高速公路监控系统原理及系统功能设计原因分析
2014-04-21李黎朱巍
李黎+朱巍
摘 要 高速公路与普通道路相比具有全封闭、专用性的特点，车辆在高速公路上行驶速度快、流量大，建立高速公路的主要目的是保证道路交通安全、提高交通运行速度、方便广大人民群众。目前，随着我国汽车数量的急剧上升，道路交通安全的压力越来越大，道路拥堵、交通事故时有发生，面对新的挑战，在高速公路上安装公路监控系统成为了当务之急。以通信信息技术、数据传输网络技术、电子显像技术、计算机模型构建系统以及基本通信设备为基础的高速公路监控系统已经开始应用于高速公路管理运行之中，系统能够在安装控制设备的范围内发挥有效的控制作用，及时、准确地监控关键路段，利用高速数据传输工具，掌握道路交通安全情况。高速公路监控系统的广泛应用为我国道路交通安全稳定发展创造了良好条件，为确保人民生命财产安全提供了有力保证。
关键词 高速公路；监控系统；原理；原因
中图分类号：TP277 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）03-0139-02
高速公路监控系统通过路段监视系统获得道路运行信息，根据设定的处理方式作出综合分析判断、并采取针对性措施。系统将决策的结果与控制措施指令通过高速的信息传输设备发布到终端的情报板、路段控制匝道、收费站等。以及时的反应动作保证道路安全畅通。对于实际管理中的延误，快速作出反应，安排专门工作人员到达现场排除影响事件，将延误造成的损失降到最低，全面协调道路监控管理工作。
1 高速公路监控系统原理
在高速公路监控系统中，管理中心系统实时收集管理区域的信息数据，并对数据作出适当的分析处理：检测安全事故威胁性、决定交通管理机制、应急处理功能、资料收集检索、显像系统功能、系统功能运行检测、协调功能配合优化各方资源配置等，为道路畅通运行创造基础条件。系统对高速公路全线进行整合管理、调整管理资源分配，以控制中心为基础调动功能模块有序完成实际工作任务，系统功能结构如下图所示。
系统结构图
数据库服务器：是系统数据管理中心，主要功能有保存信息、建立信息数据库，进行数据传输功能服务、整理整合数据和进行信息数据格式与形式转化。
路段通信模块：是分段道路信息连通器，收集实时路况信息，进行分类上传，将采集数据类型识别完成后，转化为统一形式上传到信息数据库保存。除此之外还负责协调具体指令装置，校对时间确保协调性。
路段监控模块：是指令接受处理系统，负责接受主服务器信息处理完成信息，根据信息内容采取管理措施，选择适应实际情况的管理方案，形成具体的信息情报公示板、变速指令等实时变化命令。也可以作为现场管理人员的控制器，人工输入指令管理可变终端显示管理装置。通过对模块功能地调整，在自动与手动之间灵活转化。
信息管理模块：是信息存储输出器，负责对以原始数据为基础分析产生的管理指令与人工输入的指令进行形式转化，以表格或统计图的形式展示，并提供打印和查询服务。
图形处理模块：是图像收集管理器，负责将采集和处理路况的图像信息，具体为道路通行走向、沿线设施分布、外场和隧道内设备运行情况（检测参数、工作状态）等交通管理要素以图形为主的方式显示在管理监控屏幕上，并实时刷新。
视频监控模块：主要功能对视频切换矩阵主机、大屏幕投影仪的各项功能进行操作和管理，控制收费站视频矩阵控制器对图像进行调度录像。在计算机上提供图形控制方式对相应摄像机进行操作。
隧道监控模块：是隧道内管理控制装置，负责采集隧道内路况信息，并对采集的图像以及参数进行分析，其中包括火灾检测仪器数据变化，隧道内通风、照明、供电设备运行状态，采集信息数据由管理人员确认后调整现场终端命令发布器，工作可以通过自动处理也可以手动输入。
广播模块：在高速公路关键路段定点安装声音播报系统，由监控中心控制信息播报内容，对车辆安全进行提示通报，并保证声音播报系统的运行状态，一旦出现工作故障第一时间通知最近地点维修人员，并进行数据的详细记录。为应付突发状况会在隧道内设置备用播报装置。
紧急电话模块：在公路沿线相隔固定距离点，设置紧急情况通话专线，为道路通行车辆提供紧急救助通道。
2 原因分析
针对高速公路监控系统中的关键功能模块，分析系统功能设计原因。
2.1 系统结构设计
