高速公路监控系统的构建及应用

　　为了应对金融危机对我国经济发展的影响，我国制定了一系列扩大内需、促进经济增长的政策和措施，公路铁路建设等重大基础设施建设是其中非常重要的一个内容。"要想富先修路",可以看出交通设施的建设对经济复苏、拉动内需的巨大作用。从2008年第四季度开始，国家就开始持续地增加投入，随着高速公路的发展，作为配套的机电工程也在不断地发展和完善，而高速公路监控系统更是其中的重要一环，是调整公路系统实现安全、高效、节能及环保运行的重要手段。

　　高速公路与一般公路相比，具有线型好、设计标准高、交通流量大、行车速度快等特点，高速公路监控系统，主要作用是对高速公路网进行实时监控并对高速公路的数据进行实时的分析、处理，为高速公路的交通控制提供数据依据，并对路面发生的各种事故进行告警，以便可以及时采取有效的控制手段进行排除和缓解，确保路面的畅通。一套高速监控系统设计的好坏，要看它是否满足路网管理部门的实战要求，贴近路网管理部门的实际工作需求，能否有效地为提高路网运行的利用效率和安全性提供数据支撑。

　　高速公路监控系统由于其行业的特点决定了其监控范围广泛、系统点位多，而且由于地形以及周边环境差异多且复杂，不仅需要前端采集设备有多种接入方式以及很好的室外适应能力，更需要管理中心能够对多样的前端有一个集中管理平台，并有效地将这些采集信息进行分析处理。天津天地伟业数码科技有限公司一直致力于交通行业，凭借多年对行业客户需求的分析以及经验的积累，根据近几年交通市场的需求变化进行技术整合，开发出一套专门针对高速公路的监控管理系统，整个系统由交通信息采集系统、交通信息传输系统、信息综合管理系统三部分组成。为高速公路监控系统的发展提供了软硬件的保障，形成一套管、控、防立体的监控体系。

　　交通信息采集系统

　　本系统主要是负责对前端交通信息诊-始数据进行采集，获取各种交通数据信息。主要分为两类：第一类是动态的视频采集单元，是针对高速公路沿线、重要地段、场所以及收费站安装摄像机以及高速球，为中心对前端的路况以及路面车辆运行情况进行监看和视频采集；另一类是静态的车辆信息采集单元，通过车辆检测设备、测速设备以及车牌识别设备，对重要地点车流量、平均车速等交通信息采集；同时，对路面通过的车辆进行监控，对违章车辆以及违法车辆进行监管，确保路网的安全。
 

　　作为动态的视频采集系统单元，针对各个不同地点以及环境条件，需要不同的配置方式，一般路面环境可以使用高速球云台，日常无操作时可以根据客户设置好的轨迹进行自动巡航，一旦发现问题，可以立刻切换到手动控制，进行最好可达500度/秒快速响应，通过三维摇杆键盘，可以便捷操作，镜头可以变近变远，查看方便；对于经常刮风的场所，需要采用抗风性能强、运行平稳的重载云台；对于夜间事故多发地段，需采用专门设计的红外快球以及监控1~3公里的激光夜视仪，其激光自动调校技术，确保在不影响司机驾驶的同时仍可获得清晰的夜间视频图像。

　　静态的交通信息采集主要是针对车辆信息进行采集，一般通过车辆检测装置进行车流量的采集，有车牌抓拍设备对经过监控地点的车辆进行拍摄，并通过拍摄的图片对信息进行采集，包括车牌号码、车牌颜色，行驶速度、行驶方向等等。目前天地伟业的车辆信息采集中，已经从传统的标清图片采集过渡到高清采集，对经过的车辆进行高清的百万像素图片拍摄，传统的标清车牌抓拍一般及时是D1格式的抓拍也仅有40万的图片清晰度，高清的抓拍图片清晰度可高达200万，是标清图片的4~5倍。标清系统中，对于每个车道要有两个摄像机进行拍摄，一个拍摄车辆的全景图像，一个拍摄车牌的特征图片，而高清抓拍由于其超高的清晰度，一张图片即可包含全景信息和特写信息，同时还可以获取驾驶员的面貌特征，更加全面地获取车辆信息，为违法及被盗车辆增强取证力度。

　　交通信息传输系统

　　高速公路监控系统由于其监控距离远、范围广，沿线点位分布比较散，不同的地点采用不同的传输线材铺设，在交通信息的传输系统中也就需要多种传输设备与之对应。一般对于已经有网络铺设到位的地点，可以采用网络视频服务器或网络摄像机转换为网络信号传输到中心；对于有光纤的地点可以采用光端机传输以便保证最佳的视频质量，根据实际铺设的光纤数量，除了传统的点对点光端机外，更是有专门针对高速开发的节点型光端机，节点式光端机也可称为总线型数字光端机，是通过单/双纤链路式组网的图像传输系统，也被称为链路式数字光端机。天地伟业节点式光端机通过1芯光纤可以进行多级数字级联，将各个点的信息统一回传，采用的技术是电信中常用的时分复用技术（TDM）和分插复用技术（ADM），具有节省光纤资源，延长传输距离等优点，符合高速公路的环境特点。

