山東某高速公路智能監(jiān)控系統(tǒng)分析

    文通監(jiān)控系統(tǒng)作為智能交通系統(tǒng)的一個(gè)組成部分，在保證城市交通安全、暢通方面發(fā)揮著巨大的作用。本文所述的交通監(jiān)控系統(tǒng)是一個(gè)由三級(jí)監(jiān)控系統(tǒng)組成的具有高性能、多方面的檢測(cè)手段，直觀的數(shù)字檢測(cè)顯示、圖像監(jiān)視，完善的緊急電話報(bào)警功能，以及能及時(shí)、動(dòng)態(tài)地發(fā)布警示、誘導(dǎo)信息的監(jiān)控系統(tǒng)。

    本文簡(jiǎn)要介紹了智能交通系統(tǒng)及智能交通系統(tǒng)的一個(gè)組成部分——交通監(jiān)控系統(tǒng)，并用山東某高速公路具體應(yīng)用案例的交通監(jiān)控系統(tǒng)來(lái)說(shuō)明其組成。

    該高速公路全長(zhǎng)258.46km，雙向4車道，設(shè)計(jì)車速120km/h，全路段有1個(gè)交通監(jiān)控中心，5個(gè)分中心、20個(gè)收費(fèi)站、6個(gè)服務(wù)區(qū)、20處互通式立交。交通流量大；其優(yōu)良的道路性能，為行車速度的提高提供了良好的硬件條件；而江南地區(qū)的水網(wǎng)和丘陵地貌又使該地區(qū)氣候條件十分復(fù)雜，特別是大霧和冰凍嚴(yán)重影響著車輛交通安全。因此，建設(shè)一個(gè)具有高性能、多方面的檢測(cè)手段，直觀的數(shù)字檢測(cè)顯示、圖像監(jiān)視，完善的緊急電話報(bào)警功能，能及時(shí)、動(dòng)態(tài)地發(fā)布警示、誘導(dǎo)信息的監(jiān)控系統(tǒng)是十分必要的，它將為保障高速公路的行車安全提供重要的軟件環(huán)境。

    交通監(jiān)控系統(tǒng)系統(tǒng)構(gòu)成

    該交通監(jiān)控由三級(jí)監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)成：

    各類外場(chǎng)設(shè)備自身所形成的相對(duì)獨(dú)立的檢測(cè)交通流和氣象狀況的監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)，發(fā)布各種警示和誘導(dǎo)信息的顯示子系統(tǒng)，相對(duì)獨(dú)立設(shè)立的緊急電話報(bào)警子系統(tǒng)以及觀察道路交通情況的閉路監(jiān)控子系統(tǒng)；

    5個(gè)監(jiān)控分中心負(fù)責(zé)管轄各自區(qū)段的外場(chǎng)設(shè)備，采集數(shù)字和圖像信息，接受和發(fā)布各種控制命令及傳輸各類數(shù)字和圖像信息的分系統(tǒng)；

    1個(gè)監(jiān)控中心，接受各分中心監(jiān)控系統(tǒng)傳輸和各類數(shù)字和圖像信息，監(jiān)視全路段的交通運(yùn)行情況，向分中心發(fā)布各種控制命令。由此形成一個(gè)自下而上能傳遞各類電話信息和圖像，發(fā)布各種交通指揮信息的、較完善的交通監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。

    外場(chǎng)設(shè)備車輛檢測(cè)器（VD）

    全線共設(shè)置了96車輛檢測(cè)器，每套車輛檢測(cè)器有4個(gè)環(huán)行線圈。當(dāng)車輛通過(guò)埋設(shè)在路面下的環(huán)行線圈，車輛檢測(cè)器就可檢測(cè)出通過(guò)該車道的車流量、車輛速度、車輛占有率等。車輛占有率等。車輛檢測(cè)器包括控制單元和磁性線圈二部分。其中控制單元有數(shù)據(jù)處理微型計(jì)算機(jī)、檢測(cè)單元和通信控制單元；磁性線圈采用雙線圈工作模式。

    能見(jiàn)度檢測(cè)器（VS）在5個(gè)監(jiān)控分中心的管轄段內(nèi)各設(shè)置了1套能見(jiàn)度檢測(cè)器，用以檢測(cè)道路的能見(jiàn)度狀況。FumosensTMVI型能見(jiàn)度檢測(cè)器有兩個(gè)發(fā)射器和兩個(gè)接收器，發(fā)射光源為高亮度紅色光源，散射角度為35°，檢測(cè)范圍為30～20000mm。

