高速公路监控系统设计与实现

刘颖

（中交第一公路勘察设计研究院有限公司）

1 引言

随着社会交通工具与公共路线的迅速发展，现有高速公路交通管理模式已无法满足需求。高速公路交通管理的落后，制约了经济社会的协调发展[1-3]。有效提升髙速公路动态监控，实现高速公路全程“实时监视、联网布控、自动报警、快速响应、信息共享”的综合管理效能，对确保道路畅通安全，打击交通违法、肇事逃逸、盗抢机动车等事件十分重要[4]。

2 高速公路监控系统的必要性

高速公路建立监控系统的必要性主要有：

①高速公路建立监控系统能够采集最基本的交通数据，增加各管理部门对所辖区段道路内的交通、气象及道路状况的了解及反应能力；

②高速公路建立监控系统可以监视全线交通运行情况，及时预告交通拥挤和阻塞路段，为道路使用者及时提供必要的信息；

③高速公路建立监控系统有利于减少由于意外事故、交通事故、道路维护、施工及气象等因素对交通的影响，有利于及时发现和处理交通事故，减少二次事故的发生，保证道路的交通安全。

3 高速公路监控系统的构成

本文所涉及的某高速公路系统由以下几部分组成：路运一体化平台（硬件部分）、路运一体化综合管理平台（路段级软件）、高分可视化子系统、事件检测子系统、雷达事件检测系统、闭路电视监视子系统、视频云联网、气象检测子系统等，以下对其进行详细介绍。

3.1 路运一体化平台（硬件部分）

监控中心的监控大厅和机房内设置一套计算机系统，主要由超融合服务器、各工作站和交换机组成局域网，局域网的网络结构采用星形拓扑结构。监控中心设置监控系统核心交换机一台，负责整个监控中心计算机网络组建；设置监控中心视频交换机一台，用于视频上墙显示。路运一体化平台的硬件设备包括：超融合服务器、云计算综合管理平台软件、万兆联网交换机、路运一体化工作站等。

1）超融合服务器

超融合服务器含4 台服务器节点，负责完成网络服务、数据库服务以及监控系统资源的配置和内存的分配。

2）云计算综合管理平台软件

云计算综合管理平台软件需要与超融合服务器相兼容，负责实现计算虚拟化、存储虚拟化和网络虚拟化，为上层用户提供弹性并可按需取用的计算、存储与网络资源池，实现资源调度与管理、系统高可用、资源限额管理、系统监控等功能，为用户提供方便快捷的云服务。

3）万兆联网交换机

万兆联网交换机负责连接超融合服务器4台服务器的节点、监控系统核心交换机以及监控中心视频主交换机，用于组建一体化平台内部局域网，实现服务器各节点数据高速交换。

4）路运一体化工作站

设置路运一体化平台工作站，每个工作站均具备交通监控、视频管理、液晶拼接、视频检测、电力监控等功能。

路运一体化平台所使用的设施主要软、硬件技术性能指标如表1所示。

表1 路运一体化平台主要软、硬件技术性能指标

3.2 路运一体化综合管理平台（路段级软件）

路运一体化平台（路段级）部署在路段监控管理中心，实现对路段的信息采集、设备控制和数据汇集等功能，并上传数据到集团平台，包含高分可视化展示功能。整个系统划分为感知层、网络层、数据存储层、平台支撑层、业务应用层、界面层。

3.3 高分可视化子系统

高分可视化子系统需兼容路运一体化平台，作为路运一体化平台的子模块显示，实现数据统一管理，界面统一展示。高分可视化软件平台需与路运一体化平台进行数据对接和调试，做好接口的对接，路运一体化平台提供高分显示所需数据源，高分可视化软件平台需对数据进行处理和展示。高分可视化平台软件需与基于深度学习AI视频事件检测系统进行数据对接和调试，由基于深度学习AI 视频事件检测系统提供事件检测结果数据，由高分可视化平台进行数据处理和展示，同时实现视频联动控制。

高分可视化子系统所使用的设施主要软、硬件技术性能指标如表2所示。

表2 高分可视化子系统主要软、硬件技术性能指标

3.4 事件检测子系统

本系统在管理中心设置一套事件检测系统，采用基于深度学习视频事件检测系统（含软硬件），用于实现逆行、停车、拥堵、交通事故等事件的预警；事件检测系统能够对警报的优先级进行分级以避免对同一事件进行多次报警。

视频输入数量为8 路1080P（向下兼容）；事件检测子系统所使用的设施主要软、硬件技术性能指标如表3所示。

表3 事件检测子系统主要软、硬件技术性能指标

3.5 雷达事件检测系统

采用雷达检测+“服务器+深度学习事件数据分析平台”的组合事件检测方式，全线以视频+深度学习检测分析为主，对互通立交增设雷达进行补充，通过发挥两种组合方式的优势，实现对拥堵、停车、逆行、行人等事件进行检测，与视频进行联动报警，并具备车流量、车辆速度等交通信息采集功能。雷达事件监测设备可实现对路段的全覆盖，不受光线、污垢和灰尘的影响，可在眩光、全黑、烟雾等环境中实现精确监测。

3.6 闭路电视监视子系统

闭路电视系统主要为选择交通控制方案提供依据并对必要的视频图像进行录像、查询，以便进行分析。本监控系统设置了全程监控，平均设置间距约1km，将立交区段交通状况、道路状况及大桥段的情况传到监控中心，在监控中心监视器墙上显示。本项目实施全程监控，主线采用球型太阳能供电的高清网络摄像机（400 万像素），对主要主线弯道及路面进行监控；在枢纽采用全景高清网络摄像机，对枢纽进行监控。

3.7 视频云联网

本系统在管理中心设置视频云联网系统。系统设备包含视频质量检测设备、视频上云网关、防火墙、北斗授时装置，并对需接入的视频数据进行数据初始化及数据推送至省级视频云平台的接口调试工作。

3.8 气象检测子系统

依据高速公路所经地的天气气候特征，设计多要素气象监测，包括能见度、风速、风向、雨量、温度、湿度、路面状况等，多要素气象检测器主要放置在具有地区代表性气候特点的地方。充分发挥各检测站作用，保障道路的正常运营。考虑供电、防护、维修等因素，气象检测器以靠近有人值班的收费站、服务区、养护区、路政队等地进行布设，兼顾气候特点，在灾害性天气频发路段适当加密布设监测站。

4 结语

根据某高速公路段的线形及全线的构造物状况和特点，设置了视频监控，交通诱导及信息发布设施。监控系统的目的是监视全线交通运行状况，对特殊路段进行重点监控，及时发现处理交通事故，减少二次事故的发生概率，保证道路安全顺畅运行。