湖南高速公路监控系统存在的问题及改进策略分析

廖华金

摘 要 高速公路监控系统是智能运输的一部分，监控系统主要包括闭路电视、事件检测、网络广播、数据传输、图像存储、监控软件等。监控系统的完好设置在很大程度上能解决交通拥堵、安全事故频发以及收费的堵漏增收等问题。本文概述了当前我省高速公路监控系统存在的问题，并为如何使监控系统达到实用高效而提出了相应的优化改进策略。

关键词 高速公路 监控系统 问题 优化策略

随着社会的进步，经济的快速发展，湖南省交通建设发展也呈现出“井喷”状态，交通网络四通八达，百姓出行更加方便。据相关部门统计显示，到目前为止，湖南省高速公路通车里程已高达5500公里，形成了以长沙为中心的高速经济圈。与此同时，相关交通网络也已覆盖全省交通体系的“神经末梢”，交通出行环境也呈现日渐完善的趋势。监控系统是高速公路正常运营的保障，是实现高速公路舒适、安全、高速等功能的保证，而高速公路运营的管理水平、管理模式、管理体系又对监控系统的充分发挥有直接的影响，所以两者相辅相成。但是现已建成的高速公路由于经费以及规划等原因，从一开始就拥有完善的监控系统的很少。然而随着交通安全问题的日益严重，高速公路监控系统的重要性也日益凸显，本文从管理运营的角度，对当前我省监控系统中存在的问题进行了详细分析，并提出了改进和优化方案，希望能使监控系统得到进一步完善。

1高速公路监控系统的重要性

高速公路机电系统主要有监控系统、收费系统和通信系统三大系统组成，其中收费系统主要是对道路使用者根据一定的费率征收通行费，以收回道路建设的投资；而通信系统主要是为收费系统和监控系统提供信息传输的设备；而监控系统是高速公路交通三大系统的核心，是实现高速公路安全、高效运行的重要手段，对高速公路网实现实时监控和交通控制能起到关键性作用。可通过对采集的信息进行实时分析、处理和预测，采取有效的交通控制手段，预防可能发生的交通事件，及时掌握道路上现场状况，从而能够适时实施有针对性的交通管理工作。同时高速公路全程监控系统也是辅助高速公路养护、逃避收费的直接方式，其不仅能够在一定程度上保证道路的通畅和交通的安全，同时能提高高速公路运营服务质量，保证人们出行的安全。

2 我省高速公路监控系统当前存在的问题

2.1 使用的低效性

收费、通信、监控三大系统共同构成了高速公路的机电系统，收费系统与收费运营工作紧密相连，所以一直以来都是投入的重心。但目前监控系统中有不建不行，建了无用的状态，由于设备可靠性以及本身设计的缺陷等问题，造成了“有监无控”、监控分家的尴尬局面，无法起到调控交通的目的。如已经开通的高速公路项目中有很多路段的视频传输对收费图像采用了MPEG-2的数字化编码标准，而2012年按规范要求，需采用ITU-TH.264数字化编码方式，进而造成我省编码不统一，而导致出现两种制式的视频系统，出现二次编解码的现象，不仅促使图像质量受到损失，同时也极大浪费时间和财力、物力。

2.2建设的盲目性

当前，无论是建设与设计，我国的高速公路监控系统均没有统一的规范和标准，研究时也缺乏广度和深度，所以很多监控系统的功能设计和规模都有一定的盲目性。一方面，设施系统建设用途小，且投资大，尤其是对一些交通流量小的高速公路，这种情况最明显。另一方面，受资金短缺以及对该系统认识不足而导致功能设计不健全，无法起到本应有的作用。据有关研究调查表明，云台加枪机、球机等常用监控设备在能见度较好的情况下，有效视距最大值大约能够达到800m，而监控设备若以1000m的间隔密度进行布局的情况下，在交叉路段、地址险要路段和事故多发路段存在较多的盲区，而在路况较好的低端则存在资源闲置的现象。

