通過(guò)高速公路監(jiān)控系統(tǒng)，可以對(duì)交通異常事件進(jìn)行診斷和告警，記錄違章車(chē)輛，以便快速、準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)交通指揮調(diào)度，達(dá)到充分利用有限的高速公路道路資源，提高處理突發(fā)事故的能力。

　　高速公路全程監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)成與功能

　　高速公路全程監(jiān)控系統(tǒng)主要由監(jiān)控分中心計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)、圖形顯示子系統(tǒng)、閉路電視子系統(tǒng)、信息采集子系統(tǒng)、交通事件檢測(cè)系統(tǒng)，信息發(fā)布與交通誘導(dǎo)控制子系統(tǒng)等構(gòu)成，以實(shí)現(xiàn)以下功能：

　　1、24小時(shí)全程監(jiān)視道路狀況、交通流量及氣象等相關(guān)情況;

　　2、集中監(jiān)視、分級(jí)遠(yuǎn)控功能;

　　3、圖像記錄、存儲(chǔ)、檢索、回放、顯示功能;

　　4、通過(guò)交通事件視頻檢測(cè)系統(tǒng)，自動(dòng)生成處理方案;

　　5、交通誘導(dǎo)、控制功能。

　　全程監(jiān)控系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)介紹

　　控制策略

　　高速公路全程監(jiān)控系統(tǒng)其功能的實(shí)現(xiàn)必須是各子系統(tǒng)協(xié)調(diào)有序工作，同時(shí)該系統(tǒng)功能的有效發(fā)揮，還涉及到與路政、養(yǎng)護(hù)、交警等部門(mén)的聯(lián)動(dòng)問(wèn)題。

　　監(jiān)控系統(tǒng)借助閉路電視攝像機(jī)、車(chē)輛檢測(cè)器、緊急電話等外場(chǎng)設(shè)備的信息采集，通過(guò)中心計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行處理及判定，再將道路情況通過(guò)安裝在道路上的可變情報(bào)板，以進(jìn)行信息發(fā)布及交通告警。如發(fā)生交通事件告警，則通過(guò)監(jiān)視攝像機(jī)和巡邏車(chē)輛對(duì)發(fā)生的情況進(jìn)一步確認(rèn)，及作全程跟蹤處理，并進(jìn)行信息發(fā)布及交通控制，同時(shí)出動(dòng)人員進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)調(diào)度或救援，加快交通事件處理效率，以防止事件影響進(jìn)一步擴(kuò)大。

　　閉路電視監(jiān)控前端設(shè)備布設(shè)

　　高速公路前端監(jiān)控?cái)z像機(jī)的布置將會(huì)直接影響到系統(tǒng)總體功能及投資額度。所以要選擇性能優(yōu)良的攝像機(jī)，一般布設(shè)可以選擇2㎞一個(gè)，特殊線形及重點(diǎn)路段可適當(dāng)加密布設(shè)數(shù)量。

　　信息發(fā)布及交通誘導(dǎo)控制

　　通過(guò)技術(shù)手段提高路段通行能力，為道路車(chē)行提供交通服務(wù)這是高速公路全程監(jiān)控的出發(fā)點(diǎn)。信息發(fā)布及交通誘導(dǎo)控制系統(tǒng)通過(guò)安裝在收費(fèi)站區(qū)及路段的可變情報(bào)板(LED大屏顯示板)發(fā)布道路通行狀況，使路段車(chē)輛獲知相關(guān)交通信息，以實(shí)現(xiàn)交通誘導(dǎo)。

　　通信傳輸系統(tǒng)方案及其技術(shù)參數(shù)的確定

　　目前，高速公路主要采用光纖傳輸模式。但是由于受地域，投資成本，圖像質(zhì)量要求，傳輸距離等制約因素的影響，遠(yuǎn)程視頻傳輸應(yīng)用的技術(shù)主要有如下幾種：

