高速公路信息系统发展与应用分析

孙崇学 华剑

摘要：现阶段，我国高速公路建设步入快速发展时期，各省市高速公路网逐步形成，并且逐步从建设阶段向管理运营阶段过渡。信息系统作为高速公路的重要组成部分，其对保证高速公路畅通、高效以及行车安全、应急处置等具有重要的意义。网络化、高清化、智能视频分析、GIS地理信息技术等成为行业的发展方向并将得到广泛应用。

关键词：高速公路；信息系统；发展；应用

中图分类号：F49

文献标识码：A

文章编号：1672-3198（2013）05-0171-02

1我国高速公路信息系统现状

我国高速公路信息化经历了20年的发展历程，目前已具有相当规模，取得了长足进步。2004年，原交通部《公路工程质量检验评定标准》（JTG F80/2-2004）发布，机电系统单独成册，标志着机电工程（信息系统）已成为高速公路建设不可分割的一部分，信息系统主要包括通信系统、监控系统、收费系统三大系统，其业务包括语音、数据、视频图像和多媒体等部分。

高速公路通信系统。高速公路通信系统实行行业专网运行，现在基本上是采用SDH系列数字光纤传输系统，采取交换+SDH+接入网的网络结构形式，把高速公路通信系统中的多种业务融入到一个传输平台，收费、监控、语音通讯、ETC客服网络等子系统都是通过专用网络进行交互传输，联结成为统一的整体，构建了高速公路营运管理的信息交互平台。

高速公路收费系统。目前全国多数省区实现省级联网收费。高速公路收费系统一般采用“收费车道—收费站—各运营公司收费中心—收费结算中心”的四级收费体制。各级站点的核心都为计算机设备，这些设备通过以太网交换机连成网络。收费车道采集的原始收费数据，通过计算机网络实时传送到收费站，收费站将采集的数据集中后发送给收费结算中心和相应的运营公司的收费中心。在收费结算中心，对每次出口的收费按照该车辆的车型和实际行驶所通过的路段、里程进行分割计算，得出各路段的应收款，然后存入收费结算中心的数据库，并将清分的结果送给相应的运营公司的收费中心。收费系统还包含三个子系统。（1）车牌自动识别系统，有效防止换卡、冲卡、入口多发卡、车型作弊、废票作弊、免费车作弊等行为，防止通行费流失。（2）自动称重系统，一般设置在出口收费车道，称重精度高，实现高速公路的计重收费。（3）ETC电子收费系统，采用5.8GHz微波频段的DSRC技术，车载单元（OBU）多采用两片式电子标签和双界面CPU卡相结合的方式，成功地实现车辆的不停车收费。

高速公路监控系统。高速收费监控系统是数据监控、图像监控和声音监控三部分组成的一个有机整体。其主要功能是以收费站为基础，通过对数据、视频、音频等信息的采集，传送到监控室或监控分中心进行处理和分析，构成一个多媒体的信息平台。目前，全国多数省尚未实现监控系统联网。

2我国高速公路信息化建设发展趋势

2.1实现监控系统网络化

高速公路联网监控系统可以实现高速公路全路网的信息汇集、共享和发布，并实现路网交通的宏观调控、诱导、救援。联网监控中心与各个路段监控中心以星型拓扑结构连接，构成一个可以互通、共享信息的监控系统，一般可由省监控中心、地区监控中心、路段监控中心三级联网构成。联网后，开放的平台可对除闭路电视监控系统以外的车辆检测子系统、路面状态及气象检测子系统、信息发布子系统、环境检测子系统、报警系统等其他子系统进行集成。同时，开放的平台架构具有模块化、标准化、可扩展等特性。除此之外，高速公路联网监控系统不仅能实现路网的视频监控功能，同时可进行信息管理与发布，构建应急指挥系统等其他应用功能。联网后的高速公路监控系统，可以全面宏观的监控路网交通及运行状况，如遇交通拥堵、重大交通事故等状况，监控中心可第一时间积极采取措施，联动其他系统并发布相关信息给各分监控中心进行路网运行的调整，保证路网畅通。

2.2实现监控图像高清化

当前，在大多数高速公路视频监控系统中，图像清晰度只有CIF、D1等画质效果，一旦接入后端存储显示设备，可呈现的清晰度较差。对于视频监控而言，图像清晰度是最关键也是最基本的需求。而高清设备对路网的车辆车牌号码及局部特征均可进行更细致的拍摄，同时，也能为智能分析提供更有用的分析环境。高清监控是指整体高清的概念，即由高清前端设备、高清存储、高清管理平台、高清解码、高清显示等各环节组成的系列高清。此外，针对高速公路行业高速运动的物体解像，高清显示设备可通过运动补偿技术实现

