合安高速公路“道路監(jiān)控系統(tǒng)”是“安徽省高速公路綜合信息管理系統(tǒng)”實施中的一個重要組成部分，其目標(biāo)是建立多層次、高效率的高速公路運營狀況監(jiān)控管理系統(tǒng)，為領(lǐng)導(dǎo)交通指揮、管理決策提供全面的信息服務(wù)與決策依據(jù)，實現(xiàn)高速公路運營可視化管
理。
本系統(tǒng)通過對合安高速公路外場設(shè)備干線攝像機(jī)、收費站攝像機(jī)（廣場、收費亭、車道）、車輛檢測器、氣象站、可變情報板等所采集到的干線、匝道、收費區(qū)等視頻及資料信息（車流量、車速等道路信息和沿線氣象信息）經(jīng)處理后，按標(biāo)準(zhǔn)接口和通信協(xié)議，送往監(jiān)控分中心，形成一個信息集成、分析處理的樞紐，可對道路狀態(tài)進(jìn)行遙測、遙視，對前端設(shè)備進(jìn)行遙控，具有實時、直觀的監(jiān)控效果。通過對全路段進(jìn)行有效的監(jiān)管，并對道路運營狀況進(jìn)行統(tǒng)計、分析，為相關(guān)部門提供道路養(yǎng)護(hù)、管理和測評的第一手資料。它既是獨立系統(tǒng)，也可與其它信息系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)，形成子系統(tǒng)，并提供標(biāo)準(zhǔn)接口，可實施遠(yuǎn)程終端控制、維護(hù)等。
系統(tǒng)涉及采集發(fā)布主要信息如下：
·采集干線車流量、車輛平均速度、平均車頭距、占有率、事故信息、設(shè)備狀態(tài)等資料；
·監(jiān)視干線重點地段（如立交、匝道）的交通狀況并提供圖像信息；
·外場設(shè)備的各種資料信息，經(jīng)由各收費站通訊設(shè)備，上傳至臨近分中心，向監(jiān)控分中心傳輸各種資料信息；
·系統(tǒng)向外部設(shè)備輪詢并自檢，保證運行正常；
·提供標(biāo)準(zhǔn)接口信道，進(jìn)行遠(yuǎn)程維護(hù)；
·通過監(jiān)控中心，由各情報顯示屏發(fā)布路況情報等信息。
系統(tǒng)構(gòu)成
系統(tǒng)設(shè)備由外場前端設(shè)備、通訊設(shè)備、分中心監(jiān)控設(shè)備等組成，如圖1所示。
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1、外場前端設(shè)備
外場設(shè)備包括干線外場設(shè)備和立交區(qū)外場設(shè)備。
干線外場設(shè)備
干線外場設(shè)備包括干線攝像機(jī)、車輛檢測器、車輛計數(shù)器、可變情報板、公路氣象站、能見度儀、視頻檢測系統(tǒng)等設(shè)備。
干線攝像機(jī)——在嚴(yán)店、舒城、廬江、桐城收費站及豐樂、陳埠服務(wù)區(qū)附近設(shè)置11臺干線攝像機(jī)，用于監(jiān)視道路情況。
車輛檢測器及計數(shù)器——主要用于采集干線車流量、平均車速度、車頭距等資料，為道路管理、道路維修和養(yǎng)護(hù)提供有價值的資料信息資料。具體地，在樁號（距
起點的距離）2K+400、20K+168、33K+438、54K+998、93K+998、122K+748、125K+550處各安裝1套。
氣象站、能見度儀——氣象站可對沿路收費區(qū)、服務(wù)區(qū)的氣象信息（如氣溫、濕度、路面情況、能見度等）進(jìn)行采集、處理，及時向信息中心發(fā)送，為道路安全提供有效信息。在桐城管理處安裝1臺綜合氣象站(93K+960)，在嚴(yán)店收費站，鴿子墩立交區(qū)各設(shè)一套能見度儀。
可變情報板——主要顯示各種交通圖形和中英文字符，在正常情況下可關(guān)閉，在異常情況和故障報警時可控制車輛的行駛速度和保證車輛的疏通，對雪、霧、冰、是