　　一、采用模擬光端機(jī)將前端攝像機(jī)攝取的圖像采用點(diǎn)到點(diǎn)模式直接傳輸?shù)街付ǖ攸c(diǎn)。

　　二、采用數(shù)字非壓縮光端機(jī)將前端攝像機(jī)的模擬視音頻信號(hào)數(shù)字化，以非壓縮方式進(jìn)行傳輸，從而充分保證視音頻信號(hào)經(jīng)傳輸后完好無(wú)損且無(wú)延時(shí)滯后現(xiàn)象。同時(shí)還可采用光的波分復(fù)用技術(shù)(WDM)，在單芯光纖上同時(shí)傳輸幾個(gè)不同波長(zhǎng)的光信號(hào)，以增加光纖傳輸?shù)男畔⒘俊?/P>

　　三、利用高速公路的 SDH 通信平臺(tái)提供的 E1 電路,并借助MPEG2 編解碼器來(lái)實(shí)現(xiàn)視頻信號(hào)的數(shù)字化傳輸。 該方法通常用在分控中心和總控中心之間的視頻傳輸,選用視頻編碼器能實(shí)現(xiàn)該功能。

　　四、利用 SDH 上的 ETHERNET 接口來(lái)直接傳輸 IP MPEG2 視頻。但由于高速公路SDH網(wǎng)的帶寬本來(lái)就不高,EOS技術(shù)的效率不高,用來(lái)傳輸少量圖像或計(jì)算機(jī)信息是可行的。用來(lái)傳輸大量視頻信號(hào)就不現(xiàn)實(shí), 當(dāng)SDH不能提供以太網(wǎng)接口時(shí),可使用外接的E1網(wǎng)橋或4XE1網(wǎng)橋。

　　五、利用 ATM 網(wǎng)，但是ATM網(wǎng)投資比較大,骨干網(wǎng)速率為600M ,傳輸視頻又顯得不夠，也能選擇專(zhuān)用視頻編碼器利用ATM網(wǎng)提供的LAN口接入,ATM的優(yōu)點(diǎn)是能夠QOS保證。

　　六、使用專(zhuān)用數(shù)字視頻環(huán)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)MPEG2、JPEG等壓縮視頻的傳輸。

　　七、直接使用帶千兆光口的L2/L3交換機(jī)組成一個(gè)千兆環(huán)網(wǎng)，以傳輸IP MPEG2 視頻流。\r\n八、利用彈性分組環(huán)技術(shù)(RPR Resilient Packet Ring)，組建RPR環(huán)網(wǎng)，以實(shí)現(xiàn)快速的二層交換、多等級(jí)可靠的 QoS服務(wù)及環(huán)自愈保護(hù)。

　　九、利用模擬/數(shù)字微波進(jìn)行視頻圖像傳輸。

　　十、利用GPRS/CDMA等技術(shù)進(jìn)行視頻圖像傳輸。采用衛(wèi)星線路進(jìn)行遠(yuǎn)程交通監(jiān)控中視頻傳輸方便快捷，機(jī)動(dòng)靈活，很適合一些特殊場(chǎng)所的監(jiān)控，但長(zhǎng)期使用費(fèi)用較高，存在一定局限性。

　　十一、DDN是利用數(shù)字通道提供半永久性的連接鏈路，以傳輸數(shù)據(jù)信號(hào)為主的數(shù)字傳輸網(wǎng)絡(luò)。

　　由于已建高速公路通信系統(tǒng)已基本完善，因此，高速公路全程監(jiān)控系統(tǒng)視頻傳輸方案必須充分考慮現(xiàn)有通信設(shè)施，以節(jié)約投資。正因如此，高速公路全程監(jiān)控系統(tǒng)視頻傳輸方式通常選擇前幾種，而路段管理中心至上級(jí)行政主管單位則一般選用DDN等方式，以最大限度的節(jié)約各項(xiàng)投資。

　　供電方式

　　目前，高速公路遠(yuǎn)程供電主要有三種方式：

　　1、太陽(yáng)能電池板方式，利用太陽(yáng)能進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，儲(chǔ)存電能，供設(shè)備使用。由于該方式成本高，受天氣影響大，以及易遭受破壞等因素，一般只適合小功率外場(chǎng)設(shè)備，如信號(hào)燈，小型情報(bào)板等;

