高速公路监控系统建设分析

摘要:现代化公路网在不断的发展扩张,同时需要配备完善现代的监控系统,对现代化高速公路建设而言,提高图像监控、数据通信等系统的应用管理,已成为其中不可或缺的组成部分。文章先从其必要性入手,进而研究了高速公路监控系统的四种模式,系统地分析了高速公路监控系统建设问题。

关键词:高速公路;监控系统;应用管理

中图分类号:U495文献标识码:A文章编号:1009-2374(2009)21-0011-02

据2005年政府公布的高速公路网发展规划,我国正加快国家高速公路网主骨架建设,计划到2020年基本建成国家高速公路网,届时,全国高速公路通车总里程将达到10万公里。在此宏观背景下,我国高速公路机电系统也不断得以完善,尤其对现代化高速公路建设而言,提高图像监控、数据通信等系统的应用管理,已成为其中不可或缺的组成部分。

一、高速公路监控系统的基本要求及新技术应用

(一)高速公路监控系统的基本要求

和闭路电视监控系统相比,高速公路所设置的监控点较为分散,特别是前端监控设备,其往往分布在高速公路长距离沿线上,且所处环境较为复杂。因而前端设备对野外恶劣环境的适应性要求甚高,加之视频传输距离较远,设备对传输质量又提出同样高的要求。如此一来,高速公路视频监控系统则必须解决设备的技术条件和信号传输此两项关键技术。在多种传输和管理方式中,光线是高速公路监控系统的首先传输介质,光纤传输的应用最为常见,且据当地网络环境,各个站点的信息汇总后需向异地的总控中心进行传输。

在监控规模不断扩大、道路沿线监控日益增加的形势下,现代化的高速公路监控系统应具备几大基本特性:易使用,即在监控规模增加时,系统仍能方便、快捷地使用;可靠性,即在应对公共应急事件时,监控系统能够可靠、快速地调阅当时历史图像;可管理性,即在应对规模监控时需能快速、方便地管理所有监控设备,在支持分级分域管理时,则能对区域监控中心和路段中心等不同监控需求做出满足;可扩展性,即运用开放架构,支持监控系统按需扩展;业务融合,即实现监控系统和高速公路其它业务系统之间的有效融合;与上层应用联动,即当安全事件发生时,监控系统迅速与各种报警系统形成联动。

(二)新技术在高速公路监控系统中的应用

从建设之初至今,高速公路监控系统已经历了从无到有、从小到大、从简单到复杂的发展阶段,有些早期监控系统设备因陷入老化而不得不维护升级甚至更新换代。

1.节点式光端机。节点式光端机又被称作总线型数字光端机、链路式数字光端机。利用电信中常用的分插复用技术(ADM)和时分复技术(TDM),节点式光端机不仅能节省光纤资源、延长传输距离等,还可通过全程数字非压缩视频传输的方式,获取高质量的视频信号,实现视频信号与数字非压缩点对点传输图像达到完全一致。

2.H3C iVS IP智能监控系统。基于IP数据传输、数字图像处理及数据存储等技术所需,H3C推出基于NGN架构的iVS IP智能监控系统,并引入控制信令的IP通信概念,把传统监控的简单连接方式提升至IP通信方式。iVS IP智能监控系统发挥作用的过程,包括IP网络、监控前端、流媒体交换、图像存储、用户访问等,具备图像清晰、画面流畅、实时传递等优势。

二、高速公路监控系统主要模式

(一)高速公路监控级别

当前,高速公路监控系统已由传统模拟化、本地化的监控方式,升级为多级联网、模拟化加数字化的监控形式,高速公路项目中对视频信号实施的监管途径也逐渐演变,并且由上而下地分层向系统化、数字化、科学化方向发展。

1.收费站点。各个收费站均需有效监控本地视频信号。在收费站点辖区内,每个摄影机信号全部引入本地视频监控系统内,收费站对本地所有图像实时监控和管理。

2.监控分中心。常规状态下,每条高速公路设置有1个路段监控分中心,并对某一路段加以监管。根据路段监控分中心的具体要求,各收费站图像选择性地上传,针对路段中各收费站上传的图像,路段监控中心进行统一监控和管理。