否修路等前方道路狀況予以提醒。本方案共布設(shè)門架式情報板6座，分別位于樁號20K+120、21K+880、93K+960、94K+040、122K+830、125K+550處，立柱式情報板9塊，分 別 位于 樁 號25K+400、33K+420、35K+040、54K+940、
56K+940、68K+000、69K+040、109K+500、110K+100 處，另外，在每個收費站入口處分別安裝一塊入口情報板，顯示道路通行信息。
視頻檢測設(shè)備：在香鋪服務(wù)區(qū)設(shè)置一套視頻檢測設(shè)備，用于檢測主干道的車輛通行狀況。該設(shè)備同時向中心發(fā)送圖像及道路斷面流量等信息資料。
立交區(qū)外場設(shè)備
立交區(qū)包括鴿子墩立交區(qū)和小西沖立交區(qū)。
合安高速南北兩端分別和高界高速、合寧高速公路交接，承接著江西、武漢等地車輛北上、長三角地區(qū)車輛南下的國省道主干線，鴿子墩立交位于合安高速公路與高界高速公路交會處，車流方向分別列為安慶方向，武漢方向，合肥方向和懷寧方向；小西沖立交位于合安高速公路與合寧高速公路交會處，車流方向分別為南京方向、合肥市區(qū)方向、六安方向。這兩處立交所處地理位置重要，交通情況復(fù)雜。根據(jù)合安高速公路監(jiān)控系統(tǒng)整體設(shè)計原則，為實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、情報信息發(fā)布與圖像監(jiān)控的功能，擬在該立交設(shè)置圖像監(jiān)控設(shè)備及車流數(shù)據(jù)采集設(shè)備。主要設(shè)備包括室外攝像機(jī)、車輛檢測器、車輛計數(shù)器。[nextpage]
鴿子墩立交區(qū)的設(shè)備如下。
室外攝像機(jī)：根據(jù)實際勘察情況及地形特點，立交區(qū)四臺攝像機(jī)分別擬在合安高速樁號K122+750、K124+500和K125+630處；合界高速樁號K2+000處。這四臺攝像機(jī)共同監(jiān)控整個鴿子墩立交區(qū)的路況。
車輛計數(shù)器：鴿子墩立交區(qū)車流方向為安慶、合肥、武漢、懷寧四個方向，又可細(xì)分為12個流向，在這12個流向上布置車輛計數(shù)器與主干上的車輛檢測器共同完成數(shù)據(jù)采集功能。
小西沖立交區(qū)的設(shè)備如下。
室外攝像機(jī)及車輛檢測器：1）十八崗方向：在合寧高速樁號K14+400處設(shè)置攝像機(jī)、車輛檢測器各一套，相應(yīng)設(shè)置設(shè)備箱、配電箱；2）機(jī)場方向：在合寧高速樁號K17+400處設(shè)置攝像機(jī)、車輛檢測器各一套，相應(yīng)設(shè)置設(shè)備箱及配電箱；3）安慶方向：在合界高速合肥方向樁號K0+500處設(shè)置攝像機(jī)、車輛檢測器各一套，相應(yīng)設(shè)置設(shè)備箱。
車輛計數(shù)器：在合寧高速K16+500處設(shè)置合→寧及寧→合方向計數(shù)器，計4個線圈。另外，在合安高速匝道就近處（安慶→合肥方向）設(shè)置計數(shù)器，2個線圈，即該處設(shè)置一個設(shè)備箱，包括三個流向計數(shù)器，即合→寧、寧→合及安慶→合肥流向。
2、通訊設(shè)備
通訊設(shè)備主要包括光端機(jī)、光纜、通信線纜及SDH設(shè)備提供的通訊接口。1）光端機(jī)：在干線攝像機(jī)處設(shè)置視頻/資料光端機(jī)，用以傳輸干線攝像機(jī)的圖像和控制信號，在各收費站分別安裝4路視頻光端機(jī)1套，傳輸各收費站的圖像。2）線纜及管線：通信管道工程中每個收費站、服務(wù)區(qū)附近的主干管道已為道路監(jiān)控系統(tǒng)預(yù)留四根管道，干線攝像機(jī)和其它外場設(shè)備所需的光纜、電纜均可借助預(yù)留的管道敷設(shè)。3）SDH設(shè)備提供的通訊接口，由通信系統(tǒng)提供。
