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浅谈高速公路智能监控系统的发展趋势

本文主要介绍了高速公路监控系统的概念、监控系统在高速公路建设中的重要性、高速公路监控系统的管理模式、新型设备的应用、网络传输技术的发展以及基于GIS平台的监控系统建设的四个发展趋势,最后介绍了高速公路监控系统的发展状况...
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        本文主要介绍了高速公路监控系统的概念、监控系统在高速公路建设中的重要性、高速公路监控系统的管理模式、新型设备的应用、网络传输技术的发展以及基于GIS平台的监控系统建设的四个发展趋势,最后介绍了高速公路监控系统的发展状况。

        近年来,随着我国高速公路建设里程的不断增长,各省市高速公路网逐步形成,运营管理从线控向面控过渡,高速公路视频监控系统正朝着信息化、数字化、分布式联网远程智能监控的方向发展。

        智能监控系统作为一种直观有效的监控手段,广泛用于高速公路、机场、银行、社区等各个领域,已经成为监控系统中一项必要的基础设施。目前,大部分高速公路管理部门为了能更好地掌握所辖高速公路路段的交通、消防、安全、收费等情况,为使用者提供安全、通畅和舒适的交通环境,在各路段、收费站以及服务区等都建立了监控系统。

智能监控系统重要性
        高速公路监控系统是保障高速公路畅通与安全的重要手段,它可以有效地减少交通事故,并避免二次事故发生。智能监控系统的信息化建设就是为了这个目的而开展的。近年来,我国高速公路行业的信息化建设已经取得了阶段性成果。“数字监控网络”已经初步成形,对高速公路监控系统的信息化建设发挥了重要的推动作用。2000年以来,交通基础设施建设重点围绕高速公路、高等级公路、农村公路等建设项目稳步推进,投资进一步增长。

        现代化高速公路的建设对高速公路的管理提出了更高的要求,需要与之相适应的监控系统予以支撑,高速公路监控系统信息化建设是必然选择。由于高速公路距离远、收费站点长,因而实现整个沿线的联网监控和管理,就显得非常重要。根据《高速公路交通工程及沿线设施设计通用规范》的要求,当高速公路的服务水平达到2级以下并已临近饱和的路段,会出现常发性交通拥挤,此时要求监控系统能及时、自动地监测交通拥挤等交通事件的发生,以便及时疏导交通。因此,笔者认为建立合理的高速公路全程监控系统势在必行。同时,由于高速公路信息系统具有精度要求高、规则复杂、动态化、离散化等特点,笔者认为借助地理信息系统的强大功能,实现地理信息系统与高速公路监控系统的有机结合,符合高速公路信息化的时代要求。[nextpage]

高速公路监控系统发展趋势
        高速公路监控系统一般分为收费监控和外场监控两部分。收费监控系统主要是对收费站的车道、收费广场、收费亭的收费情况、收费车道通过的车辆类型、收费员的操作过程以及收费过程中的突发事件和特殊事件进行观察和记录, 实施有效的监督。外场监控系统主要是对高速公路干线、互通立交、长下坡、隧道、特大桥、避险坡道等高速公路重点路段进行监视, 掌握高速公路路况和交通状况, 及时发现交通阻塞路段、违章车辆, 及时给予引导, 保证高速公路的安全通畅。

        随着高速公路路网的扩大、管理要求的不断提高和升级联网收费进程的推进,高速公路监控系统将进一步得到优化和完善。这里主要介绍四个方面的发展趋势。

监控管理模式的改变
        之前, 高速公路运营机构对视频信号的监控和管理分为收费站级监控、路段监控分中心监控、区域监控中心监控和省中心监控四层,各层实施监控管理,各收费站所辖的摄像机信号全部接入站级视频监控系统, 收费站对本地所有图像进行监控管理。同时从收费站级到省中心由下而上逐层按要求挑选视频上传, 供上一层管理中心实施更大范围监控。

        随着监控系统的数字化配合高效的传输方案, 高速公路监控系统将会向高效能模式转变。收费站站级监控模式将被取消,监控机房无人值守, 监控设备可远程配置和远程控制,收费站的图像全部编码后接入网络, 编码设备可以接收监控分中心、总监控中心的视频调度控制, 监控管理任务集中在路段监控中心专人监控管理,配合报警联动实现高效监控和突发事件的及时监控, 视频联动报警终端响应网络指令自动将视频图像切换到报警发生地点。

新型网络视频系统的应用
        九十年代末期利用计算机多媒体技术实现视频图像的数字化监控被称为第二代准数字化本地视频监控系统,典型产品是数字硬盘录像机(DVR)。二十一世纪初期,以网络为依托,以数字视频处理技术为核心,综合利用光电传感器、数字化图像处理、嵌入式计算机系统、数据传输网络、自动控制和人工智能等技术的一种新型数字监控系统出现,它不仅具有第一代本地数字监控系统所具有的计算机快速处理能力、数字信息抗干扰能力、便于快速查询记录、视频图像清晰及单机显示多路图像等优点,而且通过IP 网络将监控中心和网络可以到达的任何地方的监控目标组合成一个系统,真正适应了目前对视频监控系统远程、实时、集中的需求,也就是全数字化远程视频监控系统,典型的产品是网络视频服务器和流媒体视频编解码器。[nextpage]