　　2、就近取電，從高速公路沿線附近城鄉(xiāng)等取農(nóng)業(yè)或民用電。這種供電方式可以減少供配電傳輸投資，但易受農(nóng)業(yè)用電會(huì)經(jīng)常發(fā)生停電、供電故障及電壓過(guò)低的影響，使供電質(zhì)量難以保障。

　　3、集中供電，集中供電方式可避免由地方供電的矛盾，減少停電和供配電故障的次數(shù)，且容易控制用電質(zhì)量，保證了監(jiān)控設(shè)備的用電要求。但是集中供配電既要增加供配電系統(tǒng)投資，而且沿線電力線的分布電場(chǎng)會(huì)形成對(duì)監(jiān)控、通訊等外場(chǎng)設(shè)備的電磁干擾，對(duì)系統(tǒng)的正常運(yùn)行產(chǎn)生干擾。

　　綜上所述，高速公路全程監(jiān)控系統(tǒng)供電方式應(yīng)主要考慮供配電的技術(shù)可行性和經(jīng)濟(jì)可行性，即如果分散供電能夠保證供電質(zhì)量，就不必搞長(zhǎng)距離的集中供電，可以考慮相對(duì)集中的就近取電，按一個(gè)管理站轄區(qū)或一個(gè)行政管理轄區(qū)內(nèi)的集中供電，以站為供電中心，取自附近的高壓電網(wǎng)，同時(shí)考慮熱備份，設(shè)置自發(fā)電裝置。

　　河南中原高速股份有限公司鄭州機(jī)場(chǎng)高速公路全長(zhǎng)25.3㎞，且全線間隔設(shè)置17個(gè)箱式變壓器以供全線照明，因此鄭州機(jī)場(chǎng)高速公路監(jiān)控系統(tǒng)外設(shè)采取了就近箱式變壓器取電方式。

　　鄭州機(jī)場(chǎng)高速公路全程監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　鄭州機(jī)場(chǎng)高速公路，交通流量較大，又是中州第一路，為保障本路段的暢通，提高道路的營(yíng)運(yùn)能力，采用先進(jìn)技術(shù)提升服務(wù)水平，促進(jìn)智能高速公路建設(shè)，體現(xiàn)“以車(chē)為本，以人為本”的服務(wù)意識(shí)，河南中原高速公路股份有限公司擬先期在本路段實(shí)施全程視頻監(jiān)控，隨后全線推廣，進(jìn)行系統(tǒng)資源整合。

　　高速公路CCTV系統(tǒng)

　　鄭州機(jī)場(chǎng)高速公路全長(zhǎng)25.3㎞，根據(jù)攝像機(jī)性能指標(biāo)2㎞設(shè)置一個(gè)，特殊地段適當(dāng)加密，共設(shè)置18個(gè)外場(chǎng)攝像機(jī)，并采用就近取電。監(jiān)控中心根據(jù)圖像信息和車(chē)輛檢測(cè)器以及其它檢測(cè)器測(cè)出的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行處理，從而判斷交通阻塞狀況及其它異常狀況，以采取必要的控制措施。

　　外場(chǎng)攝像機(jī)由內(nèi)置的解碼器、云臺(tái)、槍式防護(hù)罩(線纜不外露)及一體化攝像機(jī)(含可控鏡頭)等組成，攝像機(jī)云臺(tái)旋轉(zhuǎn)帶預(yù)置位，鏡頭可變焦距域?qū)挘惭b方便，可靠性高。前端攝像機(jī)(含廣場(chǎng)攝像機(jī)與機(jī)場(chǎng)路段收費(fèi)站攝像機(jī))信號(hào)傳向分監(jiān)控點(diǎn)(鄭州南分控點(diǎn))采用光纜傳輸，鄭州南分監(jiān)控點(diǎn)向監(jiān)控中心(許呂分中心)利用原通信系統(tǒng)光纜中的二芯備用光纖直傳加中繼方式實(shí)現(xiàn)傳輸圖像。

