公路隧道监控系统的智能化应用

魏永俊

摘 要：公路隧道智能监控系统能够帮助管理人员对隧道内的车辆流量和交通情况进行实时监测管理，智能的监控系统可以自行隧道内的异常状况，并在发生异常状况后触发警报，以此保障公路隧道内的交通行驶安全通畅。为了进一步提高高速公路的隧道管理、监控和异常事故处理能力，文中分析了典型案例，并对数据进行了统计处理，从监控系统的实际应用谈起，对现有高速公路隧道智能监控系统的组成和功能进行了分析评价，发现其中的问题与不足，以供参考。

关键词：公路隧道;交通安全;监控系统;智能应用

中图分类号：U459.2 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2019）06-0107-02

公路建設工程中，隧道是一段公路的重要地段，对公路的承载能力、车辆运输速度与车辆交通安全等问题起着决定性作用。高速公路上的隧道建设往往有较长的长度，横截面积有限，加上空间范围小、光线暗淡，大部分区域处于密闭状态，整体呈现出狭长、闭塞的形态特点。且特殊地形中大量出现隧道，道路环境复杂曲折，稍有疏忽就会引发事故，比如常见的火灾、滚石、泥石流、塌方、电路不通等，附近人员的疏散和救援人员的到达都很困难，常常导致交通停滞，或者更严重的车辆人员伤害损失，严重威胁高速通行和道路出行的安全性。为预防和及时处理意外事故，相关部门要重视高速公路隧道交通情况的管理监控，要实时、完整的监督隧道内行车情况，避免意外发生和事故危害的扩大，解决安全威胁，实现高速公路的安全同行与生产运输，各部门对高速公路的管理意识和防范能力也要尽早提升。

1 高速公路智能监控系统的实际意义与应用优势

高速公路的隧道机电工程建设时，监控系统是其主要构成之一。监控系统与隧道中的通风系统、消防系统、供电配电系统和照明系统通过特定的软件组态连接起来，协同作用构成了隧道交通的后台管控系统，实现各方面的功能联动。在高速公路的隧道内部，每相隔150米就会设立一个监控网点，如果是用于人行车行的横洞，还会在隧道的出口或入口处设置快球云台，实时动态的监控隧道内每个时刻的车流量、气候状况和道路情况，并把检测到的交通信息和行驶状况传送回隧道监控管理中心与监控管理中心的监视器、大显示屏相连，直接显示监控到的图像数据。工作人员根据显示出的图像数据和系统运行状况来整理提取出需要的特征数值，针对可能的问题预先准备好对应措施，调整车流量，防止因为处理事故引起交通阻塞问题。如果隧道内有意外事故发生，智能监控系统就可以及时检测，触发警报并把信号回传给管理中心。管理人员收到信号警报后立即安排处理，并通过信息网络向其他部门和车辆驾驶人员发布事故信息，避免信息不通引起事故再次发生堵塞交通。同时隧道内的监控系统能够智能化的分析检测到的录像数据，为交通取证提供便捷。并且智能监控系统的工作模式不同于人类，可以实现24小时无休，实时准确完整的监控交通路况，也不会受到高寒、高温等天气作用。

2 高速公路隧道智能监控系统的功能作用

对高速公路隧道中智能监控系统的功能进行分析，归纳如下：

（1）可以监控隧道内车辆行驶情况和可能遇到的交通事故，提升管理部门的应急能力和预见能力，减少意外事件、偶发状况、车辆事故和恶劣天气对公路隧道运行带来的不良影响。

（2）帮助提升公路隧道的车辆通行量，降低拥挤事故的发生几率，减少公路运行维护的成本投入，也提升有关部门的交通运行收益。

（3）智能监控系统可以向道路上正常行驶的车辆驾驶和乘车人员提供前方道路的状况信息，为乘车人的人身财产安全多加一层防护。如果发生意外事故，管理人员也会在很短时间内的到信息，安排救援处理，节省事故的反馈处理时间。

（4）隧道智能监控可以帮助管理部门监控当地和远距离地区的隧道运行情况，大大节约了人力投入和控制成本，也降低了操作管理的困难程度，提升了监控的质量和效率，为社会经济的效益发展谋求福利。

3 高速公路隧道智能监控系统应用现状与常见问题

3.1 高速公路隧道智能监控系统的结构组成

高速公路隧道部分的工程建设十分复杂，后期运营也要投入较多的成本，是高速公路整体管理控制中的重点路段。当前高速公路建设的目标是实现意外事故灾害的快速处理和预防、事故发生及时救助、事故信息及时同步等。高速公路隧道的监控系统一般按功能分配划分为以下几部分：消防自动检测报警、隧道内照明供电控制、、通风控制、交通控制、闭路电视监控和有线广播系统，这些小的系统与系统之间互相独立，但都要依靠后台总体控制系统相连接，实现功能上的联动互补。通过信息网络连接起控制站点和监控路段，使上述小的系统联动功能能够完成运作，从而实现工作人员在控制管理中心就能对当地或者远距离的隧道交通进行监控。

3.2 高速公路隧道智能监控系统应用中的常见问题

（1）隧道智能监控系统应用现状。隧道中的智能监控系统是整个高速公路视频网络监控的一部分，经历过了点对点传输图像的光端设备、级联型光端设备和光的传输平台建设等技术变革。当前我国的公路交通已经完成在完成与未完成公路隧道上的智能监控系统部署，数据的传输也数字形式的压缩与非压缩形式交由平台进行光传输。

