本文主要介紹了高速公路監(jiān)控系統(tǒng)的概念、監(jiān)控系統(tǒng)在高速公路建設中的重要性、高速公路監(jiān)控系統(tǒng)的管理模式、新型設備的應用、網(wǎng)絡傳輸技術(shù)的發(fā)展以及基于GIS平臺的監(jiān)控系統(tǒng)建設的四個發(fā)展趨勢，最后介紹了高速公路監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展狀況。

        近年來，隨著我國高速公路建設里程的不斷增長，各省市高速公路網(wǎng)逐步形成，運營管理從線控向面控過渡，高速公路視頻監(jiān)控系統(tǒng)正朝著信息化、數(shù)字化、分布式聯(lián)網(wǎng)遠程智能監(jiān)控的方向發(fā)展。

        智能監(jiān)控系統(tǒng)作為一種直觀有效的監(jiān)控手段，廣泛用于高速公路、機場、銀行、社區(qū)等各個領(lǐng)域，已經(jīng)成為監(jiān)控系統(tǒng)中一項必要的基礎設施。目前，大部分高速公路管理部門為了能更好地掌握所轄高速公路路段的交通、消防、安全、收費等情況，為使用者提供安全、通暢和舒適的交通環(huán)境，在各路段、收費站以及服務區(qū)等都建立了監(jiān)控系統(tǒng)。

智能監(jiān)控系統(tǒng)重要性
        高速公路監(jiān)控系統(tǒng)是保障高速公路暢通與安全的重要手段，它可以有效地減少交通事故，并避免二次事故發(fā)生。智能監(jiān)控系統(tǒng)的信息化建設就是為了這個目的而開展的。近年來，我國高速公路行業(yè)的信息化建設已經(jīng)取得了階段性成果。“數(shù)字監(jiān)控網(wǎng)絡”已經(jīng)初步成形，對高速公路監(jiān)控系統(tǒng)的信息化建設發(fā)揮了重要的推動作用。2000年以來，交通基礎設施建設重點圍繞高速公路、高等級公路、農(nóng)村公路等建設項目穩(wěn)步推進，投資進一步增長。

        現(xiàn)代化高速公路的建設對高速公路的管理提出了更高的要求，需要與之相適應的監(jiān)控系統(tǒng)予以支撐，高速公路監(jiān)控系統(tǒng)信息化建設是必然選擇。由于高速公路距離遠、收費站點長，因而實現(xiàn)整個沿線的聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控和管理，就顯得非常重要。根據(jù)《高速公路交通工程及沿線設施設計通用規(guī)范》的要求，當高速公路的服務水平達到2級以下并已臨近飽和的路段，會出現(xiàn)常發(fā)性交通擁擠，此時要求監(jiān)控系統(tǒng)能及時、自動地監(jiān)測交通擁擠等交通事件的發(fā)生，以便及時疏導交通。因此，筆者認為建立合理的高速公路全程監(jiān)控系統(tǒng)勢在必行。同時，由于高速公路信息系統(tǒng)具有精度要求高、規(guī)則復雜、動態(tài)化、離散化等特點，筆者認為借助地理信息系統(tǒng)的強大功能，實現(xiàn)地理信息系統(tǒng)與高速公路監(jiān)控系統(tǒng)的有機結(jié)合，符合高速公路信息化的時代要求。[nextpage]

高速公路監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)展趨勢
        高速公路監(jiān)控系統(tǒng)一般分為收費監(jiān)控和外場監(jiān)控兩部分。收費監(jiān)控系統(tǒng)主要是對收費站的車道、收費廣場、收費亭的收費情況、收費車道通過的車輛類型、收費員的操作過程以及收費過程中的突發(fā)事件和特殊事件進行觀察和記錄, 實施有效的監(jiān)督。外場監(jiān)控系統(tǒng)主要是對高速公路干線、互通立交、長下坡、隧道、特大橋、避險坡道等高速公路重點路段進行監(jiān)視, 掌握高速公路路況和交通狀況, 及時發(fā)現(xiàn)交通阻塞路段、違章車輛, 及時給予引導, 保證高速公路的安全通暢。

        隨著高速公路路網(wǎng)的擴大、管理要求的不斷提高和升級聯(lián)網(wǎng)收費進程的推進，高速公路監(jiān)控系統(tǒng)將進一步得到優(yōu)化和完善。這里主要介紹四個方面的發(fā)展趨勢。

