高速公路監(jiān)控系統(tǒng)與智能化建設(shè)

王 少 山

(山西交控集團(tuán)，山西 太原 030000)

自從十一五規(guī)劃期間率先提出全面快速推進(jìn)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)以來(lái)，我國(guó)現(xiàn)階段已基本完成國(guó)家級(jí)、省級(jí)高速公路的主架建設(shè)工作，到十三五規(guī)劃末期全面完成國(guó)家、省級(jí)高速公路網(wǎng)，全國(guó)高速總里程數(shù)達(dá)到110萬(wàn)km。在此背景下，我國(guó)高速公路的監(jiān)控系統(tǒng)也不得不進(jìn)行系統(tǒng)升級(jí)，特別是在處理現(xiàn)代高速公路建設(shè)方面，將圖形監(jiān)控、數(shù)字通信、智能化的系統(tǒng)應(yīng)用視為今后監(jiān)控系統(tǒng)不可或缺的重要組成部分。

1 高速公路監(jiān)控系統(tǒng)的現(xiàn)狀

我國(guó)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)在多年的快速建設(shè)過(guò)程中，高速公路監(jiān)控系統(tǒng)和智能化的建設(shè)取得了快速的發(fā)展，但是現(xiàn)階段高速公路監(jiān)控系統(tǒng)與智能化建設(shè)還受到資金和建設(shè)周期等多個(gè)方面的制約，進(jìn)而影響了全國(guó)多個(gè)省份的公路建設(shè)系統(tǒng)的完備性，大多數(shù)省份還采取原始的分路段、分區(qū)域的監(jiān)控方式，這種監(jiān)控方式是使用光端結(jié)合視頻矩陣的原理進(jìn)行工作。然而，隨著我國(guó)基本高速公路建設(shè)的不斷加強(qiáng)，以這種監(jiān)控系統(tǒng)來(lái)應(yīng)對(duì)高速公路上的管理并不是一種理想的方式了。其運(yùn)營(yíng)管理方式經(jīng)常性的出現(xiàn)一系列問(wèn)題。而且人們對(duì)于監(jiān)控系統(tǒng)圖像品質(zhì)的要求也越來(lái)越高，以上種種原因就導(dǎo)致現(xiàn)階段的監(jiān)控方式已不能滿足客觀上的工作需求，因此也就無(wú)法滿足高速公路的快速建設(shè)對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)使用上的需求。

我國(guó)高速公路建設(shè)工作不斷的完善，對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)方面設(shè)計(jì)工作就越來(lái)越重視，既往的高速公路監(jiān)控系統(tǒng)還是以整個(gè)高速公路的區(qū)域性和完整性為出發(fā)點(diǎn)進(jìn)行設(shè)計(jì)的，這就會(huì)直接導(dǎo)致設(shè)計(jì)必須考慮到監(jiān)控系統(tǒng)的完整性，而且要具備長(zhǎng)期使用的整體性，這就將每段的監(jiān)控系統(tǒng)都是整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)的一個(gè)重要的不可拆分的一部分。設(shè)計(jì)時(shí)還應(yīng)同時(shí)考慮資料使用的效率性，這種情況就需要將監(jiān)控系統(tǒng)的安全性、管理型和綜合性進(jìn)行統(tǒng)一管理，這些都對(duì)人力資源是一個(gè)考驗(yàn)。

在當(dāng)今科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的突飛猛進(jìn)，所有的新技術(shù)、新科技的圖像監(jiān)控系統(tǒng)都逐漸在高速公路上進(jìn)行使用，它為整個(gè)高速公路監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)數(shù)字化和圖像精細(xì)化做出了巨大貢獻(xiàn)。因此未來(lái)高速公路監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展重點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)數(shù)字圖像傳輸功能，進(jìn)而為高速公路監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展做出切合實(shí)際的措施。

2 智能化高速公路監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)

2.1 對(duì)車輛的檢測(cè)系統(tǒng)

智能檢測(cè)系統(tǒng)的重要組成部分是對(duì)交通的流量、車速和車型的檢測(cè)，同時(shí)智能檢測(cè)系統(tǒng)又是智能交通重要組成部分，車輛檢測(cè)系統(tǒng)是能對(duì)高速公路、一般公路、鄉(xiāng)鎮(zhèn)公路等來(lái)往的車輛的流量、車速、車型、道路占有率進(jìn)行檢查的重要設(shè)備。

2.2 對(duì)車輛行駛異常檢測(cè)系統(tǒng)

當(dāng)車輛在行駛過(guò)程中存在異常駕駛時(shí)，能夠及時(shí)對(duì)車輛的行為進(jìn)行判斷對(duì)系統(tǒng)發(fā)出預(yù)警警報(bào)。

