對高速公路機電監(jiān)控系統(tǒng)的設計的相關分析

徐瓊

（嘉興市申嘉湖高速公路投資開發(fā)有限公司 浙江嘉興 314000）

前言

高速公路機電監(jiān)控系統(tǒng)主要負責高速公路全線交通流量、交通狀況、環(huán)境氣象、設施運行狀態(tài)的監(jiān)測，交通流、交通環(huán)境為系統(tǒng)的主要監(jiān)測對象，且同時具備監(jiān)視監(jiān)測和控制兩大功能，而為了保證高速公路機電監(jiān)控系統(tǒng)最大化發(fā)揮自身效用，正是本文圍繞高速公路機電監(jiān)控系統(tǒng)設計開展具體研究的原因所在。

1 高速公路機電監(jiān)控系統(tǒng)結構與需求分析

1.1 基本結構

高速公路機電監(jiān)控系統(tǒng)一般由八大子系統(tǒng)組成，包括總中心監(jiān)控設施、分中心監(jiān)控設施、氣象檢測系統(tǒng)、車輛檢測系統(tǒng)、交通誘導標志、信息發(fā)布系統(tǒng)、安全報警系統(tǒng)、閉路電視監(jiān)控，整個系統(tǒng)也可以分為硬件部分與軟件部分，其中硬件部分包括閉路電視設備、信息顯示設備、信息采集設備、存儲辦公設備、網絡安全設備，而軟件系統(tǒng)則包括信息安全軟件、數據庫軟件、信息發(fā)布軟件、信息采集軟件、車道監(jiān)控軟件，由此高速公路機電監(jiān)控系統(tǒng)便能夠較好保障高速公路行車安全與道路的通暢，交通誘導與控制工作的高質量開展也能夠由此實現(xiàn)[1]。

而按照設備進行分類，高速公路機電監(jiān)控系統(tǒng)還可以分為辦公存儲設備、信息顯示設備、信息安全設備、閉路電視系統(tǒng)、信息采集子系統(tǒng)，其中信息采集子系統(tǒng)能夠通過超聲波、紅外、微波、視頻、地磁、線圈車輛檢測器等檢測設備實現(xiàn)道路交通狀態(tài)信息的采集，同時還能夠應用氣象檢測儀等設備實現(xiàn)氣象環(huán)境等信息采集，交通控制策略的制定由此即可獲得有力支持；而信息顯示設備則主要包括可變限速標志、地圖板、可變情報板，示交通誘導信息屬于這類設備的主要功能；閉路電視系統(tǒng)則主要由光端機、網絡視頻編/解碼器、視頻矩陣主機、視頻分配器、攝像機設備、監(jiān)視器組成，這類設備主要負責高速公路特殊構造物交通狀況的監(jiān)視，如隧道、橋梁、沿線等[2]。

1.2 需求分析

對于高速公路機電監(jiān)控系統(tǒng)的設計來說，系統(tǒng)的需求必須得到重視，考慮到高速公路機電監(jiān)控需要結合實時采集的各種監(jiān)控信息得出交通控制策略，這就使得其需要得到高精度的檢測器支持，因此系統(tǒng)的設計必須保證各種監(jiān)控設施的準確性，提升監(jiān)控設施的檢測精度與覆蓋率、保證檢測器布設密度合理、節(jié)約成本，便屬于系統(tǒng)設計的主要需求。

2 高速公路機電監(jiān)控系統(tǒng)的具體設計

2.1 基本設計

為提升研究的實踐價值，選擇了某地浙江申嘉湖高速公路S12路段的機電監(jiān)控系統(tǒng)設計作為研究對象，而為了滿足浙江申嘉湖高速公路S12路段的服務水平和技術指標，系統(tǒng)以A級進行設計。在具體設計中，高速公路機電監(jiān)控系統(tǒng)被分為外場設備和路段監(jiān)控中心兩級結構，其中外場設備包括設置在互通立交區(qū)的可變信息標志、全方位攝像機、微波車輛檢測器，設置在重點區(qū)域（交通量大路段、大橋、服務區(qū)）的全方位攝像機，設置在可能出現(xiàn)暴雨、濃霧路段與大橋的能見度及路面狀態(tài)檢測器，設置在服務區(qū)內的路況信息發(fā)布標志，以及按照1km左右密度設置的視頻事件檢測攝像機與全方位攝像機。監(jiān)控中心則由閉路電視監(jiān)視系統(tǒng)、計算機系統(tǒng)、LED大屏顯控系統(tǒng)、視頻事件監(jiān)測系統(tǒng)、信息安全系統(tǒng)、附屬設施組成。在傳輸方式的選擇中，設計選擇了點對點方式連接工業(yè)以太網交換機與收費站視頻傳輸交換機、再利用以太網電路匯總至監(jiān)控中心核心路由交換機的方式，由此即可避免某個點發(fā)生故障影響整個系統(tǒng)的正常運行[3]。