    氣象檢測(cè)器（WS） 在水網(wǎng)地區(qū)（蘇州）和丘陵地區(qū)（鎮(zhèn)江）各布設(shè)了1套氣象檢測(cè)器。氣象檢測(cè)器除可以檢測(cè)風(fēng)力和風(fēng)向、大氣溫度和濕度以及路面溫度和濕度外，還可以給出路面結(jié)冰預(yù)報(bào)。

    閉路電視攝像機(jī)（CCTV）

    沿線設(shè)置了36臺(tái)閉路電視攝像機(jī)，用來(lái)監(jiān)視重點(diǎn)地段的交通狀況。

    可變限速標(biāo)志（CSLS）設(shè)置36塊光纖式可變限速標(biāo)志，顯示40、60、80、100、120km/h限速指示。限速顯示既可固定，也可以是跳閃的，交可進(jìn)行8級(jí)自動(dòng)和人工調(diào)光控制。另外，為了保證該設(shè)備工作的可靠性，還采用了雙光源自動(dòng)切換技術(shù)。光源為鹵素鎢絲燈，使用壽命800h。光纖孔視角為6°，可滿足道路使用者以上100km/h速度行駛時(shí)在250m以外確認(rèn)顯示數(shù)字。

    可變情報(bào)板（CMS）

    在主要出口匝道前設(shè)置29塊高亮度LED可變情報(bào)板，其中采用雙行文字顯示的8塊設(shè)置在某些重要的出口匝道前。可變情報(bào)板可顯示各種圖像和文字，通告各種交通情況和氣象信息，發(fā)布交通指令，保證交通行車安全。所顯示的圖像和文字既可以事先編制、存儲(chǔ)在可變情報(bào)板控制器內(nèi)，也可在可變情報(bào)板的計(jì)算機(jī)一隨時(shí)進(jìn)行編制再發(fā)布。

    雙行的可變情報(bào)板顯示尺寸為8161.16×1577.48mm，由13936（52×268）個(gè)像素組成，每個(gè)像素由9個(gè)（6綠3紅）LED發(fā)光管組成；單行的可變情報(bào)板顯示尺寸為11030×950mm，由6624（24×276）個(gè)像素組成，每個(gè)像素由16個(gè)（12綠4紅）LED發(fā)光管組成。紅、綠二色的LED管可以進(jìn)行8級(jí)自動(dòng)和人工調(diào)光控制�？勺兦閳�(bào)板的顯示視角為30°，正�？梢暰嚯x為360m。

    緊急電話分機(jī)（ET）

    按每公里一對(duì)的原則，在高速公路兩側(cè)設(shè)置了緊急電話分機(jī)258對(duì)，為道路使用者提供單向呼叫、雙向通話服務(wù)，緊急電話分機(jī)的音量為90Db,失真小于3％，電源為免維護(hù)充電電池。

    緊急電話主機(jī)系統(tǒng)負(fù)責(zé)管理轄本區(qū)段內(nèi)的緊急電話分機(jī)。緊急電話主機(jī)可控制256臺(tái)緊急電話分機(jī)，其呼叫分機(jī)排除數(shù)量最多達(dá)6個(gè)；可以識(shí)別任一呼叫分機(jī)的編號(hào)，并在監(jiān)視器和投影屏上顯示其位置；通過(guò)通信電纜線對(duì)緊急電話分機(jī)的充電電池進(jìn)行充電。緊急電話主機(jī)系統(tǒng)和緊急電話分機(jī)構(gòu)成了ET-II型緊急電話系統(tǒng)。

    監(jiān)控分心系統(tǒng)

    監(jiān)控分中心設(shè)有大屏幕投影系統(tǒng)、監(jiān)控分中心計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)和緊急電話系統(tǒng)。

    大屏幕投影系統(tǒng)

    投影儀將計(jì)算機(jī)信號(hào)或閉路電視圖像投投到投影屏上，彩色圖形服務(wù)器對(duì)大屏幕投影系統(tǒng)進(jìn)行管理。投影屏上可顯示本監(jiān)控中心所管轄路段的交通況。氣象信息、緊急電話分機(jī)工作狀態(tài)，以及所發(fā)出的各種指令。該系統(tǒng)還采用了先進(jìn)的帶移位鎖定的視頻移位控制技術(shù)，用以消除陰極射線記憶效應(yīng)，有效地延長(zhǎng)了投影屏的使用壽命。

    計(jì)算機(jī)系統(tǒng)

    計(jì)算機(jī)系統(tǒng)主要由主服務(wù)器、交通監(jiān)控計(jì)算機(jī)、通信計(jì)算機(jī)、彩色圖形計(jì)算機(jī)、緊急電話主機(jī)系統(tǒng)、可變情報(bào)板計(jì)算機(jī)及一些輔助設(shè)備組成。

