高速公路監控如何實現自動化和智能化

秦伊佐

（中交二公局鐵路建設有限公司 陜西西安 710065）

高速公路運行管理中，監控系統擔負著重要的職責，例如對違法違規行為、公共秩序進行監督和維護，強化了公路安全管理的責任。近年來，隨著技術水平的提升，智能化和自動化技術的應用在高速公路監控系統中得以應用，整體監控效率得到提升。

一、高速公路智能化監控系統概述

高速公路監控系統發揮完善的監控作用，確保公路安全穩定運行。在高速公路監控系統向著智能化自動化發展的方向中，高速公路管理工作人員必須重視監控智能化自動化優勢，應用智能化自動化技術并積極進行推廣。監控系統有效性體現在監控效率的提升和監控效果的提高上。高速公路現代化監控系統構建，通過智能化自動化技術應用之后，能夠實現技術的先進性，推動了高速公路智能監控技術的發展[1]。

二、高速公路智能化監控系統構建

隨著數字化和網絡化的發展，高清智能監測系統的使用程度加大，促進了多目標跟蹤系統智能化發展，在高速公路服務中實現了智能化監控。

（一）車輛檢測系統主要是應用在對高速交通流量的檢測。智能交通系統進行交通流量檢測，發揮智能的手段。例如，車輛檢測針對高速公路、一級公路、城市公路等對來往車輛的行駛速度、車型、道路占有率等進行檢測。系統根據檢測到的數據，將道路的運行情況加以分析和判斷，并根據監控系統獲得的可變情報，對信息進行發布。這些車輛檢測設備可以安裝到高速公路的不同路段上，也可以安裝在交通巡邏車和城市主干道上，發揮出設備的技術優勢[2]。

（二）車輛異常行為檢測。其主要是通過背景檢出提取的技術檢測車輛行駛異常的情況。異常行為檢測對運動圖像予以檢測，以判斷車輛行駛行為和跟蹤車輛，并識別車輛類型。例如，一輛汽車駛入人行道時，系統會對車輛周邊打上紅色標識，如顯示行駛異常則發出警報，引起監控人員注意。車輛退出人行道后，紅色問號消除，警報消失。

車輛在車道正常行駛時，如果出現頻繁超越其他車輛的車輛或逃竄的車輛，系統均會判斷為異常車輛并發出警報聲[3]。此時，系統會發出警報聲，并打出紅色驚嘆號，以表示該車行駛行為異常。

（三）車輛身份自動識別系統在大型停車場應用較為實用。汽車牌識別和汽車類型識別組成了汽車身份自動識別系統。車牌自動識別將輸入的車牌號進行處理識別，對大小車輛、字符串等進行識別，運用管理數據庫連接的方法實現快速識別精確識別。交通部門的違章監測和高速公路收費站管理等都可以運用汽車身份自動識別系統，采用ccd攝像機對車輛牌照進行拍攝，并運用汽車位置傳感器將汽車的位置、車輛的行駛情況以觸發信號的方式進行采集。圖像采集部分將車牌圖像信號送入圖像處理，并進行預處理、二值化、特征提取，經字符識別程序將結果運行之后寫入數據庫。

（四）收費數據視頻疊加顯示系統采用計算機系統進行管理，并采用人工加自動聯網收費結合的方式進行閉路電視監視。其采用非接觸式IC卡作為收費介質，按照車型和行駛里程，在儲值卡內進行扣款。

高速公路收費系統采用收費視頻疊加技術，方便交通部門管理，并對收費技術進行精確核算。收費數據視頻疊加核心是芯片。芯片可以采用疊加字符水平和垂直調節的方式進行同步信號的分離，也可以將輸出和輸入部分加以調整。被疊加的數據經過單片機輸送到監控中心，顯示在監視器上，并上傳到監控中心計算機，記錄在DVR中，以便交通部門管理[4]。

（五）收費站不停車收費系統，當前在公路大橋隧道中被廣泛應用。這種不停車收費系統不需要汽車停止，就可以采用電子標簽專用短距離通訊自動完成收費。etc系統就是在該系統下運行的，主要體現在收費站管理和etc管理中心與專業銀行網絡進行聯網。在etc收費車道，系統利用微波電子、計算機、通訊技術、傳感技術、圖像識別技術等高科技技術聯合，形成先進技術，實現對不停車車輛的自動通行費用的收取。例如，微波技術在etc系統中的應用，通過路邊讀寫設備，獲取車輛信息；控制系統通過信息接收和發射裝置識別車輛設備，以汽車前玻璃上的obu車載器識別車牌號、車型編碼計算費用，并從專用賬戶上扣除費用。不停車收費系統還采用GPS技術，通過移動通信技術高度融合，使得GPS接收機獲得移動車輛的位置數據；再經過單片機的處理之后，將信息發送到移動通訊網短信息中心；經通訊模塊處理之后，通過專線將車輛定位信息傳到傳送給收費中心；由收費中心接受信息并傳送到移動終端，準確獲取車輛的行駛路線；根據行駛軌跡，由收費軟件按照公路收費標準進行計費，實現聯網收費。

