通過高速公路監(jiān)控系統(tǒng)，可以對交通異常事件進行診斷和告警，記錄違章車輛，以便快速、準確地實現(xiàn)交通指揮調(diào)度，達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)控分中心計算機網(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，以實現(xiàn)以下功能：

　　1、24小時全程監(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、分級遠控功能;

　　3、圖像記錄、存儲、檢索、回放、顯示功能;

　　4、通過交通事件視頻檢測系統(tǒng)，自動生成處理方案;

　　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)其功能的實現(xiàn)必須是各子系統(tǒng)協(xié)調(diào)有序工作，同時該系統(tǒng)功能的有效發(fā)揮，還涉及到與路政、養(yǎng)護、交警等部門的聯(lián)動問題。

　　監(jiān)控系統(tǒng)借助閉路電視攝像機、車輛檢測器、緊急電話等外場設(shè)備的信息采集，通過中心計算機系統(tǒng)進行處理及判定，再將道路情況通過安裝在道路上的可變情報板，以進行信息發(fā)布及交通告警。如發(fā)生交通事件告警，則通過監(jiān)視攝像機和巡邏車輛對發(fā)生的情況進一步確認，及作全程跟蹤處理，并進行信息發(fā)布及交通控制，同時出動人員進行現(xiàn)場調(diào)度或救援，加快交通事件處理效率，以防止事件影響進一步擴大。

　　閉路電視監(jiān)控前端設(shè)備布設(shè)

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

　　信息發(fā)布及交通誘導(dǎo)控制

　　通過技術(shù)手段提高路段通行能力，為道路車行提供交通服務(wù)這是高速公路全程監(jiān)控的出發(fā)點。信息發(fā)布及交通誘導(dǎo)控制系統(tǒng)通過安裝在收費站區(qū)及路段的可變情報板(LED大屏顯示板)發(fā)布道路通行狀況，使路段車輛獲知相關(guān)交通信息，以實現(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、采用模擬光端機將前端攝像機攝取的圖像采用點到點模式直接傳輸?shù)街付ǖ攸c。

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

　　三、利用高速公路的 SDH 通信平臺提供的 E1 電路,并借助MPEG2 編解碼器來實現(xiàn)視頻信號的數(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現(xiàn)該功能。

　　四、利用 SDH 上的 ETHERNET 接口來直接傳輸 IP MPEG2 視頻。但由于高速公路SDH網(wǎng)的帶寬本來就不高,EOS技術(shù)的效率不高,用來傳輸少量圖像或計算機信息是可行的。用來傳輸大量視頻信號就不現(xiàn)實, 當(dāng)SDH不能提供以太網(wǎng)接口時,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，也能選擇專用視頻編碼器利用ATM網(wǎng)提供的LAN口接入,ATM的優(yōu)點是能夠QOS保證。

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

　　七、直接使用帶千兆光口的L2/L3交換機組成一個千兆環(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)，以實現(xiàn)快速的二層交換、多等級可靠的 QoS服務(wù)及環(huán)自愈保護。

　　九、利用模擬/數(shù)字微波進行視頻圖像傳輸。

　　十、利用GPRS/CDMA等技術(shù)進行視頻圖像傳輸。采用衛(wèi)星線路進行遠程交通監(jiān)控中視頻傳輸方便快捷，機動靈活，很適合一些特殊場所的監(jiān)控，但長期使用費用較高，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)約各項投資。

　　供電方式

　　目前，高速公路遠程供電主要有三種方式：

　　1、太陽能電池板方式，利用太陽能進行光電轉(zhuǎn)換，儲存電能，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設(shè)備，如信號燈，小型情報板等;

　　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)用電會經(jīng)常發(fā)生停電、供電故障及電壓過低的影響，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會形成對監(jiān)控、通訊等外場設(shè)備的電磁干擾，對系統(tǒng)的正常運行產(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)濟可行性，即如果分散供電能夠保證供電質(zhì)量，就不必搞長距離的集中供電，可以考慮相對集中的就近取電，按一個管理站轄區(qū)或一個行政管理轄區(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場高速公路全長25.3㎞，且全線間隔設(shè)置17個箱式變壓器以供全線照明，因此鄭州機場高速公路監(jiān)控系統(tǒng)外設(shè)采取了就近箱式變壓器取電方式。

　　鄭州機場高速公路全程監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計

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

　　高速公路CCTV系統(tǒng)

　　鄭州機場高速公路全長25.3㎞，根據(jù)攝像機性能指標2㎞設(shè)置一個，特殊地段適當(dāng)加密，共設(shè)置18個外場攝像機，并采用就近取電。監(jiān)控中心根據(jù)圖像信息和車輛檢測器以及其它檢測器測出的數(shù)據(jù)信息進行處理，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。

　　外場攝像機由內(nèi)置的解碼器、云臺、槍式防護罩(線纜不外露)及一體化攝像機(含可控鏡頭)等組成，攝像機云臺旋轉(zhuǎn)帶預(yù)置位，鏡頭可變焦距域?qū)?，安裝方便，可靠性高。前端攝像機(含廣場攝像機與機場路段收費站攝像機)信號傳向分監(jiān)控點(鄭州南分控點)采用光纜傳輸，鄭州南分監(jiān)控點向監(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現(xiàn)傳輸圖像。

