湖南高速公路監控系統存在的問題及改進策略分析

廖華金

摘 要 高速公路監控系統是智能運輸的一部分，監控系統主要包括閉路電視、事件檢測、網絡廣播、數據傳輸、圖像存儲、監控軟件等。監控系統的完好設置在很大程度上能解決交通擁堵、安全事故頻發以及收費的堵漏增收等問題。本文概述了當前我省高速公路監控系統存在的問題，并為如何使監控系統達到實用高效而提出了相應的優化改進策略。

關鍵詞 高速公路 監控系統 問題 優化策略

隨著社會的進步，經濟的快速發展，湖南省交通建設發展也呈現出“井噴”狀態，交通網絡四通八達，百姓出行更加方便。據相關部門統計顯示，到目前為止，湖南省高速公路通車里程已高達5500公里，形成了以長沙為中心的高速經濟圈。與此同時，相關交通網絡也已覆蓋全省交通體系的“神經末梢”，交通出行環境也呈現日漸完善的趨勢。監控系統是高速公路正常運營的保障，是實現高速公路舒適、安全、高速等功能的保證，而高速公路運營的管理水平、管理模式、管理體系又對監控系統的充分發揮有直接的影響，所以兩者相輔相成。但是現已建成的高速公路由于經費以及規劃等原因，從一開始就擁有完善的監控系統的很少。然而隨著交通安全問題的日益嚴重，高速公路監控系統的重要性也日益凸顯，本文從管理運營的角度，對當前我省監控系統中存在的問題進行了詳細分析，并提出了改進和優化方案，希望能使監控系統得到進一步完善。

1高速公路監控系統的重要性

高速公路機電系統主要有監控系統、收費系統和通信系統三大系統組成，其中收費系統主要是對道路使用者根據一定的費率征收通行費，以收回道路建設的投資；而通信系統主要是為收費系統和監控系統提供信息傳輸的設備；而監控系統是高速公路交通三大系統的核心，是實現高速公路安全、高效運行的重要手段，對高速公路網實現實時監控和交通控制能起到關鍵性作用?？赏ㄟ^對采集的信息進行實時分析、處理和預測，采取有效的交通控制手段，預防可能發生的交通事件，及時掌握道路上現場狀況，從而能夠適時實施有針對性的交通管理工作。同時高速公路全程監控系統也是輔助高速公路養護、逃避收費的直接方式，其不僅能夠在一定程度上保證道路的通暢和交通的安全，同時能提高高速公路運營服務質量，保證人們出行的安全。

2 我省高速公路監控系統當前存在的問題

2.1 使用的低效性

收費、通信、監控三大系統共同構成了高速公路的機電系統，收費系統與收費運營工作緊密相連，所以一直以來都是投入的重心。但目前監控系統中有不建不行，建了無用的狀態，由于設備可靠性以及本身設計的缺陷等問題，造成了“有監無控”、監控分家的尷尬局面，無法起到調控交通的目的。如已經開通的高速公路項目中有很多路段的視頻傳輸對收費圖像采用了MPEG-2的數字化編碼標準，而2012年按規范要求，需采用ITU-TH.264數字化編碼方式，進而造成我省編碼不統一，而導致出現兩種制式的視頻系統，出現二次編解碼的現象，不僅促使圖像質量受到損失，同時也極大浪費時間和財力、物力。

2.2建設的盲目性

當前，無論是建設與設計，我國的高速公路監控系統均沒有統一的規范和標準，研究時也缺乏廣度和深度，所以很多監控系統的功能設計和規模都有一定的盲目性。一方面，設施系統建設用途小，且投資大，尤其是對一些交通流量小的高速公路，這種情況最明顯。另一方面，受資金短缺以及對該系統認識不足而導致功能設計不健全，無法起到本應有的作用。據有關研究調查表明，云臺加槍機、球機等常用監控設備在能見度較好的情況下，有效視距最大值大約能夠達到800m，而監控設備若以1000m的間隔密度進行布局的情況下，在交叉路段、地址險要路段和事故多發路段存在較多的盲區，而在路況較好的低端則存在資源閑置的現象。

