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对高速公路监控系统技术研究分析


  中国新技术新产品工程技术对高速公路监控系统技术研究分析陈丽花王长华许豪(浙江省机电设计研究院有限公司,浙江杭州310002)手段,本文对高速公路交通电子监控系统进行探讨并尝试性的设计了新型的监控系统,浅陋之处请方家指正。
  随着交通运输事业的发展,我国的高等级公路有了较快的发展,特别是高速公路的车流量大、车速快。监控系统就是为随时掌握不断变化的交通流,及时发现异常,迅速采取有效措施,减少或避免交通阻塞、拥挤和事故,使之达到高速、安全、舒适的目的,充分发挥高等级公路社会和经济效益的一种对公路进行监视和控制的现代化管理系统。
  1高速公路交通电子监控系统的目标及作用高速公路交通状况受车流时空分布、气候、道路线形和地形等的影响,高速公路监控系统的目标在于减少上述因素的影响,解决气候异常、事故和车辆故障等造成的交通拥挤和阻塞。具体而言,高速公路监控的主要目标有5个方面:减少高等级公路周期性拥挤;减少非周期性(偶然的)拥挤的影响;获得最大的运行安全;提供必要的情报,帮助使用者有效地利用高等级公路的各种设施,并减少他们在脑力和体力方面的紧张程度;给在高等级公路上遇到困难(事故、故障、疑问等)的使用者提供援助。
  监控系统的作用车辆行驶高速、快捷、安全、舒适是高速公路交通的本质特征。然而,偶发事件如:交通事故、车辆抛锚、货物散落和气候变化却不可避免,如果得不到及时处理,势必引起交通堵塞甚至成为安全隐患。高速公路监控系统的主要功能就在于实时检测这些异常信息,并采取及时有效的控制措施。
  现有监控系统监控体系通常,监控系统由信息采集子系统、监控中心和信息发布子系统构成按行政区域设置三级管理模式:监控总中心监控中心―监控分中心。监控总中心、监控中心、监控分中心各自完成对辖区的全区域监视,并且都有控制功能,一般情况是总中心、中心会以监视及协调控制为主,分中心是完成对本辖区内的局部控制。
  监控分中心与本地控制器、外场设备及连接通道构成系统中的基层级监控。本地控制器采集、存储、管理外场设备的检测数据,监视外场设备的工作状态,并将各种采集信息处理后传送给监控分中心;监控分中心对辖区内全部采集信息以及相邻分中心传来的有关信息进行综合分析处理后,向本地控制器发出各种控制命令,并由本成都道闸安装地控制器下成都门禁自动门达到各外场设备执行。在特定情况下,本地控制器可根据采集的信息发出对局部地段的控制命令,例如大雾情况下的限速、隧道阻塞等事故时的关闭车道信号或限速等。也就是说,一般情况下系统的控制是可以由监控分中心或本地控制器分散完成的,系统不会因分中心、中心或与分中心、中心连接通道发生故障的情况下失去控制,使系统的故障风险缩小,波及范围、影响减小,提高系统的可用性。
  以监控为主有两级,一级是监控分中心,一级是监控中心。日常监控以监控分中心为主,但在特殊情况下或监控中心需要控制时,监控中心具有收回和返还监控分中心对外场设备的控制权,即监控中心控制优先权高于监控分中心控制权。管理及协调控制有两级,一级是监控中心,一级是监控总中心。系统中各级控制的优先级是以监控总中心、中心、分中心逐级排序降低。
  监控模式本地声像监视系统的应用,是对收费系统进行声像监视,通常监视任务是由收费站的监控室直接负责。由于我国目前的交通工程设计将高速路的收费站+监控室作为标准应用模式。所以传输线缆以视频电缆直接连接,收费系统的图像监视分为4类:收费广场采用带有云台、镜头控制器的专业摄像机,要求架设在收费站的进出广场两边,摄像机的跟随控制速度要求很快,通常采用美国进口的“智能球”设备。
  收费亭的摄像机专为监护收费员的工作而设,要求通过监视器可以很容易识别收费员桌面上的人民币金额。同时,在收费窗口设置专用的麦克风,以监督和了解收费员与驾车司机的对话过程。
  收费车道摄像机专为识别和录制行车的车型及车牌号,并以此自动鉴别行车是否军车、公务车等免费车辆,同时还可以对收费员选定的车型及收费金额进行复核校验,以确保收费过程的正确性,杜绝各种形式的透漏票款行为。
  收费监控室内监控室内的摄像机专为上级监控中心或领导了解监控室的实时状况而设。为了便于沟通,通常还设有业务电话进行交流,同时也是对位于远端的现场人员及资金进行看护的一种必要手段。
  高速公路监控系统的声像传输与调用多采用通过电缆直接连接的方式,即收费车道与收费站的监控室同处一地,形成所谓的“站点合一”结构。图像与声音的传输采用模拟的方式直接上传,实时地将外场车道、收费亭、收费广场的图像送入本地监控室并由监控员进行监视和录制。
  2.3现有监控系统的不足综上所述可以看出,现有高速公路监控系统的不足:各路段注重于本路段的监控,监控系统相互独立,对省域联网监控考虑不够,存在信息孤岛现象;路况视频采用点对点送往中心站的模拟方式,多级调用将导致图像质量下降,同时光纤资源耗费巨大,扩容困难,远程控制不便,联网监控不易实现;模拟视频不易处理,长时录像带耗费大,不便调看和数据共享;对场外和室(亭)内监控图像不加分类处理,导致室(亭)内监控图像占带宽过大,难以传送至中心,故在本站设监控室,耗费人力、财力;路段接入网通信容量浪费太大,155M只用不到10%,主干传输网信道容量155M严重不足;限于经济成本,对繁忙路段的视频全程监控几乎不能实现;未实现支撑多种业务的通信平台的全省联网,缺少全省公路信息化建设的基础条件,难以拓展其他增值业务。
  3下一代高速公路监控系统技术探索根据计算机技术的发展现状,我们可以设计将高速公路监控网通过IP网络交换机、光收发器将各收费站和路段中心站组成基于IP千兆以太网,监控图像数据网、监控收费网、收费计算机网、P电话网均在千兆以太网上建立相应的虚拟专用网。
  场监视摄像机、车道监控摄像机、沿路各外场设备,以及设在路段中心站的图像视频服务器、监控数据服务器、监视计算机等组成,实施远程清晰图像的监控调用,以及与外场设备数据的交互,收集路况信息,发布相关显示信息。
  监控收费网由亭内数字摄像头(通过USB接口与车道计算机相连)、车道收费计算机、监控收费计算机等组成,采用软件编解码方式和H.323多媒体通信协议,实现监控员与各收费员的可视通话。
  收费计算机网保留原有网络方式,由各车道收费计算机、收费数据库服务器等组成,通过IP千兆以太网与其他路段收费网相连,实施联网收费。
  电话网由普通话机、各站VOIP网关在以太网上互联,本路段由设定号码直接拨号,出外线通过设在中心站带有El用户线的VOIP网关与市话网相连。
  总的来说,高速公路监控系统的建立是为了保证交通信息及时、快捷、准确地传递,交通控制得以有效实施。因此,依据科学技术手段的不断发展而建立更准确更快捷的高速公路监控系统,是我们从业者的不可推卸的责任和历史使命。
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