淺談當代高速公路機電工程發展方向

摘要：高速公路機電工程建設在最近這些年有了長足的發展，在高速公路管理運營過程中，其核心部分是機電系統，機電系統也是高速公路營運管理的平臺。本文分析了當代高速公路機電工程發展方向。

關鍵詞：當代；高速公路；機電工程；發展方向

引言

雖然國內各地高速公路全程監控在建設中仍面臨不少挑戰，但隨著監控技術的快速發展，這幾年高速公路全程監控在探索中前進，取得了一定的成效。相信今后全程監控的標準會更完善，系統也會加強智能化圖像分析、識別、檢索等應用，在此基礎上，結合新興的大數據云存儲與計算，視頻監控將會發揮更大作用，提供更大范圍聯網及第三方平臺對接實現資源共享最大化。

1當代高速公路機電工程智能化發展

目前隨著高速公路監控網絡化和高清化發展，其必然帶來海量信息，如何在大量數據中挖掘出有用信息越來越受到用戶的廣泛關注，這也促使智能分析技術得到更多應用。

1.1車牌識別

目前車牌識別應用已經很普及，它是高速收費系統和高速車輛智能監測記錄系統的重要組成部分。早先高速公路車牌識別是基于“標清+ 前端智能盒”或后臺識別方式，近幾年嵌入式高清抓拍機的不斷運用把車牌識別推向了一個新的高度。同時，識別技術由多幀識別、擇優輸出取代了早先的單次識別，提高了識別準確率。目前，微卡口的應用（在普通道路視頻監控基礎上前端疊加車牌識別功能）實現了宏觀監控和細節識別的有效結合，是高速公路視頻監控的全新嘗試。

1.2交通事件檢測

目前對于高速公路重點路段、事故多發路段需要通過智能分析來進行事件檢測，快速發現高速公路上的違法違規事件，保證高速公路的安全運行。基于視頻檢測的交通事件檢測系統，主要是利用安裝在道路上的攝像機對交通情況進行實時監控，通過先進的智能視頻檢測算法（多目標識別與跟蹤技術），及時發現并上報特定交通事件。交通事件檢測在采集高清圖像的基礎上，主要實現對畫面中出現的停車、超速、欠速、逆行、行人出現、拋灑物等各類異常事件進行檢測。目前產品應用形態由早先的服務器分析模式演變成嵌入式分析盒模式。

1.3交通流量采集

傳統的高速公路交通流量采集是通過地感線圈、微波方式，目前基于高清視頻的交通流量采集逐漸得到運用。視頻交通流量采集系統采用模式識別算法、人工智能算法和車輛跟蹤算法等多領域的技術，實現對畫面中特定區域（如車道內）的車輛進行識別和分辨，對過往車輛數、排隊長度等進行統計，同時還采用視頻測速技術對過往車輛的速度進行測量。其支持以下交通流數據的實時采集和計算：車流量、瞬時速度、車頭時距、車頭間距、車道空間占有率、車輛排隊長度等，視頻流量采集具有安裝簡易、維護方便、適用性高等特點。

2當代高速公路機電工程通信系統發展

高速公路機電通信系統是高速公路機電系統的神經中樞，也是監控系統和收費系統的綜合信息傳送平臺，隨著通信行業新技術日新月異的發展和高速公路發展智能交通的需要，高速公路通信系統的未來發展需要新技術的支撐

推動高速公路機電通信系統不斷進步和發展的一個重要措施就是要對現在的技術進行不斷的完善，然后不斷的研發新的優秀技術。但是，由于我國對新技術信息的了解和判定仍然沒有一個相對完善的統一標準，所以在研發和引進新技術時還應該堅持適度原則，盡量先在小面積組網中使用。而分析我國高速公路通信信息發展條件可知，新技術的開發與引進應該以投資小使用大為主要考慮原則。給予這種背景，高速公路通信系統未來發展方向可以專供接入網信息業務擴展、預防設備壟斷和加強法律作用幾個方面。除了需要完善技術之外，高速公路通信系統還應該對產權維護搶修制度進行進一步的完善和落實。通過采取多種手段提高維護效率和降級維護成本。

