高速公路监控系统建设研究

2018-11-16王杜斌

智能城市 2018年19期

王杜斌

中设设计集团股份有限公司，江苏南京 210014

在国内交通运输业迅猛发展的背景下，高速公路的便捷性、舒适性以及效率性等为人们提供了巨大便利，但是随着车流量的持续增加，极大地增加了交通安全事故发生概率，给新时期国内高速公路的发展带来不利的影响。为了有效解决上述问题，强化高速公路监控系统设计刻不容缓，如何才能有效设计高速公路监控系统具有重要意义。

1 高速公路监控系统设计概述

1.1 设计目标

监控系统是高速公路机电系统的重要组成部分。借助各类检测与显示装置等监控系统设备，通过全面、准确地收集、整理和分析高速公路沿线设置，能够预告前方高速公路路段各种类型交通信息，可以对高速公路交通运行情况进行管控。在实际的高速公路中，监控系统主要是结合天气情况、地形情况、道路线形以及车流时空分布情况等，将摄像机合理地布置于公路的路网上，以此来精准地计算高速公路交通运行数据。通过检测仪器采集的数据传输到监控系统管理中心，结合分析结果来对汽车故障、交通安全事故以及天气异常等所造成的交通堵塞或拥挤问题，使交通管理单位结合该系统的实际运行情况，采取相应的策略对交通资源进行合理地分配、引导和控制，从而可以起到降低交通事故发生率，提升高速公路交通运行可靠性与安全性的作用。

1.2 设计原则

为了确保高速公路监控系统设计的质量，需要先明确设计的基本原则，具体表现如下：其一，先进性与实用性并存原则。在监控系统设计期间，要综合考虑当前国内外关于交通监控系统设计的最新技术以及设备，提高相关系统设备的先进性。同时也要考虑监控系统的经济因素，力求在满足系统功能性等设计需求的基础上，节省系统设计总成本，提升系统建设的经济价值。其二，安全性原则。在选择监控系统设备期间，尽量选择高质量、高性能的设备，以便保证系统运行的安全性。其三，协调性原则。在设计某路段监控系统的时候，要考虑其同其他已建或待建路段监控系统之间配合的协调性，最大程度提升高速公路监控系统的监控水平，确保区域路网监控的有效性。其四，系统性原则。要基于整个区域范围内的高速公路路网，从整体上设计监控系统，确保系统设计环节及内容的全面性，避免各路段监控系统出现冲突等异常问题，增强监控系统应用可靠性。其五，可扩充性原则。除了满足当下高速公路监控需求外，还要考虑未来车流量增加的需求，尽可能地选择一些开放性和兼容性比较强的监控设备，确保所设计监控系统具有可扩充和升级的作用。其六，便捷性原则。要确保所设计监控系统具有良好的人机交互界面，以便便捷操作与维护。比如，在监控系统设计中，可以以模块化设计方式为主。

2 高速公路监控系统的设计应用

2.1 系统功能需求

监控系统是我国道路管理单位了解区域范围内各路段以及隧道内设备运行情况、交通运行情况以及环境状况等的重要路径。根据监控功能及目标的不同，可以将监控系统的功能需求以及基本功能划分成数据采集、视频监控等几个部分，详见图1。

图1 高速公路监控系统基本功能及需求

2.2 系统架构组成

高速公路监控系统主要是通过对高速公路信息以及相关数据进行采集、发布和控制，以此来制定高速公路交通运行管控方案，有助于解决交通拥堵等事故。从系统架构组成角度来讲，监控系统主要包括监控中心、通信传输、信息采集以及发布等几个子系统所构成。从功能结构角度来讲，高速公路监控系统结构简图如图2所示，具体主要包括交通监控子系统、隧道照明控制子系统/通风控制子系统、火灾自动报警子系统、有线广播子系统、紧急电话子系统和闭路电视监视子系统这7个子系统。

图2 高速公路监控系统结构简图

从系统层次角度来讲，当前我国高速公路监控系统主要采用的架构形式为三级监控管理架构，即由基层监控单元、路段监控中心以及省级中心所构成，其中，基层监控单元主要涉及到隧道管理站、桥梁管理站和外场设施监控管理站，具体设计中需要综合考虑管理人员生活方式、隧道长度以及分布特征等因素；路段监控中心设计中需要综合考虑高速公路的长度以及道路特征，结合投资主体以及路段建设管理模式进行科学设计；监控中心则主要是对全省高速公路网的运行情况进行全面监控和管理，具体是由计算机、信息发布、信息显示以及网络管理等子系统所构成，共同构成了高速公路监控系统。

2.3 系统模块设计

根据高速公路监控目标的不同，可以将监控系统划分成不同的系统子模块，常见的系统设计模块主要包括如下几种类型：

（1）数据采集模块。就是借助视频摄像机对相关的交通运行参数进行检测，如汽车车速、道路占有率、车流量以及车辆间距等均是常见的测量参数。通过借助该数据采集模块的应用，可以获得必要的交通运行参数，为出行时间、事故监测以及超速检测等提供必要的数据支持。

（2）数据传输模块。主要是要将所监测到的各种数据，及时传输到监控系统控制中心中，借此来确保监控系统有序运行。在以往的系统运行中，主要按照点对点模拟图像的模式监控高速公路图像。随着科学技术的发展，传统的数据传输模式逐步被数字矩阵以及数字节点式的数据传输方式所取代，进一步提高了数据传输的可靠性与稳定性。

（3）视频监控模块。该模块是高速公路监控系统中的核心模块，相关监控视频信息是实现监控功能以及指导高速公路运行的重要依据。首先，通过该系统模块的应用，可以全天监控高速公路的车流量以及道路运行情况，有助于高速公路路面信息的实时反馈，从而提升交通管理的便捷性。其次，在高速公路发生交通事故后，可以借助存储视频监控录像或图片等信息，为交通安全事故责任的判定提供必要的依据。最后，通过借助该模块和车辆检测设备之间的有效结合与匹配，可以实时监控高速公路上汽车的运行速度等实际情况，有助于规避重大安全事故。此外，合理应用视频监控模块，还可以有效控制视频切换矩阵主机和大屏幕投影仪。在一般的监控系统设计中，相应的视频监控模块主要包括视频摄像设备、摄像机底座、电缆、光线、视频投射机和切换矩阵等所构成，是确保相关监控功能得以有序实施的重要保障。

（4）突发事件检测模块。主要是对高速公路运行过程中的车祸等突发事故进行实时检测，一旦发生突发事故后，需要及时通过报警与通知相关人员，并做好相应事件的记录工作，使得高速公路管理单位或部门对交通运行中所出现的各种异常交通情况进行实时掌控，有助于他们快速做出反应，最大程度降低突发交通事件对道路交通的影响，极大地增强了监控系统的应用质量。