因为公路隧道地理交通情况特殊，一般会在隧道入口的左右两侧分别安装一套监控录像设备，实现对隧道入口处交通车辆状况和隧道周围环境的动态实时监控。在隧道的左右两侧变电所位置，还会设置两套扁球形的监控录像设备，对变电所内部的设施运行、出入人员、人员的活动情况和变电所周围的环境动态进行监控。而在隧道内部，间距150米会在隧道一侧布置一套监控录像设备，以监控隧道内部的车辆流量、车行密度、车辆行驶速度和交通是否顺畅等。用于车行、人行的横洞以及紧急停车位置也会设置监控录像设备，便于监控相应区域的车辆交通情况。

无论是隧道入口的遥控录像设备还是变电所附近的半球录像设备都是通过同轴线缆实现与图像编码设备的连接传输。通过同轴线缆，隧道内部没3台监控录像设备连接1台图像编码设备，横洞和急停位置的录像设备采取就近方式连接编码设备。编码设备在接收录像视频之后，要对图像进行压缩处理，H264为规定的压缩编码。完成编码后的图像会通过光纤网络被传送到管理站的综合管理控制平台。这个平台是智能化的功能强大，可以对传输的视频进行编码、控制切换或者多层级联网处理。在图像集合了各个小系统的信息和监控数据之后，智能化的综合处理平台会把它直接送入总服务器储存起来。如果有工作需求，可以藉由同轴线缆实现对监视器屏幕上的图像数据切换，也可以以其他形式呈现，例如分组的巡轮形式。需要进行大屏幕投射显示的时候，平台会优先切换到大屏幕的控制系统，把智能综合处理平台提供的图像数据信息输出到大屏幕端输出显示，由大屏幕的控制系统决定数据拼接出的形式和效果。通过这样的系统，就可以实现对公路隧道内部交通情况、道路运行情况、道路能见度水平的智能化监控，监控图像还可以实时处理传输到管理控制中心，通过大屏幕投影形式显示。管理人员可以根据呈现出的数据信息制定出正确的交通管理方案，在意外事故发生时，精准取证，及时进行危机处理。

图像分析处理技术在不断改进，高速公路监控图像的处理技术也在向自动化智能化的方向靠近。当前较为成熟的并得到广泛应用的智能图像处理技术是我国的车牌照识别处理、事故检测和交通图像的检测分析系统。其中针对车辆的检测又被分为车辆检测、微波车辆检验和线圈车辆检验3种，也是目前高速机电检测系统的主流方式。

（2）隧道智能监控系统的缺点。上文中提到的智能化的综合处理平台是互联网图像处理先进水平技术的代表，在国内交通监控系统中已经得到了到范围的使用。但是当前的平台处理系统一般把标清图像视频的处理成像作为基础要求，尽管已经有了技术上对AD1DA信号转化损伤的修复、多设备协作降低损失等，所得到的标清图像的缺点与局限仍然没有本质上的进步。标清视频的清晰程度最高水平是D1级别，视频图像中车牌数字、驾车人员面貌特征都不能提取观察。并且，图像的自动分析处理系统不能根据图像内容进行分析警报，图像的标清质量很难用于处理事件，错误率很高。上述缺点很大程度上成为了公路智能监控系统的建设阻碍。希望信息技术的发展，能够在以后呈现出更清晰明确、范围更大的监控图像，这也是未来道路监控的发展趋势。

4 高速公路隧道监控系统的实际运用

4.1 隧道中的交通管理与控制

隧道中的智能监控系统要负责隧道周围和内部交通、道路情况的信息采集与处理。借助隧道入口处的提示屏、速度标志和交通灯完成对过往车辆的交通引导，缓解隧道中的车辆密度压力。当隧道内发生意外事故、消防事故时，智能监控系统要自动封闭道路，阻止车辆继续前进。隧道内交通严重混乱，单向车流量超过受限制流量60%的时候，智能监控系统要出发声音光线警报。因此智能监控系统不仅要检测隧道中往来的车辆行驶密度、车辆速度、车流总量，还要监控道路运行是否通畅、能见度是否正常、光线温度是否正常等。

例如福永段高速公路建设，作为西岸经济区域网中的重要建设路段，全场达6.3千米，双向车道标准。工程从南屿镇出发，中途经过永泰县境内的葛岭镇、赤锡乡和城峰镇，在两县交界处终止。途中有14段隧道路程，5处可以互通，有大小桥梁35座和各种涵洞、通道。隧道长度占到线路总长的46.8%。隧道数量多，隧道的安全建设任务重。2013年起福永高速开始在途中隧道装设智能监控系统，目前较好的保障了隧道的控制管理和远距离控制，隧道内行车安全性有防护，交通有序通畅。

4.2 隧道中的信号接收处理

隧道内的智能监控系统帮助交通管理实现了远程控制，智能化与制动化的监控水平不断提升，对视频图像信息的处理更加快速准确，能够为道路交通管理机构预测交通情况，制定交通方案提供有效的数据信息支持。并且技术设备不断更新，视频图像处理器也在进步完善，智能监控处理的视频质量清晰度不断提升，远程监控的效果也向着更好的方向发展，并逐步发展成公路隧道交通管控的有效方式。

5 结语

综上所述，我国经济的发展速度不断加快，配套的交通设施建设也趋于完善。隧道建设作为高速公路建设工程的重要组分，对于提高公路的交通运营水平和管理经营收益方面有着重要作用。高速公路的隧道内部空间环境和车辆交通情况十分复杂，是交通事故和火灾等事件的多发区域，在高速公路隧道中使用智能监控，能够帮助提升管理人员对隧道内的事故监控和应急处理能力，更好的满足车辆行驶的安全性需求，共同建设和谐的交通环境。

参考文献

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