　　許呂監(jiān)控分中心控制的20路廣場圖像通過VOX專用數(shù)字視頻時分環(huán)網(wǎng)剩余視頻通道實現(xiàn)。鄭州南分控點各圖像信號同時向公司總部傳輸，其通過租用公網(wǎng)2M專用通道，將1-2路圖像通過網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)焦究偛俊｀嵵菽戏挚攸c所轄攝像機同時可受河南中原高速公路股份有限公司總部、鄭州南收費站分控點和許昌監(jiān)控分中心控制。

　　另外，許昌監(jiān)控分中心通過網(wǎng)絡(luò)向鄭州南收費站反傳任一路各收費站廣場出口圖像，此圖像接入錄像視頻服務(wù)器。同時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，以實現(xiàn)宏觀監(jiān)視及宏觀協(xié)調(diào)功能。

　　交通事件檢測系統(tǒng)

　　為了及時避免、緩解交通異常情況，鄭州機場高速公路在K21+116點處設(shè)置交通事件檢測系統(tǒng)，南北雙向各設(shè)置一套交通事件檢測外場攝像機，每個攝像機負責(zé)全天候拍攝高速公路主線上單向三車道200米范圍內(nèi)車流的運行狀況，通過視頻光端機將視頻圖像傳輸?shù)洁嵵菽险颈O(jiān)控室的監(jiān)測分析系統(tǒng)。

　　交通事件檢測系統(tǒng)主要實現(xiàn)以下功能：

　　1、實時檢測交通流量、時間占有率、、空間占有率、車頭時距、車間距、車輛速度、檢測斷面點速度、車輛密度及服務(wù)等級等;

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

　　3、實時自動檢測車輛停駛、交通擁堵、車輛慢行、行人、車輛逆行、遺棄物、煙和火災(zāi)、交通事故等;

　　4、按時段(可任意設(shè)置)分車道的流量統(tǒng)計;速度監(jiān)測：可對車道流量速度的記錄結(jié)果進行日、周、月、季、年的統(tǒng)計;

　　5、對非正常的交通現(xiàn)象全過程實時報警和記錄;

　　6、系統(tǒng)自動記錄事件事故發(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記與報警信息相關(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)置可變情報板(在高速公路的出入口前方設(shè)置門架式或懸臂式可變情報板)，用以實時發(fā)布路況信息，以引導(dǎo)車輛行駛。道路線型較差的路段(如長大縱坡或平曲線半徑較小的路段)，由于駕駛員受視認距離限制，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)上來傳輸已得到了廣泛的應(yīng)用。

　　由于鄭州機場高速公路與公司總部之間無專設(shè)的通信物理鏈路，為傳輸視頻及語音信號，該系統(tǒng)工程采用VoIP技術(shù)，通過設(shè)置路由器及租用電信數(shù)據(jù)局2M專線數(shù)據(jù)通道，基于IP網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)高速公路與公司總部對路段道路攝像機和各收費站廣場出口攝像機圖像遠程調(diào)看和控制，同時利用該線路完成電話中繼傳輸，通過路由器語音模塊實現(xiàn)高速公路內(nèi)部電話的延伸。

　　在分監(jiān)控點選n路模擬用戶電話線，接入CISCO 3745路由器的FXS語音模塊，在監(jiān)控分中心數(shù)字程控交換機上做相應(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高密度語音/傳真網(wǎng)絡(luò)模塊引出，和總部所在大樓的程控交換機的數(shù)字中繼板連接。大樓程控交換機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，以實現(xiàn)公司總部和分公司之間免長途通訊，有效地節(jié)省了公司的通訊費用。

　　鄭州南分控點系統(tǒng)設(shè)置硬盤錄像視頻服務(wù)器，可進行硬盤錄像、矩陣控制、圖像顯示，能實現(xiàn)監(jiān)控路段沿途視頻圖像的實時監(jiān)視，并能通過許呂監(jiān)控分中心調(diào)閱高速公路多個收費站廣場的圖像。

　　公司總部設(shè)置網(wǎng)絡(luò)瀏覽計算機提供監(jiān)控圖像網(wǎng)絡(luò)瀏覽服務(wù)。為了實現(xiàn)遠程視頻瀏覽，在分監(jiān)控點和公司總部各安裝一臺路由器，通過申請中國網(wǎng)通提供的DDN(最高數(shù)據(jù)傳輸帶寬可達2M)的專線，將分監(jiān)控點和公司總部相連。使得公司總部管理部門的工作人員能夠通過視頻瀏覽計算機及時了解到此路段的現(xiàn)場情況，便于作出相關(guān)的處理。DDN線路采用光纜方式，接入分監(jiān)控點及公司總部大樓的光配線架。

　　結(jié)語

　　鄭州機場高速公路全程監(jiān)控系統(tǒng)的實施，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，停車次數(shù)減少30%，行車時間減少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)。