3.监控中心。根据地域差别,多条高速公路通畅划分为若干个片区,并实施统一管理。划分出来的每个片区都对应某一区域内相连的几条高速公路,按照片区监控中心的要求,这几条高速公路的监控分中心上传相应的图像,随即由片区监控中心对这些图像统一监控和管理。同时在实际操作中,有些地区不存在此级监控系统,监控分中心的信号直接传至交通部门管理中心。

4.交通部门管理中心。各地区高速公路管理局需对辖区内高速公路实施统一监管和调度。各个片区监控中心将站点内视频信号有选择地传输到市级交通管理中心,市级交管中心对其进行统一监控和管理。

(二)高速公路监控系统四种模式

在信息化技术条件下,收费站、监控分中心、监控中心、交管中心之间采取联网分级控制,控制信号以逐级转发的形式转发至须控制的设备。目前,这四个级别监控形式的特点主要表现为:

1.站级监控系统。此级监控系统主要是收费站或隧道监控系统,通过采集和管理本地收费亭、收费车道、收费广场或隧道的视频和音频信号实施监视、监听和管理,并对各个收费点视频信号进行控制。依据传输效果和传输成本的要求,此系统监控过程由光端机完成从收费亭、收费车道、收费广场至收费站之间的视频信号传输,同时考虑光线资源,如果资源充足,最宜选择图像质量高、实时性好、成本较低的点对点非压缩视频光端机传输。

2.自收费站至路段监控分中心监控系统。根据不同实际情况,自收费站到路段监控分中心的音频、视频、控制信号主要通过三种方式传输,即全数字点对点光端机、环网光端机、多E1数字编解码器。采用全数字点对点光端机是指在站级收费站与监控分中心之间建立级联矩阵系统,有选择地把各个站级收费站的几路图像上传至监控分中心,站级收费站与监控分中心均可控制前段监控点,而监控分中心具有优先权;采用环网光端机是指借助于一颗光纤,上传所有收费站的视频图像,以节省光纤资源和工程量,但此种方式须使用压缩技术或非压缩的粗波分复用技术,工程总造价较高;采用多E1数字编解码器是一种压缩的传输方式,对用户有较多冗余的E1/2M通道,并且光缆资源有限,当每个收费站需上传的路数较少时较多采用,但它对网络环境要求甚高。

3.自路段监控分中心至监控中心监控系统。在当前技术条件下,自路段监控分中心至监控中心监控系统和自收费站至路段监控分中心监控系统采取相同的视频传输模式。

4.自路段监控中心至交通部门管理中心监控系统。一般来讲,各地区交通部门管理中心和区域监控中心间距离较远,以光端机设备传输视频信号已不太现实,数字视频编解码器便成为传输音频、视频、控制信号的首选。此外,交管部门还可在监控中心使用硬盘录像机或视频服务器,以实现图像的网上浏览,即保证高速公路管理局对各地所有收费站点的监控,实现高速公路管理局的多级管理。

三、结语

上世纪80年代末,沪嘉高速公路建成通车,其全长15.9公里,是我国第一条高速公路,此后我国高速公路建设便向前飞速发展,截至去年底,全国高速公路通车总里程达6.03公里,居世界第二位。在高速公路飞速发展的同时,高速公路监控系统建设则显得尤为迫切,加之高速公路距离远、收费站点长,对其实施整个沿线的联网管理十分必要,这种客观要求决定了监控系统在高速公路行业中受到广泛应用。

从最初的收费站点监控,监控系统在高速公路发展中发挥了巨大作用,发展至今,视频监控在监控系统中获得大范围普及并起到重要作用。高速公路视频监控系统包括收费监控和道路监控两方面,收费监控系统主要针对收费站车道、收费广场、收费亭的收费情况,收费车道通过的车辆类型、收费员操作过程,收费过程中突发事件及特殊事件等,作出观察和记录,以进行有效地监督和管理;道路监控系统则主要监视高速公路干线、互通立交、隧道等高速公路重点路段等,以及时了解高速公路交通情况,及时发现交通阻塞路段、违章车辆,并及时作出引导和管理,确保高速公路处于安全通畅状态。

参考文献

[1]林恺丰.高速公路监控系统的设计与实现[D].中国优秀硕士学位论文全文数据库,2006,(3).

[2]陈启美,等.高速公路通信收费监控系统构成与进展[M].北京:国防工业出版社,2006.

作者简介:庄启成(1960-),福建省高速公路监控中心漳州分中心工程师,研究方向:公路监控。