可将应用于高速公路中的监控系统分为两个工作区域：总控制系统工作区与现场数据采集问题处理工作区。总控制系统应设置相应的处理计算机与服务器，以核心计算机网络为基础，建立与道路收费管理系统、道路应急处理系统、信息传输系统等建立拓展延伸网络结构。
2.2 路段通信模块
通信模块是高速公路监控系统发挥作用的基础，必须作为系统建设的重点。道路信息收集的图像数据信息需要通过通信模块上传到中心控制系统，中心对数据的分析处理结果生成指令需要及时发送到终端，均需要畅通的通信通道实现。
2.3 视频监控模块
在高速公路监控系统中，要想全面了解重要路段通行安全情况，仅依靠车辆检测器设备无法获得全面的信息，通过分段显像控制方式可以把现场情况的画面传送到控制中心，使控制管理者能够直观地观测到具体情况，作为交通事件处理的事实依据。因此，视频监控系统是整个系统运行的关键。
2.4 图形处理模块
高速公路运行管理者开展工作的基础就是全面地掌握道路交通实时信息，要实现这一目标就必须建立现代化信息化的图形处理管理系统，给交通管理人员工作提供信息保证。目前的图形处理模块已经能够在控制中心以屏幕现象的方式显示实时路况信息，需要进一步解决的问题是处理速度与图像清晰度。
3 高速公路监控系统工作流程
在固定时段路段信息处理器从数据库中提取采集的图像与数据，整理整合后进行评估，对车流量、天气状况、能见度等关键要素通过多媒体功能作出显示，对于可能出现交通管理危险的情况，自动生成措施指令，通过终端现象设施，及时通知过往车辆，同时通知附件的管理人员加强监控。如果出现突发情况，第一时间作出警报警示，通知监控人员封锁事故路段。
4 总结
发展高速公路监控系统是目前公路交通安全发展的要求，目前我国道路监控系统还处于起步阶段，需要不断进行技术完善，从综合控制、信息采集、警报通告等方面提高处理速度，全面提升系统的应用价值，促进我国高速公路交通安全管理工作的进一步发展。
参考文献
[1]杨哲.京开高速公路监控系统设计与实现[D].天津大学，2010.
[2]庄启成.高速公路监控系统建设分析[J].中国高新技术企业，2009（11）.
[3]金克明，顾汉霆，徐加佳.基于GIS技术的高速公路监控系统应用[J].公路交通技术，2010（04）.endprint
摘 要 高速公路与普通道路相比具有全封闭、专用性的特点，车辆在高速公路上行驶速度快、流量大，建立高速公路的主要目的是保证道路交通安全、提高交通运行速度、方便广大人民群众。目前，随着我国汽车数量的急剧上升，道路交通安全的压力越来越大，道路拥堵、交通事故时有发生，面对新的挑战，在高速公路上安装公路监控系统成为了当务之急。以通信信息技术、数据传输网络技术、电子显像技术、计算机模型构建系统以及基本通信设备为基础的高速公路监控系统已经开始应用于高速公路管理运行之中，系统能够在安装控制设备的范围内发挥有效的控制作用，及时、准确地监控关键路段，利用高速数据传输工具，掌握道路交通安全情况。高速公路监控系统的广泛应用为我国道路交通安全稳定发展创造了良好条件，为确保人民生命财产安全提供了有力保证。
关键词 高速公路；监控系统；原理；原因
中图分类号：TP277 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）03-0139-02
高速公路监控系统通过路段监视系统获得道路运行信息，根据设定的处理方式作出综合分析判断、并采取针对性措施。系统将决策的结果与控制措施指令通过高速的信息传输设备发布到终端的情报板、路段控制匝道、收费站等。以及时的反应动作保证道路安全畅通。对于实际管理中的延误，快速作出反应，安排专门工作人员到达现场排除影响事件，将延误造成的损失降到最低，全面协调道路监控管理工作。
1 高速公路监控系统原理
在高速公路监控系统中，管理中心系统实时收集管理区域的信息数据，并对数据作出适当的分析处理：检测安全事故威胁性、决定交通管理机制、应急处理功能、资料收集检索、显像系统功能、系统功能运行检测、协调功能配合优化各方资源配置等，为道路畅通运行创造基础条件。系统对高速公路全线进行整合管理、调整管理资源分配，以控制中心为基础调动功能模块有序完成实际工作任务，系统功能结构如下图所示。