2.3 車牌照辨識(shí)系統(tǒng)

車牌照相當(dāng)于車輛的身份證，檢測(cè)系統(tǒng)通過(guò)對(duì)系統(tǒng)的汽車車牌和汽車型號(hào)進(jìn)行車輛識(shí)別。車輛自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)是對(duì)車輛輸入型號(hào)車牌的圖形影像處理。將車牌上的字符識(shí)別后，通過(guò)字符串的形式將識(shí)別后的圖像上傳到管理數(shù)據(jù)庫(kù)，該種形式具有快速高效的特性。這廣泛應(yīng)用于大型停車場(chǎng)、交通違規(guī)檢測(cè)和公路橋梁收費(fèi)站管理等。

2.4 視頻疊加顯示系統(tǒng)

高速公路的收費(fèi)系統(tǒng)采用相對(duì)封閉式的運(yùn)營(yíng)管理模式，即“人工引導(dǎo)、人工收費(fèi)、人工管理、計(jì)算機(jī)計(jì)費(fèi)、閉路電視監(jiān)控”的運(yùn)營(yíng)管理模式。收費(fèi)站的視頻疊加顯示系統(tǒng)是應(yīng)用字符疊加芯片，其實(shí)現(xiàn)原理是對(duì)靜止圖像進(jìn)行操作，模式是在圖像上輸出標(biāo)準(zhǔn)字符串后疊加或合成每幀圖像。視頻上的字母疊加是為了快速疊加連續(xù)的圖像幀，類似于單幀靜止圖像疊加。收費(fèi)站監(jiān)控視頻除了在當(dāng)時(shí)電腦呈現(xiàn)外，還將監(jiān)控的圖像上傳到數(shù)據(jù)安全監(jiān)控中心記錄在DVR上，以方便運(yùn)營(yíng)管理處進(jìn)行管理。

2.5 不停車收費(fèi)系統(tǒng)

該種收費(fèi)模式是以ETC卡的非接觸式運(yùn)營(yíng)管理，是在ETC卡中存入一定數(shù)量金額，在收費(fèi)站入口處寫(xiě)入入口收費(fèi)站信息，并將車輛型號(hào)、牌照編制在ETC卡中。當(dāng)車輛駛出收費(fèi)站時(shí)，收費(fèi)站計(jì)算機(jī)會(huì)根據(jù)車輛的型號(hào)行駛里程數(shù)自動(dòng)扣除ETC卡內(nèi)金額。它工作的原理是通過(guò)道路兩側(cè)的天線與車輛中ETC設(shè)備的專用短距離通訊，是不需要駕駛?cè)藛T停車與收費(fèi)人員進(jìn)行接觸的，能夠完全實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化收費(fèi)。ETC系統(tǒng)是由專用收費(fèi)車道、ETC收費(fèi)站管理系統(tǒng)、ETC后臺(tái)應(yīng)用系統(tǒng)、繳費(fèi)銀行及網(wǎng)絡(luò)所構(gòu)成的。再利用微波技術(shù)計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、傳感技術(shù)等高新技術(shù)為載體的設(shè)備軟件。在我國(guó)現(xiàn)階段的ETC收費(fèi)所采用的是微波技術(shù)，該種技術(shù)受外界自然因素影響小，檢測(cè)距離遠(yuǎn)等特性。

GPS不停車收費(fèi)系統(tǒng)是由GPS技術(shù)、GIS技術(shù)和移動(dòng)通訊技術(shù)等多種新技術(shù)融合的產(chǎn)物。它是把GPS接收機(jī)車輛的數(shù)據(jù)通過(guò)GSM通信模塊以信息發(fā)送的方式發(fā)至移動(dòng)通訊網(wǎng)絡(luò)。短消息處理中心再通過(guò)車輛要通過(guò)的收費(fèi)站定位信息進(jìn)行收費(fèi)處理，利用GIS軟件和快速投影匹配的方法，車輛行駛軌跡可以與數(shù)據(jù)中心同步精準(zhǔn)匹配，然后收費(fèi)站設(shè)備進(jìn)行收費(fèi)處理，實(shí)現(xiàn)了路聯(lián)網(wǎng)的新模式，并且車主可實(shí)時(shí)查詢每個(gè)收費(fèi)站的收費(fèi)情況，該系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)不受時(shí)間段的影響的收費(fèi)模式。

3 如何實(shí)現(xiàn)高速公路監(jiān)控系統(tǒng)