　　許呂監(jiān)控分中心控制的20路廣場(chǎng)圖像通過(guò)VOX專(zhuān)用數(shù)字視頻時(shí)分環(huán)網(wǎng)剩余視頻通道實(shí)現(xiàn)。鄭州南分控點(diǎn)各圖像信號(hào)同時(shí)向公司總部傳輸，其通過(guò)租用公網(wǎng)2M專(zhuān)用通道，將1-2路圖像通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)焦究偛?。鄭州南分控點(diǎn)所轄攝像機(jī)同時(shí)可受河南中原高速公路股份有限公司總部、鄭州南收費(fèi)站分控點(diǎn)和許昌監(jiān)控分中心控制。

　　另外，許昌監(jiān)控分中心通過(guò)網(wǎng)絡(luò)向鄭州南收費(fèi)站反傳任一路各收費(fèi)站廣場(chǎng)出口圖像，此圖像接入錄像視頻服務(wù)器。同時(shí)河南中原高速公路股份有限公司總部也可調(diào)看控制許呂監(jiān)控分中心上網(wǎng)的圖像，以實(shí)現(xiàn)宏觀監(jiān)視及宏觀協(xié)調(diào)功能。

　　交通事件檢測(cè)系統(tǒng)

　　為了及時(shí)避免、緩解交通異常情況，鄭州機(jī)場(chǎng)高速公路在K21+116點(diǎn)處設(shè)置交通事件檢測(cè)系統(tǒng)，南北雙向各設(shè)置一套交通事件檢測(cè)外場(chǎng)攝像機(jī)，每個(gè)攝像機(jī)負(fù)責(zé)全天候拍攝高速公路主線上單向三車(chē)道200米范圍內(nèi)車(chē)流的運(yùn)行狀況，通過(guò)視頻光端機(jī)將視頻圖像傳輸?shù)洁嵵菽险颈O(jiān)控室的監(jiān)測(cè)分析系統(tǒng)。

　　交通事件檢測(cè)系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)以下功能：

　　1、實(shí)時(shí)檢測(cè)交通流量、時(shí)間占有率、、空間占有率、車(chē)頭時(shí)距、車(chē)間距、車(chē)輛速度、檢測(cè)斷面點(diǎn)速度、車(chē)輛密度及服務(wù)等級(jí)等;

　　2、全畫(huà)面檢測(cè)：在攝像機(jī)的圖像畫(huà)面范圍內(nèi)發(fā)生的交通事件和事故系統(tǒng)能檢測(cè)到;全天候檢測(cè)功能：不管晝、夜、雨、雪、霧，在各種氣候條件下，只要人眼能看見(jiàn)車(chē)輛的移動(dòng)，即使在道路沒(méi)有照明的情況下，只要車(chē)輛有正常的前燈、尾燈照明，即可無(wú)障礙地檢測(cè)到事件、事故;

　　3、實(shí)時(shí)自動(dòng)檢測(cè)車(chē)輛停駛、交通擁堵、車(chē)輛慢行、行人、車(chē)輛逆行、遺棄物、煙和火災(zāi)、交通事故等;

　　4、按時(shí)段(可任意設(shè)置)分車(chē)道的流量統(tǒng)計(jì);速度監(jiān)測(cè)：可對(duì)車(chē)道流量速度的記錄結(jié)果進(jìn)行日、周、月、季、年的統(tǒng)計(jì);

　　5、對(duì)非正常的交通現(xiàn)象全過(guò)程實(shí)時(shí)報(bào)警和記錄;

　　6、系統(tǒng)自動(dòng)記錄事件事故發(fā)生之前和之后的圖像，不少于3分鐘。所記錄的視頻序列標(biāo)記與報(bào)警信息相關(guān)聯(lián)。

　　信息發(fā)布及交通誘導(dǎo)控制系統(tǒng)

　　互通立交區(qū)域由于存在著眾多的交通流交織與分離，一旦發(fā)生交通事故或異常情況，會(huì)大大降低交通安全度，因此在互通立交區(qū)域設(shè)置可變情報(bào)板(在高速公路的出入口前方設(shè)置門(mén)架式或懸臂式可變情報(bào)板)，用以實(shí)時(shí)發(fā)布路況信息，以引導(dǎo)車(chē)輛行駛。道路線型較差的路段(如長(zhǎng)大縱坡或平曲線半徑較小的路段)，由于駕駛員受視認(rèn)距離限制，使較容易發(fā)生交通事故，因此，在這些路段設(shè)置小型立柱式可變情報(bào)板，給駕駛員以提示，以起到預(yù)警作用。