系统结构图
数据库服务器：是系统数据管理中心，主要功能有保存信息、建立信息数据库，进行数据传输功能服务、整理整合数据和进行信息数据格式与形式转化。
路段通信模块：是分段道路信息连通器，收集实时路况信息，进行分类上传，将采集数据类型识别完成后，转化为统一形式上传到信息数据库保存。除此之外还负责协调具体指令装置，校对时间确保协调性。
路段监控模块：是指令接受处理系统，负责接受主服务器信息处理完成信息，根据信息内容采取管理措施，选择适应实际情况的管理方案，形成具体的信息情报公示板、变速指令等实时变化命令。也可以作为现场管理人员的控制器，人工输入指令管理可变终端显示管理装置。通过对模块功能地调整，在自动与手动之间灵活转化。
信息管理模块：是信息存储输出器，负责对以原始数据为基础分析产生的管理指令与人工输入的指令进行形式转化，以表格或统计图的形式展示，并提供打印和查询服务。
图形处理模块：是图像收集管理器，负责将采集和处理路况的图像信息，具体为道路通行走向、沿线设施分布、外场和隧道内设备运行情况（检测参数、工作状态）等交通管理要素以图形为主的方式显示在管理监控屏幕上，并实时刷新。
视频监控模块：主要功能对视频切换矩阵主机、大屏幕投影仪的各项功能进行操作和管理，控制收费站视频矩阵控制器对图像进行调度录像。在计算机上提供图形控制方式对相应摄像机进行操作。
隧道监控模块：是隧道内管理控制装置，负责采集隧道内路况信息，并对采集的图像以及参数进行分析，其中包括火灾检测仪器数据变化，隧道内通风、照明、供电设备运行状态，采集信息数据由管理人员确认后调整现场终端命令发布器，工作可以通过自动处理也可以手动输入。
广播模块：在高速公路关键路段定点安装声音播报系统，由监控中心控制信息播报内容，对车辆安全进行提示通报，并保证声音播报系统的运行状态，一旦出现工作故障第一时间通知最近地点维修人员，并进行数据的详细记录。为应付突发状况会在隧道内设置备用播报装置。
紧急电话模块：在公路沿线相隔固定距离点，设置紧急情况通话专线，为道路通行车辆提供紧急救助通道。
2 原因分析
针对高速公路监控系统中的关键功能模块，分析系统功能设计原因。
2.1 系统结构设计
可将应用于高速公路中的监控系统分为两个工作区域：总控制系统工作区与现场数据采集问题处理工作区。总控制系统应设置相应的处理计算机与服务器，以核心计算机网络为基础，建立与道路收费管理系统、道路应急处理系统、信息传输系统等建立拓展延伸网络结构。
2.2 路段通信模块
通信模块是高速公路监控系统发挥作用的基础，必须作为系统建设的重点。道路信息收集的图像数据信息需要通过通信模块上传到中心控制系统，中心对数据的分析处理结果生成指令需要及时发送到终端，均需要畅通的通信通道实现。
2.3 视频监控模块
在高速公路监控系统中，要想全面了解重要路段通行安全情况，仅依靠车辆检测器设备无法获得全面的信息，通过分段显像控制方式可以把现场情况的画面传送到控制中心，使控制管理者能够直观地观测到具体情况，作为交通事件处理的事实依据。因此，视频监控系统是整个系统运行的关键。
2.4 图形处理模块
高速公路运行管理者开展工作的基础就是全面地掌握道路交通实时信息，要实现这一目标就必须建立现代化信息化的图形处理管理系统，给交通管理人员工作提供信息保证。目前的图形处理模块已经能够在控制中心以屏幕现象的方式显示实时路况信息，需要进一步解决的问题是处理速度与图像清晰度。
3 高速公路监控系统工作流程
在固定时段路段信息处理器从数据库中提取采集的图像与数据，整理整合后进行评估，对车流量、天气状况、能见度等关键要素通过多媒体功能作出显示，对于可能出现交通管理危险的情况，自动生成措施指令，通过终端现象设施，及时通知过往车辆，同时通知附件的管理人员加强监控。如果出现突发情况，第一时间作出警报警示，通知监控人员封锁事故路段。
4 总结
发展高速公路监控系统是目前公路交通安全发展的要求，目前我国道路监控系统还处于起步阶段，需要不断进行技术完善，从综合控制、信息采集、警报通告等方面提高处理速度，全面提升系统的应用价值，促进我国高速公路交通安全管理工作的进一步发展。
参考文献
[1]杨哲.京开高速公路监控系统设计与实现[D].天津大学，2010.