2.3 监控信息及数据处理能力不足

高速公路监控系统时时刻刻都在进行信息、数据采集，若这些数据和信息能够得到充分的挖掘和利用，不仅能够促使高速公路监控系统功能发挥最大化，同时对提高高速公路的服务内容以及运行管理的决策，保证高速公路的通畅性，降低事故发生率也起到积极的作用。但是当前高速公路监控系统所采集的信息和数据仅能做到简单的加工处理，而对于数据的深层次的处理和利用较少。比如，如果能够及时充分运用当前数据，并结合数据处理技术和天气状况能够有效预测出下一时段事故易发路段和天气异常路段，并能够通过信息发布系统将相关内容及时告知司乘人员，以达到降低事故发生率，提高道路通行能力，同时对相关部门制定应急预案和相关管理工作也具有积极的作用。

3优化策略分析

3.1 明确高速公路监控系统的功能

高速公路监控系统的功能主要包括以下几个方面：（1）依靠外场设备，准确收集气象、交通流以及各种警报数据；（2）系统通过有效的交通事件检算方法以及收集到的数据，可自动实时检测事件的发生；（3）监控系统的用户是该监控的直接和间接使用者，包括操作人员、管理人员、软件调试人员以及维修人员。系统能方便用户对外场信息以及显示设备进行分类和编组，对报警功能进行清除和设置；（4）系统可带有外部输入接口，能及时接收到收费系统数据和紧急电话；（5）向信息中心传输数据。

3.2 提高高速公路监控系统管理效率的策略

（1）加强重点路段的全程实时监控。随着社会经济的发展，高速公路车流量逐年增加，如果一旦发生交通异常，若不能及时处理，不仅会造成交通瘫痪、交通事故的发生，同时也将会对社会带来极大的经济损失。基于此，在高速公路监控系统管理以及规划中，应加强对重点路段的监控，同时还应做好相应的管理工作，增强管理部门对道路状况、交通状况以及气象状况的感知能力以及处理能力。但是在重点路段全程实时监控中，为了避免建设的盲目性以及使用的低效性，在建设过程中应根据高速公路的实际情况以及现有监控设备的使用情况进行分析，然后在投资成本和使用效益兼顾的情况下，采取最佳的建设方案和改善措施，从而达到最优的安全经济效益。比如在摄像机选型中，对于重点监控地段可采用高清红外夜视摄像机和变焦红外双波段热成像摄像机，而对于非重点路段则应采用标清红外夜视摄像机，其中高清红外夜视摄像机可以提高视频道路监控的效果，而变焦红外双波段热成像摄像机则可以有效弥补由于夜晚受大灯强光照射、雨天、雾天等情况下导致的监控视频画面效果不足等现象。

（2）提高监控信息及数据处理利用率。由于高速公路总量的日益增多，监控系统处理的数据也日益冗杂繁多，有时甚至需要用户编辑过的命令、视频监控数据等，这些均给监控数据库的稳定性以及强壮性提出了更高的要求。因此，这就要求高速公路路政部门、运输部门以及公安部门等部门与部门之间应加强沟通、协调配合，同时各个部门之间还应该构建综合信息平台，从新增车辆注册登记、道路运输证配发以及车辆定期检查等信息资源均应实现共享，从而实现部门联动机制和联合监管，最终实现运输车辆无论在线与否的监管过程全覆盖，充分体现“车子一动，监督受控”的全动态监管。实时、动态是高速公路交通系统的特点，在路上行驶车辆的速度与交通事故、气象、道路通行情况等众多因素的影响，所以交通数据库模型的主题是确定交通事故和交通信息。交通事故的主题包含事故发生的时间，发生的路段，以及事故段的交通情况，事故的危害等级，诱导信息，气象状况等属性信息。交通信息主题包含气象状况，道路的占有率，路段的平均速度以及特定信息等属性信息。由此可见，充分运用监控信息和相关数据尤为重要，比如可以将上一路段的交通情况（交通堵塞、交通事故等路况信息和气象信息）在所有互通立交出口、入口前设置可变情报板充分显示前方道路及相邻路网的信息，同时也应该将所有检测信息上传到路段监控中心，从而实现对交通事件实时监管以及交通参数的储存。