　　VoIP系統(tǒng)

　　隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展及基于IP多播的可視會(huì)議技術(shù)的成熟，利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，將音視頻集中到IP網(wǎng)絡(luò)上來(lái)傳輸已得到了廣泛的應(yīng)用。

　　由于鄭州機(jī)場(chǎng)高速公路與公司總部之間無(wú)專(zhuān)設(shè)的通信物理鏈路，為傳輸視頻及語(yǔ)音信號(hào)，該系統(tǒng)工程采用VoIP技術(shù)，通過(guò)設(shè)置路由器及租用電信數(shù)據(jù)局2M專(zhuān)線數(shù)據(jù)通道，基于IP網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)高速公路與公司總部對(duì)路段道路攝像機(jī)和各收費(fèi)站廣場(chǎng)出口攝像機(jī)圖像遠(yuǎn)程調(diào)看和控制，同時(shí)利用該線路完成電話中繼傳輸，通過(guò)路由器語(yǔ)音模塊實(shí)現(xiàn)高速公路內(nèi)部電話的延伸。

　　在分監(jiān)控點(diǎn)選n路模擬用戶電話線，接入CISCO 3745路由器的FXS語(yǔ)音模塊，在監(jiān)控分中心數(shù)字程控交換機(jī)上做相應(yīng)的設(shè)置撥向總部。公司總部從CISCO 3745路由器上的12信道 E1高密度語(yǔ)音/傳真網(wǎng)絡(luò)模塊引出，和總部所在大樓的程控交換機(jī)的數(shù)字中繼板連接。大樓程控交換機(jī)以撥外線方式直接撥打高速公路路網(wǎng)內(nèi)的內(nèi)部電話，以實(shí)現(xiàn)公司總部和分公司之間免長(zhǎng)途通訊，有效地節(jié)省了公司的通訊費(fèi)用。

　　鄭州南分控點(diǎn)系統(tǒng)設(shè)置硬盤(pán)錄像視頻服務(wù)器，可進(jìn)行硬盤(pán)錄像、矩陣控制、圖像顯示，能實(shí)現(xiàn)監(jiān)控路段沿途視頻圖像的實(shí)時(shí)監(jiān)視，并能通過(guò)許呂監(jiān)控分中心調(diào)閱高速公路多個(gè)收費(fèi)站廣場(chǎng)的圖像。

　　公司總部設(shè)置網(wǎng)絡(luò)瀏覽計(jì)算機(jī)提供監(jiān)控圖像網(wǎng)絡(luò)瀏覽服務(wù)。為了實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程視頻瀏覽，在分監(jiān)控點(diǎn)和公司總部各安裝一臺(tái)路由器，通過(guò)申請(qǐng)中國(guó)網(wǎng)通提供的DDN(最高數(shù)據(jù)傳輸帶寬可達(dá)2M)的專(zhuān)線，將分監(jiān)控點(diǎn)和公司總部相連。使得公司總部管理部門(mén)的工作人員能夠通過(guò)視頻瀏覽計(jì)算機(jī)及時(shí)了解到此路段的現(xiàn)場(chǎng)情況，便于作出相關(guān)的處理。DDN線路采用光纜方式，接入分監(jiān)控點(diǎn)及公司總部大樓的光配線架。

　　結(jié)語(yǔ)

　　鄭州機(jī)場(chǎng)高速公路全程監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)施，極大地提高了路段智能化管理水平。。研究表明，它能使道路通行能力提高2～3倍，停車(chē)次數(shù)減少30%，行車(chē)時(shí)間減少13%～45%，交通事故成倍降低。高速公路視頻監(jiān)控系統(tǒng)涉及了視頻壓縮/視頻傳輸/網(wǎng)絡(luò)技術(shù)/多媒體分析/人工智能/供配電/防雷接地等許多目前比較流行和前沿的技術(shù)，特別是隨著高速公路網(wǎng)絡(luò)化、智能化建設(shè)，將越來(lái)越彰顯出其重要性，因此非常值得繼續(xù)深化研究和總結(jié)。