監(jiān)控管理模式的改變
        之前, 高速公路運營機構(gòu)對視頻信號的監(jiān)控和管理分為收費站級監(jiān)控、路段監(jiān)控分中心監(jiān)控、區(qū)域監(jiān)控中心監(jiān)控和省中心監(jiān)控四層，各層實施監(jiān)控管理，各收費站所轄的攝像機信號全部接入站級視頻監(jiān)控系統(tǒng)， 收費站對本地所有圖像進行監(jiān)控管理。同時從收費站級到省中心由下而上逐層按要求挑選視頻上傳, 供上一層管理中心實施更大范圍監(jiān)控。

        隨著監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)字化配合高效的傳輸方案, 高速公路監(jiān)控系統(tǒng)將會向高效能模式轉(zhuǎn)變。收費站站級監(jiān)控模式將被取消，監(jiān)控機房無人值守， 監(jiān)控設備可遠程配置和遠程控制，收費站的圖像全部編碼后接入網(wǎng)絡， 編碼設備可以接收監(jiān)控分中心、總監(jiān)控中心的視頻調(diào)度控制， 監(jiān)控管理任務集中在路段監(jiān)控中心專人監(jiān)控管理，配合報警聯(lián)動實現(xiàn)高效監(jiān)控和突發(fā)事件的及時監(jiān)控， 視頻聯(lián)動報警終端響應網(wǎng)絡指令自動將視頻圖像切換到報警發(fā)生地點。

新型網(wǎng)絡視頻系統(tǒng)的應用
        九十年代末期利用計算機多媒體技術(shù)實現(xiàn)視頻圖像的數(shù)字化監(jiān)控被稱為第二代準數(shù)字化本地視頻監(jiān)控系統(tǒng)，典型產(chǎn)品是數(shù)字硬盤錄像機(DVR)。二十一世紀初期，以網(wǎng)絡為依托，以數(shù)字視頻處理技術(shù)為核心，綜合利用光電傳感器、數(shù)字化圖像處理、嵌入式計算機系統(tǒng)、數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡、自動控制和人工智能等技術(shù)的一種新型數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)出現(xiàn)，它不僅具有第一代本地數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)所具有的計算機快速處理能力、數(shù)字信息抗干擾能力、便于快速查詢記錄、視頻圖像清晰及單機顯示多路圖像等優(yōu)點，而且通過IP 網(wǎng)絡將監(jiān)控中心和網(wǎng)絡可以到達的任何地方的監(jiān)控目標組合成一個系統(tǒng)，真正適應了目前對視頻監(jiān)控系統(tǒng)遠程、實時、集中的需求，也就是全數(shù)字化遠程視頻監(jiān)控系統(tǒng)，典型的產(chǎn)品是網(wǎng)絡視頻服務器和流媒體視頻編解碼器。[nextpage]

視頻傳輸技術(shù)的發(fā)展
        視頻編解碼器傳輸圖像可以有兩種方式，一種是單播方式，另一種是組播方式。編解碼器是采用單播方式傳輸視頻圖像，這主要解決了視頻光端機無法進行遠距離傳輸?shù)膯栴}, 同時可節(jié)省大量光纖。

        早期的數(shù)字視頻組網(wǎng)方案多采用點對點單播方式，高速公路監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡傳輸則趨向于采用組播方式。高速公路數(shù)字視頻傳輸網(wǎng)絡可由二種模式構(gòu)建，一是由路段監(jiān)控分中心與省中心的視頻網(wǎng)管系統(tǒng)、視頻報警系統(tǒng)、MPEG- 2/MPEG- 4網(wǎng)絡視頻編解碼器、三層以太網(wǎng)交換機及SDH 網(wǎng)絡共同組成。二是由路段監(jiān)控分中心與省中心的視頻網(wǎng)管系統(tǒng)、視頻報警系統(tǒng)、MPEG- 2/MPEG- 4網(wǎng)絡視頻編解碼器、收費站/收費廣場和路段監(jiān)控分中心/省中心的千兆以太網(wǎng)交換機光纖網(wǎng)絡共同組成。

基于GIS平臺的高速公路監(jiān)控系統(tǒng)
        應用GIS技術(shù)，可以從空間上、時間上徹底了解高速公路沿線情況的現(xiàn)狀與變化，奠定高速公路管理所需要的數(shù)字基礎，完成許多傳統(tǒng)方法無法進行的信息處理和分析工作,為高速公路管理提供直觀、系統(tǒng)、科學的管理工具；同時可以規(guī)范管理數(shù)據(jù)，實現(xiàn)信息共享，便于各部門數(shù)據(jù)的交換，改進和完善高速公路管理工作。GIS應用于高速公路管理的功能主要有以下幾方面。

