高速公路现代化监控系统建设研究

林森

（北京路安交通科技发展有限公司，北京100077）

1 引言

2020年是我国规划基本建成全国高速公路网的关键之年，随着越来越多的高速空路“横空出世”，以及智慧公路的概念提出，高速公路的监控系统被越来越多相关技术人员所关注。众所周知，高速公路上的车流量巨大，行驶速度也十分快，这些都是容易引发严重交通事故的隐患。因此，为了大多数人的生命安全，在高速公路上安装现代化的监控系统十分必要。那么，高速公路的监控系统应该怎样设计才会高效、便捷呢？本文即是围绕高速公路现代化监控建设来展开叙述的，其研究具有相当的应用价值。

2 高速公路监控系统的基本要求

高速公路的监控系统有着区别于闭路电视监控系统的特点，例如，在分布上是分散开来的，尤其是对于那些前端的监控装置，通常被安装在较长距离的沿线上，暴露在日光下会受到天气的影响。因此，这些前端装置所处的环境有时是比较恶劣的，所以要求它具有较高的环境适应性。同时，高速公路的距离都是比较长的，在传输技术上要求较高，监控功能有赖于信号传输技术。目前传输信号的方法和介质较多，但对于高速公路来讲需要选择光纤作为其首要传输介质，另外，每个站点的监控信息都需要集中汇总到管理的总控中心【1】。

随着监控技术的不断发展、监控规模的不断增大，对高速公路的监控系统提出了更高的要求：一是要操作简单，使用简便，意为监控规模增加但是总体上系统不会因此卡顿，仍能方便快捷地进行工作处理；二是可靠性，意为若有需求（一般为紧急的公共事件，如交通事故），相关人员可以迅速调出历史图像，了解事发地点相关的情况；三是管理性，可以根据区域、路段来进行分别管理，对于散在分布的设备也可以进行单个管理；四是系统可以向外扩展，选择开放性的系统架构，当有扩展需求时可进行增扩；五是可融合业务，高速公路是个包含多方面的集成系统，因此监控系统需要具备兼容性，使之可以与其他业务进行充分兼容、融合。例如，当紧急情况发生时，监控系统可以迅速连接警报系统进行警示等。

3 高速公路监控系统设计

3.1 设计目标

1）设置整体目标。一个项目在开展前都要设定目标，这有利于后续项目工作的开展，避免出现大方向的错误。在进行整体目标设定时，需要考虑到视频的检测质量问题，将提高监控质量作为重点工作之一。如在摄像头的选择上，尽量采用高分辨率的，在进行图像压缩时需要用数字处理，这样可以有效保障食品图像的清晰，避免图像抖动等不良现象出现。这些措施还有利于检测范围的进一步扩大。

2）在关键路段应用低照度摄像机。尤其是那些路况复杂，易发生交通事故的路段，因为这类摄像机具有优秀的补光功能，即使是周围环境光亮少，也可以自动打开红外光。而在容易发生大雾的地方，双目热成像摄像机是比较好的选择。因为它可以持续作业，即使是在夜晚或大雾天气也能进行实时监控【2】。

3）应用高分辨率的摄像机。百万像素的摄像机往往可以拍摄下来高清的图像，这是后期使用、分析的最佳数据资源。并且还可以为车流量计数、汽车行驶速度做出参考。也能准确记录下来实况，有利于今后的系统维修、检测、交通管理等工作。

3.2 设计原则

监控质量是高速公路监控系统中总设计的关键环节。设计者和建设者需要明确设计的具体原则，因为这是实现监控系统先进、实用的可靠保障。首先在设计之初，应该充分对市场上所有的监控设备、技术进行调查了解，包括国外的新技术和方法，也要纳入考量当中，以设计出先进的监控系统。其次还需要注意成本问题。功能实现且效果相同的情况下，优先选择低成本的方案，控制总成本。在此基础上尽量选择高质量、高流畅度的设备，以提高设备后期运行的安全性。最后要考虑到设备之间的协调问题，构建有效、合理的区域监控网。

3.3 系统功能需求

我国的交通管理离不开监控系统，每年监控系统为相关单位提供了大量的资料，以便管理者进行相关的管理研究。也是交通管理部门安排部署工作的重要依据。根据监控系统建设的目的和需求，我们可以将之分为以下几个部分：数据收集部分、数据传输部分、视频监控部分等。

3.4 系统结构组成

高速公路的监控系统结构并不复杂，它是由几个子系统组成的。分别是信息收集系统、通信传输系统、后台监控系统等；又根据具体的功能划分为以下几个子系统：隧道内的照明、通风子系统，传播信息的有限广播子系统，交通监控子系统等【3】。这些系统共同组成高速公路的监控系统。随着时代的发展，高速公路的监控系统被赋予越来越多的功能，为社会和相关部门提供越来越多的信息。一个合理科学的系统架构是整个监控系统建设的核心。

4 系统模块设计

下面对高速公路监控系统下的几个系统子模块进行详细介绍：

1）数据采集模块，监控的主要目的就是收集数据、记录情况。数据采集模块是这些模块中较为重要的一块。它要求摄像机对行驶在高速公路上的汽车进行数据收集，如车速、道路占有率、每小时内行驶的汽车数量以及汽车间的距离等。这些数据看似纷杂，但却是相关部门进行事故检测、车速检测的可靠数据来源。

2）数据传输模块。收集到的数据需要传输系统来将之传输到总控台。倘若信息在传输的过程中发生图像清晰度下降、数据丢失等情况，那将会对工作造成巨大不良影响。因此要重视传输模块，及时对其进行更新换代。以往传统的传输方式有一定缺陷，因此现在都普遍使用数字式的传输方式，这种传输方式保障了信息的安全性和真实性。

3）视频监控模块。该模块是整个监控系统中最为重要的一个版块。其拍摄记录的信息是所有工作开展的核心和依据。主要有3个功能：一是记录功能，交管部门通过监控的记录可以很方便地进行交通管理工作，大大减少了相关工作人员负担；二是当发生交通事故时，这些图像可以为之后的责任判断和处理提供证据，维护当事人的权益；三是有利于管理者实时监控路况，提前做出风险评估，进而规避危险事件的发生。

4）突发事件监测模块。这个模块主要针对的是突发事件。当突发情况发生时，往往会产生不利于人民生命建立和对公共设施财产安全造成威胁的后果，相关人员需要及时获取信息，并做好记录工作，这时系统便可以通过报警系统将信息及时呈递给相关人员，可以最大限度地减少突发事件产生的负面影响。也就是说，这个模块可以帮助高速公路的管理部门提高对异常交通的掌握度，提高反应速度，减少不必要的损失。

5 结语

现代化的监控系统在高速公路建设中的作用不容忽视，其引进和应用都与交通秩序和人民生命安全直接相关。现代化的监控系统可以有效降低交通事故的产生，也对高速公路上的交通秩序维护具有极大的现实意义。因此，为了提高高速公路中的监控系统建设水平，必须时刻明确监控对象和目标，设计出科学合理的监控系统以供有效采集信息，进而从总体上提高高速公路监控系统的质量，为我国的基础设施以及交通运输工程做出贡献。