[2]庄启成.高速公路监控系统建设分析[J].中国高新技术企业，2009（11）.
[3]金克明，顾汉霆，徐加佳.基于GIS技术的高速公路监控系统应用[J].公路交通技术，2010（04）.endprint
摘 要 高速公路与普通道路相比具有全封闭、专用性的特点，车辆在高速公路上行驶速度快、流量大，建立高速公路的主要目的是保证道路交通安全、提高交通运行速度、方便广大人民群众。目前，随着我国汽车数量的急剧上升，道路交通安全的压力越来越大，道路拥堵、交通事故时有发生，面对新的挑战，在高速公路上安装公路监控系统成为了当务之急。以通信信息技术、数据传输网络技术、电子显像技术、计算机模型构建系统以及基本通信设备为基础的高速公路监控系统已经开始应用于高速公路管理运行之中，系统能够在安装控制设备的范围内发挥有效的控制作用，及时、准确地监控关键路段，利用高速数据传输工具，掌握道路交通安全情况。高速公路监控系统的广泛应用为我国道路交通安全稳定发展创造了良好条件，为确保人民生命财产安全提供了有力保证。
关键词 高速公路；监控系统；原理；原因
中图分类号：TP277 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）03-0139-02
高速公路监控系统通过路段监视系统获得道路运行信息，根据设定的处理方式作出综合分析判断、并采取针对性措施。系统将决策的结果与控制措施指令通过高速的信息传输设备发布到终端的情报板、路段控制匝道、收费站等。以及时的反应动作保证道路安全畅通。对于实际管理中的延误，快速作出反应，安排专门工作人员到达现场排除影响事件，将延误造成的损失降到最低，全面协调道路监控管理工作。
1 高速公路监控系统原理
在高速公路监控系统中，管理中心系统实时收集管理区域的信息数据，并对数据作出适当的分析处理：检测安全事故威胁性、决定交通管理机制、应急处理功能、资料收集检索、显像系统功能、系统功能运行检测、协调功能配合优化各方资源配置等，为道路畅通运行创造基础条件。系统对高速公路全线进行整合管理、调整管理资源分配，以控制中心为基础调动功能模块有序完成实际工作任务，系统功能结构如下图所示。
系统结构图
数据库服务器：是系统数据管理中心，主要功能有保存信息、建立信息数据库，进行数据传输功能服务、整理整合数据和进行信息数据格式与形式转化。
路段通信模块：是分段道路信息连通器，收集实时路况信息，进行分类上传，将采集数据类型识别完成后，转化为统一形式上传到信息数据库保存。除此之外还负责协调具体指令装置，校对时间确保协调性。
路段监控模块：是指令接受处理系统，负责接受主服务器信息处理完成信息，根据信息内容采取管理措施，选择适应实际情况的管理方案，形成具体的信息情报公示板、变速指令等实时变化命令。也可以作为现场管理人员的控制器，人工输入指令管理可变终端显示管理装置。通过对模块功能地调整，在自动与手动之间灵活转化。
信息管理模块：是信息存储输出器，负责对以原始数据为基础分析产生的管理指令与人工输入的指令进行形式转化，以表格或统计图的形式展示，并提供打印和查询服务。
图形处理模块：是图像收集管理器，负责将采集和处理路况的图像信息，具体为道路通行走向、沿线设施分布、外场和隧道内设备运行情况（检测参数、工作状态）等交通管理要素以图形为主的方式显示在管理监控屏幕上，并实时刷新。