4 数据库的优化设计

4.1 总体设计

由于高速公路总量的日益增多，监控系统处理的数据也日益冗杂繁多，有时甚至需要用户编辑过的命令、视频监控数据等，这些均给监控数据库的稳定性以及强壮性提出了更高的要求。基于此，本研究在数据库的优化设计中采用了数据仓库技术。

数据仓库技术以传统数据库为基础，吸取了传统数据库的优点，并弥补其在数据分析能力等方面的不足，具有强大的大规模数据分析能力。所以，数据仓库是随时间变化、集成的、面向主题的，用于决策支持的稳定数据系统。数据仓库模型的设计能够满足物理数据、逻辑数据以及概念数据三级模型，且三者之间联系紧密，概念数据模型是由现实世界到主观设计思路的映射，逻辑数据模型是从主观到客观模型的映射，物理数据模型直接是由模型到物理现实的映射，详见图1。

4.2 概念模型的设计

该设计的主要作用是决定数据库的主题和各主题之间的关系。设计之初需完成选取主题、界定系统边界和确定各主题之间的关系等一系列工作。在高速公路监控系统中，需要从监控子系统中，将人工输入数据、交通事故数据、气象数据以及交通流数据提取出来，并建立数据库模型概念，确定主题和主体之间的相互关系。实时、动态是高速公路交通系统的特点，在路上行驶车辆的速度与交通事故、气象、道路通行情况等众多因素的影响，所以交通数据库模型的主要主题是确定交通事故和交通信息。交通事故的主题包含事故发生的时间，发生的路段，以及事故段的交通情况，事故的危害等级，诱导信息，气象状况等属性信息。交通信息主题包含气象状况，道路的占有率，路段的平均速度以及特定信息等属性信息。根据以上信息可设计数据库E-R模型，如图2所示。

4.3 逻辑模型设计

逻辑模型是使用者和开发者进行交流和沟通的桥梁，三级模型之间有相互的依赖关系，在设计时能以概念模型的设计为基础深化构造出逻辑模型。逻辑模型的主要设计内容：分析和确定主题以及数据的粒度；定义关系模型；增加导出字段；详细数据分割策略；定义记录系统。

（1）分析和确定主题。主题的确定和深入的分析至关重要，只有做好了这一步才能制定出实际可行的设计策略。（2）数据粒度的确定。粒度是指数据单位在数据细化程度上的级别。粒度级别越小，细化程度越高。所以粒度的设计直接影响到数据库查询问题的类型，在国际上，不同数量级粒度策略使用的相应理论已经比较成熟，在设计时能为我们提供有用的指导。（3）定义关系模型。在概念模型中，我们将交通信息作为分析主题，并在模式划分中形成了表，确定了它们之间的关系。因交通信息量大，字段多为了避免影响访问效率，可以通过公共键码的设计来将所有表联系起来，构成一个完整的主题。（4）增加导出字段。按照初始数据进行汇总而生成的数据就是导出字段。以一个双向八个车道的高速公路为例，1-4车道可以定义为上行车道，5～8为下行车道。此时监控系统的交通数据就会以车道为单位进行收集，数据库则以行车方向为主进行分析。（5）数据分割策略的确定。把理论上统一的数据分割成小的能独立管理的物理单元，就可以达到使数据处理提高的目的。（6）定义记录系统。该系统可以能够表明数据关系表的某个字段是从哪个业务、哪张表中的哪个字段中来的。

本文以高速公路现实运行中的需求及现状为出发点，分析了当前我省监控系统中存在的问题，并提出了一些优化管理策略，这样才能达到准确预防问题，快速解决事故的目的。综上所述，要想使高速公路监控系统有长足的进步，还需要不断吸收国外先进的技术，加强监控系统的管理，从使用者的角度出发，结合运营需要进行深入研究，以进一步完善湖南省高速公路体系的整体功能，从而使高速公路监控系统成为人民群众出行不可或缺的伙伴。

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