3、分中心（管理處）相關(guān)處理信息設(shè)備功能構(gòu)成
在分中心監(jiān)控機(jī)房計算機(jī)設(shè)備由1臺信息發(fā)布計算機(jī)、1臺中央控制計算機(jī)、1臺大屏控制計算機(jī)、1臺道路監(jiān)控計算機(jī)，2臺資料集中器，另外由信息系統(tǒng)提供的數(shù)據(jù)庫服務(wù)器構(gòu)成，主要功能如下。
第一，數(shù)據(jù)通訊傳輸：對各外設(shè)采集交通參數(shù)，并將處理好的數(shù)據(jù)傳給分中心監(jiān)控計算機(jī)。
第二，數(shù)據(jù)處理功能：將各斷面的交通參數(shù)（如各車道的15分鐘交通量、平均速度、密度等）分別累計，送到分中心監(jiān)控計算機(jī)。
第三，執(zhí)行分中心監(jiān)控命令切換站傳輸?shù)谋O(jiān)視圖像點，遙控干線攝像機(jī)云臺，轉(zhuǎn)發(fā)情報顯示指令內(nèi)容。
第四，分中心監(jiān)控設(shè)備構(gòu)成可分為圖像顯示部分、圖像記錄部分、監(jiān)控信息的接入與上傳幾部分。每部分的具體構(gòu)成為：[nextpage]
·圖像顯示、控制部分構(gòu)成：本部分前端信號采集及末端圖像顯示部分采用模擬信號方式，在分中心監(jiān)控機(jī)房內(nèi)，能夠任意調(diào)用全路段監(jiān)控信息網(wǎng)內(nèi)的所有圖像信號，并能根據(jù)控制站點的授權(quán)，實時控制系統(tǒng)內(nèi)的所有攝像機(jī)的動作，并同時觀察實時圖像；
·圖像記錄部分構(gòu)成：圖像錄制系統(tǒng)由2臺共8路信號輸入的視頻數(shù)字錄像設(shè)備組成。各收費站上傳的共6路監(jiān)控機(jī)房信號和2路由監(jiān)控員選定的視頻信號分別接入視頻數(shù)字錄像設(shè)備進(jìn)行錄像。錄像資料可以通過局域網(wǎng)，被網(wǎng)上其它有授權(quán)人員調(diào)用。另外，在總公司監(jiān)控機(jī)房內(nèi)需增加一臺1路的數(shù)字錄像設(shè)備，用來錄像上傳的桐城管理處機(jī)房信號；
·監(jiān)控信息的接入與上傳部分構(gòu)成：其中干線15路模擬視頻信號（包括4路立交信號）、1路視頻檢測圖像信號和各下屬收費站共24路模擬視頻信號需上傳至管理處的監(jiān)控矩陣中。一方面將視頻信號有選擇地顯示在大屏幕投影系統(tǒng)和屏幕墻上，并對各種資料進(jìn)行統(tǒng)計分析；另一方面，將三路矩陣輸出的視頻信號和一路管理處監(jiān)控機(jī)房信號及鴿子墩立交橋的4路視頻信號經(jīng)數(shù)字化后，利用通信系統(tǒng)提供的4路2M數(shù)字端口上傳至高速公路總公司。
主要系統(tǒng)設(shè)備選型及主要技術(shù)指標(biāo)
1、外場設(shè)備
攝像機(jī)（含云臺、譯碼器），選型上考慮到派爾高(pelco)SpectraⅢ型室外快球攝像機(jī)具備高倍率的光學(xué)變焦、光線不足時可彩色轉(zhuǎn)黑白以提高攝像機(jī)的動態(tài)反應(yīng)，以及后期維護(hù)的便捷性。
車輛檢測器選用了上海世博瀚（SBH）公司線圈式車輛檢測器，雖然近年視頻檢測、微波檢測技術(shù)都有所應(yīng)用，但從檢測精度，尤其是從車輛并行時檢測道路占用率考慮，線圈式車輛檢測器仍具有不可替代的優(yōu)勢。
視頻檢測設(shè)備SBH：從技術(shù)發(fā)展的角度出發(fā)，選用了一套視頻檢測設(shè)備作為實驗，以檢測產(chǎn)品的可用性。
