面與車的顏色有差異的特點，把路面與路標等一些毫無關聯的信息進行排除，再將剩下圖片的有效信息采用垂直和水平濾波的方式過濾，最后再通過霍夫算法的變換，來確定出所監測中的行駛車輛所處的角度，以實現數據的有效跟蹤。

3.1.2 采用殘余光流檢測的算法來判定區分車輛與行人

在高速公路上，行駛車輛速度相當快，若存在行駛車輛因故障而停車現象，或者是行人肆意在車快速通道當中行走，非常容易出現交通事故，對于行人以及車輛做出辨別，通常可以應用殘余光流檢測的算法[3]。其主要的原理是，高速上車輛同行人的行駛方式存在較大差異，車輛在行駛的過程中，因為自身車體的組織架構，都屬于剛體運動，而道路行人在的行走時候則屬于非剛體運動，所以，認真觀察運動方式所存在的明顯差別，這樣，就可以輕松地分辨出道路車輛同行人有效區分的問題。

3.2 電力供應是智能監控系統關鍵問題

高速公路監測工作有著信息量非常大同時效性非常強的兩大特點，這就要求確保智能監控系統不間斷正常運行，所以，要及時采集和處理全面的高速公路信息，就必須做到充足的電力和及時供應。對于電力充足供應的問題，實踐中一般采用的是外接長距離電纜，來保證遠途的系統供電，另外是采用太陽能自發電系統進行供電。在二者方式選取上，要實現合理的電力供應方案，應當因地制宜，若道路路面較為平坦寬廣，而且當地治安環境較好，就可以選取外接長電纜的供電方式；而當高速公路路基鋪設的電纜情況比較差，而且遠離供電站，那就需要選取太陽能自發生電的供電方案，這樣的話，在獲得正常電力供應的情況下，還可以免去道路電纜被盜的風險。

3.3 網絡數據傳輸和存儲是智能監控系統的關鍵性問題

3.3.1 網絡數據傳輸

為了把通過智能監控系統所采集的各類視頻數據快速地傳回到高速公路信息處理中心，必須依賴于現代網絡傳輸技術。所以，必須要考慮到網絡的傳輸速率以及網絡傳輸的可靠性影響因素[4]。針對于這類問題，系統設計時可選用TCP/IP網絡傳輸協議，將IP作為監控技術中心的基本構架，通過開放式的NGN最新架構技術，運用IP視頻的服務器和數據處理的服務器，做到快捷地把每個系統的視頻數據秒傳到系統信息處理中心，以便于及時處理數據和應對。

3.3.2 視頻數據存貯

智能系統采集到的視頻數據在經過一系列技術處理以后，以方便于日后進行檢索和調取，這就要求將這些數據存儲。但是視頻數據的自身所需存儲空間相當大，因此，就必須要解決所需存儲空間的問題，以保證數據信息存儲[5]。在存儲方面，可以作物理分布式的存儲，通過采用ISCSI擴展的快存技術，把收集的大量的視頻數據快速地存儲，在進行數據的調取時，真正做到秒級回放，從而將存儲空間的使用率大大提升。

4 結束語

伴隨著社會經濟的快速發展，高速公路的車流量也日益加大，那么，為了更為有效地預防各類交通事故發生，就需要采用先進的計算機網絡監控技術，積極開發和完善科學的高速智能監控的系統，從而不斷推動高速公路智能化與自動化監控的進程，有著十分重要的意義。因此，只要我們及時地對一些關鍵性問題，采取合適的技術手段來加以解決，就一定能夠降低交通事故發生率，從而促進我國高速公路正常運行和健康可持續化發展。

參考文獻

[1]祝介融.全程監控系統在石黃高速公路中的應用[J].交通世界（運輸·車輛），2011（Z1）：157.

[2]劉轟，王瑞，楊根成.高速公路智能全程監控系統及關鍵技術分析[J].中國交通信息化，2011（2）：231.

[3]邵長橋，周潔，榮建.道路通行能力不確定性分析方法研究[J].武漢理工大學學報（交通科學與工程版），2009，22（4）：241.

[4]楊雷，陳澍，張鐵巖.智能化高速公路監控管理系統的軟硬件結構[J].信息技術，2002（2）：138.

[5]劉宇平，席勝花.數字高速公路的關鍵技術[J].信息系統工程，2011（3）：192.

作者簡介：鄭基（1977，2-），男，安徽蕭縣人，本科學歷，助理工程師，研究方向：高速公路機電工程。