        ·信息采集功能：從各子系統(tǒng)按規(guī)定的格式提取共享數(shù)據(jù)，完成對靜態(tài)交通信息(收費站、服務區(qū)、隧道、無線視頻等基礎設備)和動態(tài)交通信息(天氣變化、道路維修封閉、突發(fā)的交通肇事等路面狀況)的重組，并保證數(shù)據(jù)的正確性、可讀性，避免大量數(shù)據(jù)的冗余；

        ·信息融合功能：根據(jù)各個子系統(tǒng)間的功能要求和內(nèi)在聯(lián)系，對采集信息在一定的準則下加以分類、統(tǒng)計、關(guān)聯(lián)，挖掘出更深層次的信息，比如對交通系統(tǒng)OA系統(tǒng)和高速公路收費系統(tǒng)等加以融合，用于交通管理決策；

        ·信息提供與發(fā)布功能：按各子系統(tǒng)的要求，以規(guī)定的格式向子系統(tǒng)傳輸所需信息，比如無線通訊終端的應用（如手機短信、PDA等）根據(jù)服務請求和查詢權(quán)限提供給客戶數(shù)據(jù)、圖形或圖像等信息。

基于GIS系統(tǒng)下的天津高速系統(tǒng)應用案例
        天津市高速公路為了適應技術(shù)的發(fā)展趨勢，更好地提高管理水平，結(jié)合當前現(xiàn)有的GIS系統(tǒng)與管理模式，開發(fā)了天津高速公路智能管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)適應技術(shù)發(fā)展及管理要求，且具有較高的應用價值。[nextpage]

        ·系統(tǒng)界面及主要功能：天津市高速路網(wǎng)智能監(jiān)控系統(tǒng)界面，主要分智能監(jiān)控、事件管理、統(tǒng)計查詢、系統(tǒng)管理四個主要功能；

        ·智能監(jiān)控：智能監(jiān)控將道路上的包括大、小型可變情報板、緊急電話、氣象站、車檢器等設備整合在智能的GIS地圖上，通過軟件與設備提供的接口相配合的模式進行高速公路交通管理、信息采集、信息發(fā)布等；同時，系統(tǒng)采用圖形化界面，將通過設備采集來的數(shù)據(jù)分析處理后直觀地體現(xiàn)在GIS地圖上，可以使管理者更快捷地得到信息，便于分析、管理及發(fā)出指令；

        ·事件管理：事件管理用于簡單記錄當班過程中發(fā)生的交通事故、交通管制以及天氣情況等信息，在事件管理中，共包括“交通事件信息錄入”、“交通管制信息錄入”、“天氣情況信息錄入”和“事件查詢”4個子模塊；

        ·統(tǒng)計查詢：用于查詢統(tǒng)計，可以根據(jù)條件快速生成日報、月報、旬報、年報等不同報表，方便用戶檢索、打??；該系統(tǒng)通過主線交通量報表、平均行車速度報表、車道占有率報表、交通事件報表、車輛檢測器報表、氣象站報表等專項報表提供專業(yè)的分析管理依據(jù)，更精準有效地提高的管理水平；

        ·系統(tǒng)管理：系統(tǒng)管理部分主要是用來配置系統(tǒng)的各項參數(shù)，及顯示模式，更人性化地提供界面顯示效果及管理模式。

結(jié)語
        綜合集成信息技術(shù)、衛(wèi)星定位技術(shù)、智能技術(shù)等現(xiàn)代高新技術(shù)的智能交通系統(tǒng)，對提高交通系統(tǒng)的能力、效率和安全性，加強交通需求管理，引導和控制出行方式，尤其是緩解高速公路擁堵難題，具有重要作用。

        當前，我國機動車保有量每年都呈上升趨勢，機動車的數(shù)量越來越多，其對道路，尤其是對高速公路和高等級公路的需求也必然上升。在此大背景下，保證高速公路的暢通、高效以及人員在高速公路上的行車安全、相關(guān)部門及時應對交通事故、處理突發(fā)事件等一系列需求對高速公路監(jiān)控系統(tǒng)的建設提出了更高的要求。伴隨著高速公路監(jiān)控系統(tǒng)新的管理模式的推出、新型的監(jiān)控設備的應用、視頻傳輸技術(shù)的大幅提升和GIS在高速公路監(jiān)控系統(tǒng)中發(fā)揮的重要作用，高速公路監(jiān)控系統(tǒng)正朝著一個管理更加高效、技術(shù)更加先進、特點更加鮮明、方向更加光明的目標而推進。（本文作者吳剛?cè)温氂谔旖蚴懈咚俟沸畔⒐芾碇行?、劉揚任職于天津市管道工程集團有限公司）