氣象自動測試儀：考慮到系統(tǒng)的統(tǒng)一性及產(chǎn)品的技術(shù)先進(jìn)性，同樣選用了上海世博瀚的產(chǎn)品。
可變情報板：龍門架式情報板、立柱式情報板從設(shè)備穩(wěn)定性、軟件二次開發(fā)等方面考慮，選用上海三思產(chǎn)品。
避雷器：注重穩(wěn)定及可靠，選用德國OBO防雷產(chǎn)品。
2、分中心設(shè)備功能選型
端口轉(zhuǎn)換傳輸設(shè)備類
視頻編譯碼器：用于將分中心矩陣輸出的3路模擬視頻信號、1路管理處監(jiān)控機(jī)房信號和鴿子墩立交橋的4路視頻信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字視頻信號，通過通信系統(tǒng)提供的2M 數(shù)字端口上傳至高速公路總公司，并在總公司將上傳的數(shù)字視頻信號轉(zhuǎn)換為模擬信號，接入到總公司的視頻矩陣中。共需4臺視頻編譯碼器，其中2臺放置于桐城管理處監(jiān)控機(jī)房內(nèi)，2臺放置于總公司監(jiān)控機(jī)房內(nèi)。[nextpage]
視頻控制類設(shè)備
道路監(jiān)控計算機(jī)：分中心監(jiān)控機(jī)房內(nèi)放置一臺道路監(jiān)控計算機(jī)，通過控制軟件控制矩陣切換主機(jī)、切換由出口車道、收費亭、廣場攝像機(jī)的圖像。
視頻矩陣切換器：用于控制外場監(jiān)控設(shè)備及切換視頻信息。本系統(tǒng)矩陣輸入信號包括收費站上傳圖像24路，干線上傳圖像11路，立交橋視頻信號4路，視頻檢測圖像信號1路，畫面分割器MON A輸出的組合視頻信號6路；矩陣輸出信號共13路，所以控制主機(jī)采用一臺Pelco CM9740 48-16型矩陣切換主機(jī)。矩陣切換主機(jī)通過RS232接口接受監(jiān)控計算機(jī)的工作站指令，并通過RS232接口完成對攝像機(jī)輸入的圖像進(jìn)行切換，以及完成對攝像機(jī)的云臺、鏡頭、雨刷等的控制。
視頻顯示類設(shè)備
監(jiān)視器屏幕墻：由2組12孔屏幕墻支架和24臺監(jiān)視器組成，一臺圖像監(jiān)視器顯示一路視頻信號。
DLP大屏：圖像顯示系統(tǒng)采用2×2背投式大屏幕，用于顯示矩陣切換主機(jī)切換的圖像。
視頻傳輸及記錄設(shè)備
視頻數(shù)字錄像設(shè)備：本方案采用2臺4路的視頻數(shù)字錄像設(shè)備，對重要資料進(jìn)行數(shù)字化錄像。管理員還可使用安裝在視頻數(shù)字錄像設(shè)備上的光盤刻錄機(jī)，將存儲在計算機(jī)上的錄像資料刻錄到光盤上，以供今后資料的查閱；視頻數(shù)字錄像設(shè)備自動按攝像機(jī)、記錄的年月和時段將信號記錄到圖像存儲模塊上，用戶可根據(jù)存儲模塊上建立的相應(yīng)目錄，查看錄制的圖像信息；視頻數(shù)字錄像服務(wù)器采用先進(jìn)的模塊化設(shè)計，每臺設(shè)備的視頻處理模塊和圖像存儲模塊都可擴(kuò)充，擴(kuò)展性極高。所有視頻錄像服務(wù)器可通過共享器使用1套鍵盤、鼠標(biāo)和監(jiān)視器。
視頻編譯碼器：本方案采用4臺（2對）視頻編譯碼器，用于將管理處的4路視頻信號和立交橋的4路視頻信號上傳至總公司。其中每對視頻編譯碼器可同時傳輸4路信號，2臺視頻編譯碼器作為發(fā)送端，放置在管理處監(jiān)控機(jī)房內(nèi)；2臺作為接收端，放置在總公司監(jiān)控機(jī)房內(nèi)。
系統(tǒng)設(shè)備安裝一般要求
第二，車輛檢測器主要安裝在主干線上，在上下行四個車道（或六個車道）上均安裝環(huán)形線圈。環(huán)形線圈安裝應(yīng)盡量減少路面損傷。干線的信號電纜和電力電纜一直引進(jìn)到車輛檢測器的設(shè)備箱內(nèi)。車輛檢測器的設(shè)備箱放置在水泥基礎(chǔ)上，引進(jìn)的線纜由鋼管保護(hù)，設(shè)備箱能防水、防雷、防塵、防盜、散熱。