2.3 監控信息及數據處理能力不足

高速公路監控系統時時刻刻都在進行信息、數據采集，若這些數據和信息能夠得到充分的挖掘和利用，不僅能夠促使高速公路監控系統功能發揮最大化，同時對提高高速公路的服務內容以及運行管理的決策，保證高速公路的通暢性，降低事故發生率也起到積極的作用。但是當前高速公路監控系統所采集的信息和數據僅能做到簡單的加工處理，而對于數據的深層次的處理和利用較少。比如，如果能夠及時充分運用當前數據，并結合數據處理技術和天氣狀況能夠有效預測出下一時段事故易發路段和天氣異常路段，并能夠通過信息發布系統將相關內容及時告知司乘人員，以達到降低事故發生率，提高道路通行能力，同時對相關部門制定應急預案和相關管理工作也具有積極的作用。

3優化策略分析

3.1 明確高速公路監控系統的功能

高速公路監控系統的功能主要包括以下幾個方面：（1）依靠外場設備，準確收集氣象、交通流以及各種警報數據；（2）系統通過有效的交通事件檢算方法以及收集到的數據，可自動實時檢測事件的發生；（3）監控系統的用戶是該監控的直接和間接使用者，包括操作人員、管理人員、軟件調試人員以及維修人員。系統能方便用戶對外場信息以及顯示設備進行分類和編組，對報警功能進行清除和設置；（4）系統可帶有外部輸入接口，能及時接收到收費系統數據和緊急電話；（5）向信息中心傳輸數據。

3.2 提高高速公路監控系統管理效率的策略

（1）加強重點路段的全程實時監控。隨著社會經濟的發展，高速公路車流量逐年增加，如果一旦發生交通異常，若不能及時處理，不僅會造成交通癱瘓、交通事故的發生，同時也將會對社會帶來極大的經濟損失?；诖?，在高速公路監控系統管理以及規劃中，應加強對重點路段的監控，同時還應做好相應的管理工作，增強管理部門對道路狀況、交通狀況以及氣象狀況的感知能力以及處理能力。但是在重點路段全程實時監控中，為了避免建設的盲目性以及使用的低效性，在建設過程中應根據高速公路的實際情況以及現有監控設備的使用情況進行分析，然后在投資成本和使用效益兼顧的情況下，采取最佳的建設方案和改善措施，從而達到最優的安全經濟效益。比如在攝像機選型中，對于重點監控地段可采用高清紅外夜視攝像機和變焦紅外雙波段熱成像攝像機，而對于非重點路段則應采用標清紅外夜視攝像機，其中高清紅外夜視攝像機可以提高視頻道路監控的效果，而變焦紅外雙波段熱成像攝像機則可以有效彌補由于夜晚受大燈強光照射、雨天、霧天等情況下導致的監控視頻畫面效果不足等現象。

（2）提高監控信息及數據處理利用率。由于高速公路總量的日益增多，監控系統處理的數據也日益冗雜繁多，有時甚至需要用戶編輯過的命令、視頻監控數據等，這些均給監控數據庫的穩定性以及強壯性提出了更高的要求。因此，這就要求高速公路路政部門、運輸部門以及公安部門等部門與部門之間應加強溝通、協調配合，同時各個部門之間還應該構建綜合信息平臺，從新增車輛注冊登記、道路運輸證配發以及車輛定期檢查等信息資源均應實現共享，從而實現部門聯動機制和聯合監管，最終實現運輸車輛無論在線與否的監管過程全覆蓋，充分體現“車子一動，監督受控”的全動態監管。實時、動態是高速公路交通系統的特點，在路上行駛車輛的速度與交通事故、氣象、道路通行情況等眾多因素的影響，所以交通數據庫模型的主題是確定交通事故和交通信息。交通事故的主題包含事故發生的時間，發生的路段，以及事故段的交通情況，事故的危害等級，誘導信息，氣象狀況等屬性信息。交通信息主題包含氣象狀況，道路的占有率，路段的平均速度以及特定信息等屬性信息。由此可見，充分運用監控信息和相關數據尤為重要，比如可以將上一路段的交通情況（交通堵塞、交通事故等路況信息和氣象信息）在所有互通立交出口、入口前設置可變情報板充分顯示前方道路及相鄰路網的信息，同時也應該將所有檢測信息上傳到路段監控中心，從而實現對交通事件實時監管以及交通參數的儲存。