2.3实现监控智能视频分析

目前，针对高速公路视频监控所能进行的智能分析包括车牌识别、交通事件检测和分析、以及视频交通状态检测等。车牌识别在高速公路收费系统中已成熟应用。交通事件智能视频分析，即应用GIS技术，实现对物体的移动监测、滞留监测、突然出现监测、移动路径监测、徘徊监测。交通事件智能分析在采集的图像区域内，能对不同车道和交通状况进行车辆超速、低速、逆行、物体遗散等的实时分析，当发生交通车辆事故时系统能够快速联动报警和录像，为交通安全提供保障。

2.4基于GIS系统下的高速系统应用案例

山东省高速公路为了更好地提高管理水平，结合GIS地理信息系统技术开发设计了一套简单易用的、图文并茂的、可视化的高速公路管理系统。主要分智能监控、事件管理、统计查询、系统管理四个主要功能。智能监控：智能监控将道路上的包括大、小型可变情报板、紧急电话、气象站、车检器等设备整合在智能的GIS地图上，通过软件与设备提供的接口相配合的模式进行高速公路交通管理、信息采集、信息发布等；同时，系统采用图形化界面，将通过设备采集来的数据分析处理后直观地体现在GIS地图上，可以使管理者更快捷地得到信息，便于分析、管理及发出指令；事件管理：事件管理用于简单记录当班过程中发生的交通事故、交通管制以及天气情况等信息，在事件管理中，共包括“交通事件信息录入”、“交通管制信息录入”、“天气情况信息录入”和“事件查询”4个子模块；统计查询：用于查询统计，可以根据条件快速生成日报、月报、旬报、年报等不同报表，方便用户检索、打印；该系统通过主线交通量报表、平均行车速度报表、车道占有率报表、交通事件报表、车辆检测器报表、气象站报表等专项报表提供专业的分析管理依据，更精准有效地提高的管理水平；系统管理：系统管理部分主要是用来配置系统的各项参数，及显示模式，更人性化地提供界面显示效果及管理模式。

3我国高速公路信息化建设发展应用

3.1信息系统要适应高速公路职能向现代服务型的转变

高速公路信息化的发展要求通过信息系统建立高效的高速公路客户服务体系，提供统一的对外服务窗口，为社会提供及时丰富的路况信息、养护封道信息、出行信息、沿线服务信息、气象信息、事故救援服务、投诉服务等，使出行更加方便快捷；构建统一的调度及应急指挥中心，实现联合分级监控及联动救援；建设电子支付系统，实现不停车收费等，解决收费道路上的交通拥挤，提高收费站道口的通行能力；以上将成为高速公路信息化发展的主要方向，也是高速公路企业提高服务水平的有效手段。

3.2信息系统要提高在灾害应急处置中的作用

目前的高速公路监控系统还存在许多不足，如：监控系统覆盖范围有限，无法及时了解高速公路全路段和周边环境情况；相邻省份道路通行状况信息没有共享；由于信息系统建设标准不统一，无法与公安、航空、水运系统实现信息实时传递和互通等问题。

因此，高速公路信息系统需要建设一个功能齐全、反应灵敏、运转高效的突发事件应急处理子系统，实现网络通讯、地理信息、应急联动、专题应急和决策支持等功能，充分发挥应急处置中系统的联动性和一致性。并应在整合的基础上建设各级跨系统、跨机构的协作群体，通过标准的规范和信息系统接口统一规划，将高速公路信息系统的数据与公安、消防、急救、交警、防洪、防火、防震、空、公共事业、领导公开电话等领域的各个应急分系统进行有效集成和融合，形成社会应急联动系统，这样在应对突发事件时能够统一指挥调度、协同处理。

3.3信息系统要向现代化立体交通运输体系扩展

为配合国家大交通、大服务方向的贯彻落实，高速公路信息系统应当与时俱进，打破传统行业边界，实现面向立体化交通行业管理对象的整体流程化、立体化管理，体现智能、高效、便捷原则，促进决策模式、管理手段、服务方式的创新以及业务流程的优化。

4结语

今后，新技术、新设备在信息系统领域应用前景非常大，特别是交通信息采集设备、事故事件检测设备、数字化图像传输设备、多途径的信息发布设备以及有利于管理的自动化设备等是目前非常需要的，对提高高速公路的能力、效率和安全性，加强交通需求管理，引导和控制出行方式，尤其是缓解高速公路拥堵难题，具有重要作用。