　　信息综合管理系统

　　本系统是整个高速公路监控系统的核心，用于对前端采集的信息进行分析、处理以及存储，并提供与其他高速机电系统的通讯接口，并提供人机交互界面，供高速路网管理人员对高速公路情况进行及时的监管控制，对交通事故，发生的地点和特点制定最佳紧急交通诱导控制方案缓解交通状况，防止出现"高速不高"的现象。另外，管理系统还有一个非常重要的作用，能够对路网中的异常及时地告警和预警，以便路网管理人员做出事件处理和实施救援措施，防止类似大规模追尾等二次事故的发生。

 　　中心的信息管理系统有视频存储服务器、图片存储服务器、数据库服务器、管理服务器群组成，能够实现视频数据、车辆采集数据以及高速公路业务流程数据的无缝结合。其主要功能如下：

　　实时浏览控制

　　对于前端的视频采集可控点，有权限的用户可以进行实时控制，通过控制键盘进行灵活控制，进行云台旋转以及镜头的远近推动。

　　三级联网架构/多种接入方式集中管理

　　系统支持三级联网架构，数据库可在三级联网同步，针对前端的多种视频采集以及传输格式回到中心，综合管理系统可以进行集中的管理整合，将光纤信号、数字网络信号、模拟视频信号集中整合到系统的图像资源中来，由系统集中进行存储，并分级、分层、分权的管理机制进行合理化调用，不同级别、不同层次的用户对图像资源的使用权限、优先次序是不同的。系统完全支持分层组网架构，且具有灵活的用户管理能力。（图3、图4所示）
 

　　基于GIS的视频及车辆信息无缝联动

　　系统支持GIS电子地图显示，在GIS界面下，各个监控地点的交通采集数据实时显示，一目了然，方便操作人员监控。发现交通采集数据异常的地点，可以直接通过点击GIS中的图标，对附近的视频监控点视频进行调用和控制，整套系统依托在电子地图下运行，操作简单，所点即所见，快捷简便。通过GIS地图，将视频采集信号、车辆采集信号无缝整合到一个平台上去，用户也可以通过点击车辆信息图片，调用附近的摄像机回放车辆经过时的图像。

　　完善的预警系统

 

　　管理系统支持黑车牌库功能，对违法车辆可以进行黑车牌库添加，对于已有的黑车牌库可以进行对接以及实时导入。当车辆通过静态交通信息采集点时，会将采集到的车牌号码和黑车牌库进行对比，一旦发现违法车辆或超过测速点限速的行驶车辆，系统会及时对操作人员进行声音、文字报警，同时联动电子地图显示。操作人员还可以通过查询违章车牌号码，将违章车辆在GIS地图的行驶轨迹描绘出来。（见图5）
 

　　重点地段交通事件自动检测功能

　　为尽可能地避免更大的生命财产损失，及时准确地检测出交通异常事件，提高系统的响应速度，为突发事件处理和紧急救援赢得宝贵的时间，系统提供交通事件自动检测功能，有重点地段的视频进行车辆的滞留、拥堵、物品遗洒、徘徊、车辆撞击进行分析，一旦发现及时进行告警，以便管理人员及时处理，防止进一步恶化。

 　　同时系统还针对在静态信息采集地点通过的车辆进行区间测速以及疑似套牌车辆分析，当同一辆车在相邻的两个采集地点出现的时间间隔过短，判断为区间超速进行告警，对同一车牌在很短的时间内多次出现在不同的采集点判断为套牌车辆进行告警，为高速的车牌管理提供预警信息。

　　与其他高速公路管理系统的对接通讯

　　高速公路监控系统作为高速公路机电系统中的一个模块，除了自身的正常运行外，还需要为其他机电系统进行对接，进行信息的交换，可以通过管理系统中的接口服务器与其他系统进行对接，例如为高速公路可变情报板系统提供实时的重点地点的车流量、事故现场信息，以便情报板及时地将必要信息通知给路面上的行驶车辆，提高高速公路的服务水平。也可与公安部门进行违章车辆的数据对接，接受违章车辆信息，并及时将违章车辆的行驶状态告知公安机关，以便及时进行处理。

　　结束语

　　2009年国家的4万亿投资中，交通基础设施投资占的比重超过了三分之一，繺-动全年GDP增长0.86%,而高速公路建设更是作为交通基础设施中的重中之重，全年我国高速公路的通车里程将不断被刷新。随着高速公路的发展，对高速公路监控系统的需求也越明确，系统的架构和功能也会越来越贴近交管部门的实战要求，以技防手段有效地为高速公路的正常运行保驾护航。（作者单位：天津天地伟业数码科技有限公司交通平安城市部）