高速公路監控系統的問題和改進研究

葉曉波

（陜西省高速公路建設集團公司西延分公司，陜西 西安 710000）

0 引 言

得益于電子信息技術的進步，高速公路電子監控系統發揮了重要作用。智慧交通建設中，高速公路的電子監控系統是重要的組成部分，提供交管部門之間的交通運行狀況，可操作性在不斷提高，即監控系統是高速公路正常運行的重要保障。但是現實情況是由于經費或者是規劃等方面的原因，高速公路的監控系統完善程度并不高，一些高速公路并沒有較為完整的監控體系。近年來，高速公路上的交通安全問題越來越嚴重，高速公路監控系統的重要性更加凸顯。基于習近平總書記提出的以問題為導向，深入探索高速公路監控系統的問題，并探討改進的方案。

1 高速公路監控系統問題

高速公路的機電系統由收費、通信和監控三大系統組成。收費系統與收費運行緊密聯系，一直以來都是投入的中心，但是監控系統的重要性已經凸顯，它是高速公路機電系統的核心部分。如果監控系統有問題，將對高速公路的運營管理產生非常大的影響。因此，深入探索了監控系統存在的問題。

1.1 監控系統建設盲目

實際上，高速公路監控系統的設計建設是有比較明確的規范和標準的，但是標準和規范相對不夠完善，缺乏深度和廣度，導致很多監控系統在設計和建設中功能和規模都有一定盲目性。具體表現為投資非常大，但是所建設的設施用途不大，價值不高，尤其是交通流量小的高速公路，表現最為明顯。同時，經費不夠導致監控系統設計中功能不夠健全，價值不高。此外，技術上也有一定盲目性，云臺加球機、槍機等常用的監控設備在能見度較好的情況下有效視距大約為800 m。實際設計建設中，設施間隔比較大，在交叉口、事故多發點及路線險要區域內多是按照1 000 m的間隔來進行布局，存在很大的監控盲區；若在路況較好的地段，也按照1 000 m的間隔密度來布局，又會存在很多閑置設施[1]。

1.2 監控系統使用低效

監控系統使用低效，主要是因為沒有統一的標準。建設中，早期建設的監控系統和后續擴充的監控系統在編碼制式上存在差別，造成監控分家的局面。例如，某省已經開通的高速公路項目中很多監控畫面（包括交通畫面和收費圖像畫面）采用的是MPEG-2格式的數字編碼標準，但在早期的規范中要求的是ITUTH.264。這就造成了監控系統中存在兩種視頻制式，出現二次編解碼現象，造成圖像質量損失問題，且浪費了財力、物力及時間。

1.3 監控系統信息處理

監控系統要時刻運行，時刻進行數據的采集、處理。如果高速公路監控系統的數據能夠通過大數據利用起來，不僅可以最大化地發揮監控系統的功能，而且能提高服務質量，并對運營管理決策提供支撐。但是現階段，高速公路的監控系統數據僅做到了簡單加工處理，對數據的深層處理和挖掘利用較少。

2 高速公路監控系統改進

2.1 明確系統功能

監控系統要突出如下功能。能利用前端設備實現氣象、交通流等信息數據的收集，并提供報警功能。系統要能夠基于相應的方法，基于收集到的數據實現自動實時的交通事件監測。系統要滿足相關管理人員、操作人員及維修人員的管理操作和維護，方便用戶對前端設備以及后臺設備進行分類編組，同時對報警功能進行設置。系統要具備一定外部接口，能夠及時收到高速公路收費系統的數據和緊急信息，要能夠向信息中心傳輸數據，并在數據庫的幫助下，基于大數據提高運營管理決策能力[2]。

2.2 加強重點路段實時監控

高速公路運營管理和設計規劃中，要強化對道路狀況、交通狀況以及氣象狀況的感知能力和處理能力。監控系統作為主要的監控手段必須要建，但是建設必須科學合理，避免出現盲目性和低效性，特別是事故多發段、交叉路口等特殊路段。要基于現有的監控設備使用情況，根據投資成本和使用效益兩個層面來進行改造，達到最優化的安全效益和經濟效益。例如，攝像頭選型，重點路段可以使用邊角紅外雙波段熱成像攝像機或者是高清紅外夜視攝像機，而非重點路段則可以降低設備的性能標準。

2.3 提高監控數據利用率

高速公路的里程數是非常高的，且高速的利用率也在日益提高，監控系統的數據也日趨龐大，對數據庫的要求非常高。因此，監控系統的改造過程中要突出監控數據的集成性，并基于數據的集成來提高數據的利用率。要求相關部門加強溝通，構建綜合信息平臺，并將新增車輛注冊登記、道路運輸證配發及車輛年檢等數據資源實現共享，進而實現聯動監控機制，真正實現“車輛一動，監督受控”的全動態監管。

要突出監控系統的實時動態監控。高速上行駛的車輛會受到自身速度、氣象及道路通行情況的影響，所以在數據庫的優化方面要重點把握住兩個信息，交通事故信息和交通信息。前者主要是交通事故發生的時間、路段以及事故發生時事故路段的交通信息，如事故的危險級別、氣象狀況及誘導因素等。交通信息則主要是車流量、氣象狀況、路段平均速度及一些特定的屬性數據。為滿足日趨龐大的監控數據的存儲、利用，數據庫方面建議構造數據倉庫。數據倉庫的構建是基于物理數據、邏輯數據及概念數據三個層面的模型。其中，物理數據就是監控前端設備采集的數據[3]。

概念數據模型是決定數據庫主題以及各個主題之間的關系的關鍵點。設計中，要突出主題的選定、系統邊界的界定以及各主題之間關系的確定。監控系統中，要將人工輸入數據、氣象數據、交通事故視距及交通流量數據提取出來，確定主題與主體的映射關系，需設計出E-R模型，如圖1所示。

圖1 數據庫E-R模型示意

此外，邏輯數據模型是開發者與使用者之間溝通的橋梁，其與另外的物理數據、概念數據是有相互依存關系的。改造設計中，要以概念模型的設計為基礎，進行深化設計，構造出功能性強的邏輯數據模型。其中主要突出分析和確定主題，可以指定實際可行的設計策略。確定數據粒度，粒度是數據單位在數據細化方面的級別，粒度越小，細化越高，可影響數據查詢問題的類型。概念數據模型中，將交通信息作為主題，并在模式劃分中構建數據表，確定主題之間的關系。但是因為信息量大、字段多，會影響訪問效率，所以可以通過構建公共鍵碼來實現所有數據表的映射，構成一個完整的主題。進一步增加導出字段。根據初始數據匯總生成數據，即導出字段。例如，雙向八車道高速在劃分中將1～4車道匯總并定義為上行車道，5～6車道匯總定義為下行車道，監控系統的交通數據就按照車道的類別來進行信息的收集，數據庫生成數據表則按照行車方向來進行構建，并生成表。要確定數據分割，將原則上統一的數據進行分割，劃分成獨立管理的物理單元，進而提高數據處理的效率。最后，定義一個記錄系統，表面數據關系表中某個字段來自業務表。

3 結 論

高速公路的監控系統必須要建設，但是要思考經濟性和針對性，避免出現盲目投資，盲目建設。本文主要基于運營管理的思路對監控系統的問題和改進進行了研究，提出大數據時代下高速公路監控系統建設發展方面可以借鑒的思路，以運營管理水平的提升為核心，深入分析監控系統的建設問題，構建更加具有技術含量的高速公路體系。