3.1 監(jiān)控硬件安裝

硬件安裝設(shè)備一般包括設(shè)備防雷裝備、隧道內(nèi)的照明系統(tǒng)、監(jiān)控?cái)z像頭、車輛檢測(cè)器等檢測(cè)設(shè)備。根據(jù)國(guó)家公路技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)高速公路可劃分為一級(jí)、二級(jí)、三級(jí)、四級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)也必須將道路與交通影響因素對(duì)監(jiān)控設(shè)備規(guī)模數(shù)量進(jìn)行歸類整理，依據(jù)高速公路通過(guò)車輛數(shù)統(tǒng)計(jì)應(yīng)設(shè)置高速公路監(jiān)控系統(tǒng)的規(guī)模，對(duì)每個(gè)路段應(yīng)進(jìn)行周期性檢查以調(diào)整監(jiān)控的規(guī)模數(shù)量。

3.2 監(jiān)控系統(tǒng)軟件要求

高速公路另一個(gè)重要的組成要素就是監(jiān)控系統(tǒng)的軟件建設(shè)，其功能為收集監(jiān)控設(shè)備數(shù)據(jù)、采集設(shè)備狀態(tài)、根據(jù)實(shí)時(shí)情況發(fā)出交通導(dǎo)流信息、交通事故處理方案布告等等。軟件系統(tǒng)多為實(shí)時(shí)監(jiān)控能夠及時(shí)對(duì)道路通行情況進(jìn)行處理和反饋。當(dāng)出現(xiàn)交通事故時(shí)，經(jīng)過(guò)計(jì)算機(jī)處理模型及時(shí)將處理運(yùn)算結(jié)果告知現(xiàn)場(chǎng)人員，以找到最佳的應(yīng)對(duì)方案。

3.3 高速公路監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)管理

在高速公路監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)完成后，投入正常使用前，應(yīng)對(duì)設(shè)備管理人員進(jìn)行培訓(xùn)，加強(qiáng)對(duì)設(shè)備維護(hù)管理。在設(shè)備投入正常使用時(shí)，若出現(xiàn)問(wèn)題，維修管理人員能夠快速進(jìn)行處理，確保監(jiān)控系統(tǒng)能正常使用，并將存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，是何種原因造成的損壞，以減少往后的設(shè)備維修量。不僅如此，對(duì)監(jiān)控設(shè)備還應(yīng)有規(guī)律的進(jìn)行檢查，排查潛在的風(fēng)險(xiǎn)因素，及時(shí)對(duì)可能損壞的老舊設(shè)備進(jìn)行維修更換。

4 高速公路監(jiān)控系統(tǒng)的供電措施

4.1 太陽(yáng)能供電模式

利用成熟的太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換技術(shù)將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換成電能，將電能存儲(chǔ)在電池板內(nèi)，當(dāng)夜間或者陰天時(shí)候能夠持續(xù)為設(shè)備供應(yīng)電能，因?yàn)槠湓靸r(jià)因素和特別容易受到外界環(huán)境破壞，太陽(yáng)能供電模式并不常用。

4.2 分散式供電模式

這種供電模式多數(shù)在高速公路的沿途周邊范圍的鄉(xiāng)鎮(zhèn)所使用，采用當(dāng)?shù)氐霓r(nóng)用電或者居民的生活用電。這種模式能夠最大程度上的減少運(yùn)營(yíng)成本，節(jié)約資金。但是也存在一些弊端，例如會(huì)對(duì)當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)、居民用電造成緊張，增加其電力負(fù)荷量，這樣會(huì)出現(xiàn)電力故障的現(xiàn)象，無(wú)法長(zhǎng)期有效的供應(yīng)電能。

4.3 集中供電模式

該種模式是指在高速公路上針對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)特別設(shè)置一條專用電纜供應(yīng)整個(gè)線路上的監(jiān)控用電。這種模式能夠有效解決分散式供電模式中電力負(fù)荷過(guò)大的問(wèn)題，且供電量相對(duì)穩(wěn)定。但也存在供電系統(tǒng)施工復(fù)雜成本較高的特點(diǎn)，特別容易受到外界磁場(chǎng)影響，監(jiān)控系統(tǒng)可能無(wú)法正常使用。

5 結(jié)語(yǔ)

根據(jù)以上論據(jù)，提高高速公路監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)，能夠有效的改善高速公路上的智能化模式的管理水平，能夠非常有效的為人們的生活提供方便，為當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)建設(shè)提供有效的保障，合理的利用智能化監(jiān)控系統(tǒng)能夠增加高速公路上的通行能力，降低事故發(fā)生，為安全出行提供一個(gè)有效的科學(xué)性的保障。因此，高速公路管理部門(mén)應(yīng)加強(qiáng)智能化監(jiān)控系統(tǒng)的建設(shè)，使人們安全出行。