第三，可變情報板（立柱情報板、龍門架情報板、人口情報板）是箱體式結(jié)構(gòu)，應(yīng)防水、抗風(fēng)、便于裝卸。其框架應(yīng)為鋼制鍍鋅，其避雷針與基礎(chǔ)地相接?；A(chǔ)接地電阻應(yīng)<4Ω，電源部分和信號部分應(yīng)分別加裝避雷器。[nextpage]
第四，控制中心設(shè)備主要包括監(jiān)控屏幕墻、彩色監(jiān)視器、視頻數(shù)字錄像服務(wù)器、畫面分割器、多媒體矩陣切換主機(jī)、多媒體計算機(jī)。其中，多媒體計算機(jī)、視頻數(shù)字錄像服務(wù)器、畫面分割器、多媒體矩陣切換主機(jī)安裝于監(jiān)控設(shè)備機(jī)柜中；彩色監(jiān)視器安裝于屏幕墻中；控制臺與屏幕墻的距離保持3米以上。
桐城管理處需向高速公路總公司上傳8路視頻信號，其中4路管理處信號和4路立交橋信號。桐城管理處需4個E1信道，高速公路總公司需4個E1信道。
系統(tǒng)供電
干線攝像機(jī)：150W。車輛檢測器：120W?？勺兦閳蟀澹?500W~4000W。監(jiān)控機(jī)房：數(shù)據(jù)采集器100W。
軟件功能
1、系統(tǒng)軟件
開發(fā)軟件使用ASP，在Windows server操作系統(tǒng)上運行，實現(xiàn)計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)輸入/輸出，系統(tǒng)外部設(shè)備軟件在接收采集計算機(jī)指令后，實現(xiàn)資料分析和處理。功能如下：
·接收連接、控制信號，軟件協(xié)議遵照上位機(jī)指定的協(xié)議進(jìn)行；
·具有容錯和故障分析能力，能檢測設(shè)備正常工作狀態(tài)信息；
·通過查詢/中斷方式，接收并執(zhí)行控制命令，進(jìn)行顯示或向上位機(jī)發(fā)送信息資料；
·模塊化設(shè)計，可靠性高，便于修改、移植和擴(kuò)充。
上位機(jī)輸入信息，包括：上位機(jī)控制命令，上位機(jī)狀態(tài)查詢信息，上位機(jī)輸入資料信息。
本機(jī)資料輸出，包括：向上位機(jī)發(fā)送采集的資料信息，執(zhí)行可變情報板信息顯示，執(zhí)行命令并檢測設(shè)備狀態(tài)，完成上位機(jī)各種命令、執(zhí)行相應(yīng)采集工作。
2、監(jiān)控工作站軟件設(shè)計
監(jiān)控工作站軟件接口主要包括兩部分：圖像和數(shù)據(jù)。
圖像主要來自于攝像機(jī)。單擊攝像機(jī)圖標(biāo)，可以顯示攝像機(jī)對應(yīng)的圖像，并彈出包括云臺、鏡頭等控制的軟按鈕控制器的窗口，實時進(jìn)行控制。數(shù)據(jù)主要顯示可變信息情報板、車輛檢測器等設(shè)備采集、處理后的信息。
結(jié)語
合安高速公路“道路監(jiān)控系統(tǒng)”是一個覆蓋合安高速的廣域監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。在此基礎(chǔ)上，省道路監(jiān)控系統(tǒng)利用光纖通訊技術(shù)將全省所有已建和待建的收費管理處收費站、分中心監(jiān)控系統(tǒng)，與總公司建立網(wǎng)絡(luò)聯(lián)接，實現(xiàn)全省交通干線和收費站的閉路電視監(jiān)控，交通信息和收費信息的安全迅捷傳輸，以及所有信息的計算機(jī)管理，將極大提高高速公路的管理和經(jīng)營效率，創(chuàng)造更大的社會經(jīng)濟(jì)效益。
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