3當代高速公路機電工程網絡視頻監控發展

3.1網絡高清發展

目前高速公路視頻監控高清化除了通過網絡建設，還可以采用HDSDI數字高清方式。HD-SDI 技術特點是“無壓縮、低延時”，這是網絡高清系統不可比擬的優勢，但是在實際項目中，HD-SDI 數字高清并沒有大規模運用，其主要原因在于：第一，HD-SDI 數字高清沒有強有力的行業標準規范支持，主流芯片、產品廠商雖然有相應的SDI 產品，但多處于觀望狀態；第二，HD-SDI 傳輸距離是最大瓶頸，其100 米的傳輸距離具有很大的局限性，遠距離需要借助中繼設備，這樣必然帶來項目成本上升；第三，HD-SDI 無壓縮面臨海量存儲，遠高于網絡高清，所以后端存儲還是需要通過壓縮編碼，但是目前針對SDI 的芯片編碼能力有限，編碼技術有待進一步提高。

網絡高清的優勢在于網絡系統的架構下，可以進行靈活的組網、便捷的遠程訪問以及大平臺的搭建，是主流的方案，然而網絡高清在傳輸過程中需要進行壓縮編碼、解碼，中間環節會出現丟包、網絡堵塞等問題，從而導致視頻畫面延時，對于需要云臺轉動進行實時控制的場景這將非常不利。雖然網絡高清是現在高速視頻監控項目的首選，但網絡高清與HD-SDI 高清不是完全獨立的，事實上兩者在項目中可以相輔相成。我們應該站在客戶的角度理性對待，合理設計，比如某項目監控點間的距離為100 米之內時，整套系統則可采取整體HD-SDI 數字高清方式，通過同軸電纜或光端機傳輸，后臺直接接入高清SDI 矩陣并輸出顯示。此種模式適用于中小型高速公路視頻監控項目的高清改造，其在保留原有模擬系統的布線狀態下更新設備即可，可最大限度滿足用戶的習慣性需求。

3.2 H.265 產品或將在高速公路視頻監控得到充分運用

這兩年來網絡視頻監控系統正在向更高分辨率演進，高速公路監控高清化和所有行業監控一樣，將面臨網絡帶寬、存儲的問題。目前應用的H.264 從技術上無法解決高清視頻高碼率問題，超高的網絡帶寬、高昂的存儲投資將成為高清視頻進一步應用的瓶頸。尤其對需要改造的高速公路視頻監控系統，受到網絡帶寬限制，無法在原有網絡條件下利用H.264 大規模升級到高清視頻監控系統。目前，采用H.265 標準方案的監控產品嶄露頭角。H.265 是ITU-TVCEG 繼H.264 之后所制定的新視頻壓縮標準，其圍繞著現有的視頻編碼標準H.264，在保留原來某些技術的基礎上，同時對一些相關的技術加以改進，用以改善碼流、編碼質量、延時和算法復雜度之間的關系，達到最優化設置。在碼率大幅降低的情況下，H.265編碼視頻的主觀質量與H.264 編碼視頻近似甚至更好。以1080P 分辨率為例，實時幀1.5Mbps 的H.265 碼流即可達到H.264 碼流主觀質量，而碼率只有常規H.264 的1/3 ～ 1/4。H.265帶來的超低碼流特性將解決帶寬和存儲問題（H.265 技術同樣適用HD-SDI存儲編碼）。超低碼流結合目前4G 商用，也使得高清無線傳輸成為可能，對高速路條狀、跨區域場景尤為合適。同時H.265 在邊緣低照效果和強光抑制方面的優越性也非常適合高速場景。可以預計，H.265 產品將在高速公路視頻監控得到充分運用，但我們也應該清醒認識到，這需要一定的培育周期，目前H.265 面臨的聯網標準和專利收費風險亟需解。

結論

智能系統在高速公路機電工程中得到了重要應用，通過對智能系統的特點分析，智能系統將在高速公路機電工程的監控、信號處理和遠程信號控制方面得到全面的應用和發展。

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