视频监控模块：主要功能对视频切换矩阵主机、大屏幕投影仪的各项功能进行操作和管理，控制收费站视频矩阵控制器对图像进行调度录像。在计算机上提供图形控制方式对相应摄像机进行操作。
隧道监控模块：是隧道内管理控制装置，负责采集隧道内路况信息，并对采集的图像以及参数进行分析，其中包括火灾检测仪器数据变化，隧道内通风、照明、供电设备运行状态，采集信息数据由管理人员确认后调整现场终端命令发布器，工作可以通过自动处理也可以手动输入。
广播模块：在高速公路关键路段定点安装声音播报系统，由监控中心控制信息播报内容，对车辆安全进行提示通报，并保证声音播报系统的运行状态，一旦出现工作故障第一时间通知最近地点维修人员，并进行数据的详细记录。为应付突发状况会在隧道内设置备用播报装置。
紧急电话模块：在公路沿线相隔固定距离点，设置紧急情况通话专线，为道路通行车辆提供紧急救助通道。
2 原因分析
针对高速公路监控系统中的关键功能模块，分析系统功能设计原因。
2.1 系统结构设计
可将应用于高速公路中的监控系统分为两个工作区域：总控制系统工作区与现场数据采集问题处理工作区。总控制系统应设置相应的处理计算机与服务器，以核心计算机网络为基础，建立与道路收费管理系统、道路应急处理系统、信息传输系统等建立拓展延伸网络结构。
2.2 路段通信模块
通信模块是高速公路监控系统发挥作用的基础，必须作为系统建设的重点。道路信息收集的图像数据信息需要通过通信模块上传到中心控制系统，中心对数据的分析处理结果生成指令需要及时发送到终端，均需要畅通的通信通道实现。
2.3 视频监控模块
在高速公路监控系统中，要想全面了解重要路段通行安全情况，仅依靠车辆检测器设备无法获得全面的信息，通过分段显像控制方式可以把现场情况的画面传送到控制中心，使控制管理者能够直观地观测到具体情况，作为交通事件处理的事实依据。因此，视频监控系统是整个系统运行的关键。
2.4 图形处理模块
高速公路运行管理者开展工作的基础就是全面地掌握道路交通实时信息，要实现这一目标就必须建立现代化信息化的图形处理管理系统，给交通管理人员工作提供信息保证。目前的图形处理模块已经能够在控制中心以屏幕现象的方式显示实时路况信息，需要进一步解决的问题是处理速度与图像清晰度。
3 高速公路监控系统工作流程
在固定时段路段信息处理器从数据库中提取采集的图像与数据，整理整合后进行评估，对车流量、天气状况、能见度等关键要素通过多媒体功能作出显示，对于可能出现交通管理危险的情况，自动生成措施指令，通过终端现象设施，及时通知过往车辆，同时通知附件的管理人员加强监控。如果出现突发情况，第一时间作出警报警示，通知监控人员封锁事故路段。
4 总结
发展高速公路监控系统是目前公路交通安全发展的要求，目前我国道路监控系统还处于起步阶段，需要不断进行技术完善，从综合控制、信息采集、警报通告等方面提高处理速度，全面提升系统的应用价值，促进我国高速公路交通安全管理工作的进一步发展。
参考文献
[1]杨哲.京开高速公路监控系统设计与实现[D].天津大学，2010.
[2]庄启成.高速公路监控系统建设分析[J].中国高新技术企业，2009（11）.
[3]金克明，顾汉霆，徐加佳.基于GIS技术的高速公路监控系统应用[J].公路交通技术，2010（04）.endprint