4 數據庫的優化設計

4.1 總體設計

由于高速公路總量的日益增多，監控系統處理的數據也日益冗雜繁多，有時甚至需要用戶編輯過的命令、視頻監控數據等，這些均給監控數據庫的穩定性以及強壯性提出了更高的要求?；诖?，本研究在數據庫的優化設計中采用了數據倉庫技術。

數據倉庫技術以傳統數據庫為基礎，吸取了傳統數據庫的優點，并彌補其在數據分析能力等方面的不足，具有強大的大規模數據分析能力。所以，數據倉庫是隨時間變化、集成的、面向主題的，用于決策支持的穩定數據系統。數據倉庫模型的設計能夠滿足物理數據、邏輯數據以及概念數據三級模型，且三者之間聯系緊密，概念數據模型是由現實世界到主觀設計思路的映射，邏輯數據模型是從主觀到客觀模型的映射，物理數據模型直接是由模型到物理現實的映射，詳見圖1。

4.2 概念模型的設計

該設計的主要作用是決定數據庫的主題和各主題之間的關系。設計之初需完成選取主題、界定系統邊界和確定各主題之間的關系等一系列工作。在高速公路監控系統中，需要從監控子系統中，將人工輸入數據、交通事故數據、氣象數據以及交通流數據提取出來，并建立數據庫模型概念，確定主題和主體之間的相互關系。實時、動態是高速公路交通系統的特點，在路上行駛車輛的速度與交通事故、氣象、道路通行情況等眾多因素的影響，所以交通數據庫模型的主要主題是確定交通事故和交通信息。交通事故的主題包含事故發生的時間，發生的路段，以及事故段的交通情況，事故的危害等級，誘導信息，氣象狀況等屬性信息。交通信息主題包含氣象狀況，道路的占有率，路段的平均速度以及特定信息等屬性信息。根據以上信息可設計數據庫E-R模型，如圖2所示。

4.3 邏輯模型設計

邏輯模型是使用者和開發者進行交流和溝通的橋梁，三級模型之間有相互的依賴關系，在設計時能以概念模型的設計為基礎深化構造出邏輯模型。邏輯模型的主要設計內容：分析和確定主題以及數據的粒度；定義關系模型；增加導出字段；詳細數據分割策略；定義記錄系統。

（1）分析和確定主題。主題的確定和深入的分析至關重要，只有做好了這一步才能制定出實際可行的設計策略。（2）數據粒度的確定。粒度是指數據單位在數據細化程度上的級別。粒度級別越小，細化程度越高。所以粒度的設計直接影響到數據庫查詢問題的類型，在國際上，不同數量級粒度策略使用的相應理論已經比較成熟，在設計時能為我們提供有用的指導。（3）定義關系模型。在概念模型中，我們將交通信息作為分析主題，并在模式劃分中形成了表，確定了它們之間的關系。因交通信息量大，字段多為了避免影響訪問效率，可以通過公共鍵碼的設計來將所有表聯系起來，構成一個完整的主題。（4）增加導出字段。按照初始數據進行匯總而生成的數據就是導出字段。以一個雙向八個車道的高速公路為例，1-4車道可以定義為上行車道，5～8為下行車道。此時監控系統的交通數據就會以車道為單位進行收集，數據庫則以行車方向為主進行分析。（5）數據分割策略的確定。把理論上統一的數據分割成小的能獨立管理的物理單元，就可以達到使數據處理提高的目的。（6）定義記錄系統。該系統可以能夠表明數據關系表的某個字段是從哪個業務、哪張表中的哪個字段中來的。

本文以高速公路現實運行中的需求及現狀為出發點，分析了當前我省監控系統中存在的問題，并提出了一些優化管理策略，這樣才能達到準確預防問題，快速解決事故的目的。綜上所述，要想使高速公路監控系統有長足的進步，還需要不斷吸收國外先進的技術，加強監控系統的管理，從使用者的角度出發，結合運營需要進行深入研究，以進一步完善湖南省高速公路體系的整體功能，從而使高速公路監控系統成為人民群眾出行不可或缺的伙伴。

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