    其中，主服務(wù)器負(fù)責(zé)本地局域網(wǎng)的管理、采集和處理各種交通監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)及圖像信息，以及外場(chǎng)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)。并且作為數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器，存儲(chǔ)各類有關(guān)信息，分析各類交通、氣象信息，提出交通監(jiān)管方案；交通監(jiān)控計(jì)算機(jī)負(fù)責(zé)執(zhí)行交通監(jiān)控軟件，按照HIOCC算法判別交通擁擠、事故等狀況，管理各外場(chǎng)監(jiān)控設(shè)備的運(yùn)行，統(tǒng)計(jì)分析各類數(shù)字信息，并提供報(bào)告；彩色圖形計(jì)算機(jī)負(fù)責(zé)將各種數(shù)據(jù)和信息經(jīng)過(guò)處理在圖形界面上顯示；通信計(jì)算機(jī)負(fù)責(zé)本地局域網(wǎng)與下端外場(chǎng)設(shè)備、上端監(jiān)控主中心的雙向通信，并與本轄區(qū)緊急電話系統(tǒng)和收費(fèi)系統(tǒng)進(jìn)行通信；可變情報(bào)板計(jì)算機(jī)主要用來(lái)控制可變情報(bào)板，監(jiān)視可變情報(bào)板的顯示狀況和工作狀態(tài)，編輯顯示內(nèi)容，和交通監(jiān)控計(jì)算機(jī)進(jìn)行信息交換、發(fā)布工作指令等。

    閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)

    各監(jiān)控分中心將本轄區(qū)的外場(chǎng)閉路電視攝像機(jī)通過(guò)視頻矩陣切換器與監(jiān)控分中心的監(jiān)控室內(nèi)的閉路電視監(jiān)控器——對(duì)應(yīng)連接，實(shí)施24h監(jiān)控。當(dāng)一個(gè)報(bào)警信號(hào)發(fā)出時(shí)，經(jīng)過(guò)編程的視頻矩陣切換器自動(dòng)將報(bào)警圖像切換至控制臺(tái)上的監(jiān)視器，并進(jìn)行錄像。

    監(jiān)控中心系統(tǒng)

    監(jiān)控中心設(shè)有大屏幕投影系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)。

    大屏幕投影儀由彩色背投式投影儀和120＂投影屏組成。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)主要由服務(wù)器、交通監(jiān)控計(jì)算機(jī)、通信計(jì)算機(jī)、彩色圖形計(jì)算機(jī)及一些輔助設(shè)備組成。監(jiān)控中心有12臺(tái)閉路電視監(jiān)視器通過(guò)視頻矩陣切換器與全路段的外場(chǎng)閉路電視攝像機(jī)實(shí)行1：3對(duì)應(yīng)切換，對(duì)各主要路段實(shí)施24h監(jiān)控。監(jiān)控中心采用的是視頻矩陣切換器，經(jīng)過(guò)編程使其有選擇圖像信號(hào)的優(yōu)先權(quán)。

    監(jiān)控系統(tǒng)軟件和監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)

    監(jiān)控中心和分中心的系統(tǒng)操作平臺(tái)為美國(guó)微軟公司的WindowsNT系統(tǒng)，軟件編程語(yǔ)言為VisualC++，采用微軟公司的SQL數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)。監(jiān)控軟件主要模塊的功能為計(jì)算機(jī)系統(tǒng)管理、監(jiān)控設(shè)備管理、采集和傳輸信息、分析和處理信息、顯示和打印管理等。

    監(jiān)控系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)為：監(jiān)控分中心局域網(wǎng)與外場(chǎng)遠(yuǎn)程終端設(shè)備的通信網(wǎng)絡(luò)，6個(gè)局域網(wǎng)（一個(gè)監(jiān)控主中心局域網(wǎng)，五個(gè)監(jiān)控分中心局域網(wǎng)）經(jīng)由一個(gè)遠(yuǎn)程網(wǎng)相連，局域網(wǎng)為10Base-T的以太網(wǎng)結(jié)構(gòu)，遠(yuǎn)程網(wǎng)為155Mb/s的SDH傳輸系統(tǒng)。

    系統(tǒng)評(píng)價(jià)

    從目前系統(tǒng)試運(yùn)行的效果來(lái)看是相當(dāng)不錯(cuò)的，基本達(dá)到了預(yù)期目的。它不僅增強(qiáng)了高速公路的運(yùn)行速度和行車安全性，提高了運(yùn)營(yíng)效益，而且創(chuàng)造了具大的社會(huì)效益。相信隨著今后全國(guó)高速公路通車?yán)锍痰牟粩嘣黾�，以及�?jì)算機(jī)技術(shù)的不斷提高，公路監(jiān)控技術(shù)的不斷完善，高速公路的運(yùn)營(yíng)水平將會(huì)再上一個(gè)臺(tái)階。