视频传输技术的发展
        视频编解码器传输图像可以有两种方式,一种是单播方式,另一种是组播方式。编解码器是采用单播方式传输视频图像,这主要解决了视频光端机无法进行远距离传输的问题, 同时可节省大量光纤。

        早期的数字视频组网方案多采用点对点单播方式,高速公路监控系统网络传输则趋向于采用组播方式。高速公路数字视频传输网络可由二种模式构建,一是由路段监控分中心与省中心的视频网管系统、视频报警系统、MPEG- 2/MPEG- 4网络视频编解码器、三层以太网交换机及SDH 网络共同组成。二是由路段监控分中心与省中心的视频网管系统、视频报警系统、MPEG- 2/MPEG- 4网络视频编解码器、收费站/收费广场和路段监控分中心/省中心的千兆以太网交换机光纤网络共同组成。

基于GIS平台的高速公路监控系统
        应用GIS技术,可以从空间上、时间上彻底了解高速公路沿线情况的现状与变化,奠定高速公路管理所需要的数字基础,完成许多传统方法无法进行的信息处理和分析工作,为高速公路管理提供直观、系统、科学的管理工具;同时可以规范管理数据,实现信息共享,便于各部门数据的交换,改进和完善高速公路管理工作。GIS应用于高速公路管理的功能主要有以下几方面。

        ·信息采集功能:从各子系统按规定的格式提取共享数据,完成对静态交通信息(收费站、服务区、隧道、无线视频等基础设备)和动态交通信息(天气变化、道路维修封闭、突发的交通肇事等路面状况)的重组,并保证数据的正确性、可读性,避免大量数据的冗余;

        ·信息融合功能:根据各个子系统间的功能要求和内在联系,对采集信息在一定的准则下加以分类、统计、关联,挖掘出更深层次的信息,比如对交通系统OA系统和高速公路收费系统等加以融合,用于交通管理决策;

        ·信息提供与发布功能:按各子系统的要求,以规定的格式向子系统传输所需信息,比如无线通讯终端的应用(如手机短信、PDA等)根据服务请求和查询权限提供给客户数据、图形或图像等信息。

基于GIS系统下的天津高速系统应用案例
        天津市高速公路为了适应技术的发展趋势,更好地提高管理水平,结合当前现有的GIS系统与管理模式,开发了天津高速公路智能管理系统,该系统适应技术发展及管理要求,且具有较高的应用价值。[nextpage]

        ·系统界面及主要功能:天津市高速路网智能监控系统界面,主要分智能监控、事件管理、统计查询、系统管理四个主要功能;

        ·智能监控:智能监控将道路上的包括大、小型可变情报板、紧急电话、气象站、车检器等设备整合在智能的GIS地图上,通过软件与设备提供的接口相配合的模式进行高速公路交通管理、信息采集、信息发布等;同时,系统采用图形化界面,将通过设备采集来的数据分析处理后直观地体现在GIS地图上,可以使管理者更快捷地得到信息,便于分析、管理及发出指令;

        ·事件管理:事件管理用于简单记录当班过程中发生的交通事故、交通管制以及天气情况等信息,在事件管理中,共包括“交通事件信息录入”、“交通管制信息录入”、“天气情况信息录入”和“事件查询”4个子模块;

        ·统计查询:用于查询统计,可以根据条件快速生成日报、月报、旬报、年报等不同报表,方便用户检索、打印;该系统通过主线交通量报表、平均行车速度报表、车道占有率报表、交通事件报表、车辆检测器报表、气象站报表等专项报表提供专业的分析管理依据,更精准有效地提高的管理水平;

        ·系统管理:系统管理部分主要是用来配置系统的各项参数,及显示模式,更人性化地提供界面显示效果及管理模式。

结语
        综合集成信息技术、卫星定位技术、智能技术等现代高新技术的智能交通系统,对提高交通系统的能力、效率和安全性,加强交通需求管理,引导和控制出行方式,尤其是缓解高速公路拥堵难题,具有重要作用。

        当前,我国机动车保有量每年都呈上升趋势,机动车的数量越来越多,其对道路,尤其是对高速公路和高等级公路的需求也必然上升。在此大背景下,保证高速公路的畅通、高效以及人员在高速公路上的行车安全、相关部门及时应对交通事故、处理突发事件等一系列需求对高速公路监控系统的建设提出了更高的要求。伴随着高速公路监控系统新的管理模式的推出、新型的监控设备的应用、视频传输技术的大幅提升和GIS在高速公路监控系统中发挥的重要作用,高速公路监控系统正朝着一个管理更加高效、技术更加先进、特点更加鲜明、方向更加光明的目标而推进。(本文作者吴刚任职于天津市高速公路信息管理中心、刘扬任职于天津市管道工程集团有限公司)
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