2.2 設計要點

2.2.1 路網運行狀況全面可視化

為最大化高速公路機電監(jiān)控系統(tǒng)效用發(fā)揮，設計實現(xiàn)了路網運行狀況全面可視化，而由于視頻檢測器相較于微波檢測器在準確度、信息量方面具備顯著優(yōu)勢，因此設計優(yōu)先采用了視頻檢測器作為檢測器，共采用閉路電視攝像機32套、微波車輛檢測器9套。同時，設計還實現(xiàn)了關鍵節(jié)點攝像機的全面接入監(jiān)控視頻網絡，并重點加強了易擁塞、事故黑點路段的視頻監(jiān)控，主要包括大流量路段、大曲率路段、橋梁、短隧道、長隧道，其中圖1為大流量路段車檢器布設示意圖，圖2為大曲率路段的車檢器布設示意圖，由此即可更深入了解整個系統(tǒng)的設計。值得注意的是，浙江申嘉湖高速公路S12段的機電監(jiān)控系統(tǒng)設計還在視頻監(jiān)控范圍擴展領域投入了大量精力，因此系統(tǒng)的監(jiān)控范圍適當延伸至收費站外，主要包括大中城市交叉口、收費廣場外、連接線，通過每個收費廣場增加的2臺閉路電視攝像機，高速公路內外綜合聯(lián)動機制的探索奠定了堅實的基礎。

圖1 大流量路段車檢器布設示意圖

圖2 大曲率路段的車檢器布設示意圖

2.2.2 交通狀態(tài)可控化

在浙江申嘉湖高速公路S12段的機電監(jiān)控系統(tǒng)設計中，交通狀態(tài)可控化屬于設計的重要目標，而為了實現(xiàn)該目標，設計人員完善了高速公路重要節(jié)點的信息發(fā)布設施布設，同時還增加了大量圖形交通誘導屏，因此整個系統(tǒng)使用的F型可變情報板、服務區(qū)信息發(fā)布標志、門架式可變信息標志分別為15塊、10套、7塊，由此浙江申嘉湖高速公路S12段的交通狀態(tài)可控化水平大幅提升。

2.3 新技術工藝應用

浙江申嘉湖高速公路S12段的機電監(jiān)控系統(tǒng)設計中應用了一系列新技術工藝，包括高清攝像機、鋼塑管材料的保護管、雙平面?zhèn)魉途W技術，其中高清攝像機采用了H.264的編碼標準，擁有1080P的分辨率，并提供標準以太網輸出接口，這就為系統(tǒng)所需的大范圍聯(lián)網監(jiān)控提供了有力支持；鋼塑管材料的保護管則主要用于穿線管、分歧管道、路側管道，通過替代傳統(tǒng)的鍍鋅鋼管，其內壁光滑、耐化學腐蝕、無污染、不積垢、流體阻力小等優(yōu)點得以較好服務于系統(tǒng)建設；雙平面?zhèn)魉途W技術可較好用于構建高效、統(tǒng)一的多業(yè)務傳送平臺，TDM和分組業(yè)務也能夠在單ASIC芯片支持下得以實現(xiàn)，PTN平面負責傳輸質量要求不高業(yè)務，而SDH平面則負責傳輸質量要求較高業(yè)務，由此數據、圖像、語音的高效接入得以實現(xiàn)，設備帶寬升級成本降低、綜合業(yè)務的承載滿足均使得系統(tǒng)得以更好服務于浙江申嘉湖高速公路S12段。

2.4 深化設計路徑

為響應“智慧高速”發(fā)展趨勢，浙江申嘉湖高速公路S12段的機電監(jiān)控系統(tǒng)設計還計劃通過手機信令獲取實時交通數據、綜合利用營運車輛GPS數據提高交通環(huán)境檢測技術準確性，同時與商業(yè)導航平臺共享交通數據，即可進一步提升系統(tǒng)的綜合應用價值。其中，手機信令獲取需要與移動通信運營商建立戰(zhàn)略合作伙伴關系，由此即可實時獲得與路網運行狀態(tài)相關的信息，系統(tǒng)的異常預警功能、交通管理和出行的實時數據提供功能綜合水平可實現(xiàn)大幅提升；綜合利用營運車輛GPS數據需要結合國家道路安全運輸要求，同時還需要建立專業(yè)的預測預警體制；與商業(yè)導航平臺共享交通數據需要得到合作共贏機制的支持，由于百度、高德等商業(yè)導航平臺擁有極大的用戶群，且很多時候平臺在路況信息提供的準確性、及時性方面超過了級交通管理單位所掌握和提供的信息，因此機電監(jiān)控系統(tǒng)設計還應探索與商業(yè)平臺合作機制，以此充分發(fā)揮雙方優(yōu)勢，即可為機電監(jiān)控系統(tǒng)的進一步發(fā)展提供有力支持。

3 結論

綜上所述，高速公路機電監(jiān)控系統(tǒng)設計具備較高必要性，在此基礎上，本文涉及的路網運行狀況全面可視化、交通狀態(tài)可控化、新技術工藝應用、深化設計路徑等內容，則提供了可行性較高的高速公路機電監(jiān)控系統(tǒng)設計路徑，而為了進一步提高設計質量，相關軟件的設計也需要得到重點關注。