对高速公路机电监控系统的设计的相关分析

2018-11-21徐琼

建材与装饰 2018年44期

徐琼

（嘉兴市申嘉湖高速公路投资开发有限公司浙江嘉兴 314000）

前言

高速公路机电监控系统主要负责高速公路全线交通流量、交通状况、环境气象、设施运行状态的监测，交通流、交通环境为系统的主要监测对象，且同时具备监视监测和控制两大功能，而为了保证高速公路机电监控系统最大化发挥自身效用，正是本文围绕高速公路机电监控系统设计开展具体研究的原因所在。

1 高速公路机电监控系统结构与需求分析

1.1 基本结构

高速公路机电监控系统一般由八大子系统组成，包括总中心监控设施、分中心监控设施、气象检测系统、车辆检测系统、交通诱导标志、信息发布系统、安全报警系统、闭路电视监控，整个系统也可以分为硬件部分与软件部分，其中硬件部分包括闭路电视设备、信息显示设备、信息采集设备、存储办公设备、网络安全设备，而软件系统则包括信息安全软件、数据库软件、信息发布软件、信息采集软件、车道监控软件，由此高速公路机电监控系统便能够较好保障高速公路行车安全与道路的通畅，交通诱导与控制工作的高质量开展也能够由此实现[1]。

而按照设备进行分类，高速公路机电监控系统还可以分为办公存储设备、信息显示设备、信息安全设备、闭路电视系统、信息采集子系统，其中信息采集子系统能够通过超声波、红外、微波、视频、地磁、线圈车辆检测器等检测设备实现道路交通状态信息的采集，同时还能够应用气象检测仪等设备实现气象环境等信息采集，交通控制策略的制定由此即可获得有力支持；而信息显示设备则主要包括可变限速标志、地图板、可变情报板，示交通诱导信息属于这类设备的主要功能；闭路电视系统则主要由光端机、网络视频编/解码器、视频矩阵主机、视频分配器、摄像机设备、监视器组成，这类设备主要负责高速公路特殊构造物交通状况的监视，如隧道、桥梁、沿线等[2]。

1.2 需求分析

对于高速公路机电监控系统的设计来说，系统的需求必须得到重视，考虑到高速公路机电监控需要结合实时采集的各种监控信息得出交通控制策略，这就使得其需要得到高精度的检测器支持，因此系统的设计必须保证各种监控设施的准确性，提升监控设施的检测精度与覆盖率、保证检测器布设密度合理、节约成本，便属于系统设计的主要需求。

2 高速公路机电监控系统的具体设计

2.1 基本设计

为提升研究的实践价值，选择了某地浙江申嘉湖高速公路S12路段的机电监控系统设计作为研究对象，而为了满足浙江申嘉湖高速公路S12路段的服务水平和技术指标，系统以A级进行设计。在具体设计中，高速公路机电监控系统被分为外场设备和路段监控中心两级结构，其中外场设备包括设置在互通立交区的可变信息标志、全方位摄像机、微波车辆检测器，设置在重点区域（交通量大路段、大桥、服务区）的全方位摄像机，设置在可能出现暴雨、浓雾路段与大桥的能见度及路面状态检测器，设置在服务区内的路况信息发布标志，以及按照1km左右密度设置的视频事件检测摄像机与全方位摄像机。监控中心则由闭路电视监视系统、计算机系统、LED大屏显控系统、视频事件监测系统、信息安全系统、附属设施组成。在传输方式的选择中，设计选择了点对点方式连接工业以太网交换机与收费站视频传输交换机、再利用以太网电路汇总至监控中心核心路由交换机的方式，由此即可避免某个点发生故障影响整个系统的正常运行[3]。

2.2 设计要点

2.2.1 路网运行状况全面可视化

为最大化高速公路机电监控系统效用发挥，设计实现了路网运行状况全面可视化，而由于视频检测器相较于微波检测器在准确度、信息量方面具备显著优势，因此设计优先采用了视频检测器作为检测器，共采用闭路电视摄像机32套、微波车辆检测器9套。同时，设计还实现了关键节点摄像机的全面接入监控视频网络，并重点加强了易拥塞、事故黑点路段的视频监控，主要包括大流量路段、大曲率路段、桥梁、短隧道、长隧道，其中图1为大流量路段车检器布设示意图，图2为大曲率路段的车检器布设示意图，由此即可更深入了解整个系统的设计。值得注意的是，浙江申嘉湖高速公路S12段的机电监控系统设计还在视频监控范围扩展领域投入了大量精力，因此系统的监控范围适当延伸至收费站外，主要包括大中城市交叉口、收费广场外、连接线，通过每个收费广场增加的2台闭路电视摄像机，高速公路内外综合联动机制的探索奠定了坚实的基础。

图1 大流量路段车检器布设示意图

图2 大曲率路段的车检器布设示意图

2.2.2 交通状态可控化

在浙江申嘉湖高速公路S12段的机电监控系统设计中，交通状态可控化属于设计的重要目标，而为了实现该目标，设计人员完善了高速公路重要节点的信息发布设施布设，同时还增加了大量图形交通诱导屏，因此整个系统使用的F型可变情报板、服务区信息发布标志、门架式可变信息标志分别为15块、10套、7块，由此浙江申嘉湖高速公路S12段的交通状态可控化水平大幅提升。

2.3 新技术工艺应用

浙江申嘉湖高速公路S12段的机电监控系统设计中应用了一系列新技术工艺，包括高清摄像机、钢塑管材料的保护管、双平面传送网技术，其中高清摄像机采用了H.264的编码标准，拥有1080P的分辨率，并提供标准以太网输出接口，这就为系统所需的大范围联网监控提供了有力支持；钢塑管材料的保护管则主要用于穿线管、分歧管道、路侧管道，通过替代传统的镀锌钢管，其内壁光滑、耐化学腐蚀、无污染、不积垢、流体阻力小等优点得以较好服务于系统建设；双平面传送网技术可较好用于构建高效、统一的多业务传送平台，TDM和分组业务也能够在单ASIC芯片支持下得以实现，PTN平面负责传输质量要求不高业务，而SDH平面则负责传输质量要求较高业务，由此数据、图像、语音的高效接入得以实现，设备带宽升级成本降低、综合业务的承载满足均使得系统得以更好服务于浙江申嘉湖高速公路S12段。

2.4 深化设计路径

为响应“智慧高速”发展趋势，浙江申嘉湖高速公路S12段的机电监控系统设计还计划通过手机信令获取实时交通数据、综合利用营运车辆GPS数据提高交通环境检测技术准确性，同时与商业导航平台共享交通数据，即可进一步提升系统的综合应用价值。其中，手机信令获取需要与移动通信运营商建立战略合作伙伴关系，由此即可实时获得与路网运行状态相关的信息，系统的异常预警功能、交通管理和出行的实时数据提供功能综合水平可实现大幅提升；综合利用营运车辆GPS数据需要结合国家道路安全运输要求，同时还需要建立专业的预测预警体制；与商业导航平台共享交通数据需要得到合作共赢机制的支持，由于百度、高德等商业导航平台拥有极大的用户群，且很多时候平台在路况信息提供的准确性、及时性方面超过了级交通管理单位所掌握和提供的信息，因此机电监控系统设计还应探索与商业平台合作机制，以此充分发挥双方优势，即可为机电监控系统的进一步发展提供有力支持。