三、智能交通以及5G物聯網車輛系統發展前景

隨著智能交通的發展，安防應用領域逐步擴大。監控系統在城市智能交通管理上發揮著重要作用，著眼于交通信息的廣泛應用和服務，提高了交通運行效率[5]。作為智能化的交通領域管理者，智能交通結合電子監控系統以及車輛控制系統、多媒體系統，共同發揮智能化管理作用，向著信息技術集成化的方向發展。智能交通系統的綜合管理能力可以應對不同天氣不同季節，并針對不同的交通狀況對車輛進行控制，采用信息采集和處理的方式實現車輛的管理。在信息采集方面，汽車安裝有車載定位系統，可以對汽車的行駛位置和車上的情況進行實時監控。智能交通系統通過對車輛信息的跟蹤和定位，對于擁堵路段進行智能化分析，將路況在電子路況顯示屏上進行通報，幫助人們了解車流量的情況。智能交通系統利用交通信息采集系統還可以豐富交通信息內容，為出行提供辦便利，使未來人們在出行時得到更加便利和高效的服務。在交通信息智能化監控系統的幫助下，外出旅行人員將獲得多種多樣的旅行服務，如能夠快速獲得路面擁堵情況等。

隨著5G技術的覆蓋，車聯網在落地以及應用上發揮了巨大價值。當前，其熱點集中在自動駕駛和智能交通構建上。隨著國家產業政策的扶持，5G車聯網推出車聯網智能網促進汽車產業發展行動規劃，通過綱領性文件的發布和實踐，使得以5G技術為核心的智能網助力智能汽車轉型升級。一是車聯網落地之后，將解決電動化汽車產業網聯化轉型中遇到的難題，做到智能網聯安全，從芯片到終端產品應用結合當前智能化道路進行改造，盡快促進未來自動駕駛落地。擁有自動化終端應用場景的物聯網車輛運行系統已經發揮作用，例如自動識別紅綠燈信號等核心關鍵技術，不僅能夠識別信號燈信息，而且可以依靠攝像頭識別通過后端的車載平臺去測算信號信息，甚至可以對惡劣的天氣影響予以應對[5]。

自動駕駛車將擁有視力智能視覺范圍，傳感器激光雷達視覺范圍在100米左右。5G智能網聯可以實現超視線信息推送，智能網聯將超視線的信息推送產業鏈傳送給自動駕駛車輛，依靠單車傳感器將信號通過車聯網進行共享，降低單車智能成本。

未來智能交通將實現通信與協同控制，協同信息感知平臺，多層級車路協同，體現為微觀、中觀、宏觀三個層面。

微觀層面是車輛行駛環境信息實現交通信息感知和交互，交通運行情況和交通事件信息及時傳送，使得車輛能夠及時對信息進行獲取、傳送和快速合理的決策。例如，針對行人避讓和盲區、城市交叉路口的信號控制等特點，車聯網系統和環境感知系統結合，實現防碰撞預警。交通信號的感知表現為，當汽車經過交叉路口時，紅綠燈信息被識別并傳輸到車載信息屏。防碰撞預測可通過對車輛位置的軌跡分析，結合邊緣計算單元對車聯網系統中的碰撞風險進行預警[6]。

中觀層面上，智能交通運行態勢協同控制集成各類交通控制技術，對局部的運行態勢進行控制。例如，當車輛駛向信號燈控制的交叉路口時，收到路測RSU發送的道路數據，實時進行信號燈狀態數據的獲取，給予駕駛員合適的車速建議區間，使得車輛能夠保持舒適運行。高速公路匝道智能管控，對整套系統運行毫米波雷達，LED控制屏和電子警察抓拍等，實現高速路況感知、后臺管控和數據采集。

宏觀層面基于云控制平臺，將車輛擁堵情況、環境信息、道路感知信息等匯聚在云控平臺上，實現全局決策控制。

四、結束語

智能交通系統在高速公路收費、實時監測路面擁堵、精準識別車輛異常等方面，通過系統先進設備軟硬件實現電子智能化應用。隨著高速公路建設和汽車產業蓬勃向上發展，在市場經濟引領下，智能交通系統尤其是監控智能化將發揮重要作用，為高速出行提供高效的信息采集功能、信息整合功能。其作用是其他安防工作無法比擬的。其今后的發展更將向著智能化分析、智能化管理、系統聯動和互動功能前行。