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)是一個由三級監(jiān)控系統(tǒng)組成的具有高性能、多方面的檢測手段，直觀的數(shù)字檢測顯示、圖像監(jiān)視，完善的緊急電話報警功能，以及能及時、動態(tài)地發(fā)布警示、誘導(dǎo)信息的監(jiān)控系統(tǒng)。

    本文簡要介紹了智能交通系統(tǒng)及智能交通系統(tǒng)的一個組成部分——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)來說明其組成。

    該高速公路全長258.46km，雙向4車道，設(shè)計車速120km/h，全路段有1個交通監(jiān)控中心，5個分中心、20個收費站、6個服務(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重影響著車輛交通安全。因此，建設(shè)一個具有高性能、多方面的檢測手段，直觀的數(shù)字檢測顯示、圖像監(jiān)視，完善的緊急電話報警功能，能及時、動態(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)控由三級監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)成：

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

    5個監(jiān)控分中心負責(zé)管轄各自區(qū)段的外場設(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)視全路段的交通運行情況，向分中心發(fā)布各種控制命令。由此形成一個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)。

    外場設(shè)備車輛檢測器（VD）

    全線共設(shè)置了96車輛檢測器，每套車輛檢測器有4個環(huán)行線圈。當(dāng)車輛通過埋設(shè)在路面下的環(huán)行線圈，車輛檢測器就可檢測出通過該車道的車流量、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)處理微型計算機、檢測單元和通信控制單元；磁性線圈采用雙線圈工作模式。

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

    氣象檢測器（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套氣象檢測器。氣象檢測器除可以檢測風(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。

    閉路電視攝像機（CCTV）

    沿線設(shè)置了36臺閉路電視攝像機，用來監(jiān)視重點地段的交通狀況。

    可變限速標志（CSLS）設(shè)置36塊光纖式可變限速標志，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，交可進行8級自動和人工調(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速度行駛時在250m以外確認顯示數(shù)字。

    可變情報板（CMS）

    在主要出口匝道前設(shè)置29塊高亮度LED可變情報板，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�？勺兦閳蟀蹇娠@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、存儲在可變情報板控制器內(nèi)，也可在可變情報板的計算機一隨時進行編制再發(fā)布。

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

    緊急電話分機（ET）

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

    緊急電話主機系統(tǒng)負責(zé)管理轄本區(qū)段內(nèi)的緊急電話分機。緊急電話主機可控制256臺緊急電話分機，其呼叫分機排除數(shù)量最多達6個；可以識別任一呼叫分機的編號，并在監(jiān)視器和投影屏上顯示其位置；通過通信電纜線對緊急電話分機的充電電池進行充電。緊急電話主機系統(tǒng)和緊急電話分機構(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)控分中心計算機系統(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)

    投影儀將計算機信號或閉路電視圖像投投到投影屏上，彩色圖形服務(wù)器對大屏幕投影系統(tǒng)進行管理。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)，有效地延長了投影屏的使用壽命。

    計算機系統(tǒng)

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

    其中，主服務(wù)器負責(zé)本地局域網(wǎng)的管理、采集和處理各種交通監(jiān)控數(shù)據(jù)及圖像信息，以及外場設(shè)備運行狀態(tài)。并且作為數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，存儲各類有關(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)控計算機負責(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，管理各外場監(jiān)控設(shè)備的運行，統(tǒng)計分析各類數(shù)字信息，并提供報告；彩色圖形計算機負責(zé)將各種數(shù)據(jù)和信息經(jīng)過處理在圖形界面上顯示；通信計算機負責(zé)本地局域網(wǎng)與下端外場設(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)和收費系統(tǒng)進行通信；可變情報板計算機主要用來控制可變情報板，監(jiān)視可變情報板的顯示狀況和工作狀態(tài)，編輯顯示內(nèi)容，和交通監(jiān)控計算機進行信息交換、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)的外場閉路電視攝像機通過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——對應(yīng)連接，實施24h監(jiān)控。當(dāng)一個報警信號發(fā)出時，經(jīng)過編程的視頻矩陣切換器自動將報警圖像切換至控制臺上的監(jiān)視器，并進行錄像。

    監(jiān)控中心系統(tǒng)

    監(jiān)控中心設(shè)有大屏幕投影系統(tǒng)、計算機系統(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。計算機系統(tǒng)主要由服務(wù)器、交通監(jiān)控計算機、通信計算機、彩色圖形計算機及一些輔助設(shè)備組成。監(jiān)控中心有12臺閉路電視監(jiān)視器通過視頻矩陣切換器與全路段的外場閉路電視攝像機實行1：3對應(yīng)切換，對各主要路段實施24h監(jiān)控。監(jiān)控中心采用的是視頻矩陣切換器，經(jīng)過編程使其有選擇圖像信號的優(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)操作平臺為美國微軟公司的WindowsNT系統(tǒng)，軟件編程語言為VisualC++，采用微軟公司的SQL數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。監(jiān)控軟件主要模塊的功能為計算機系統(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)與外場遠程終端設(shè)備的通信網(wǎng)絡(luò)，6個局域網(wǎng)（一個監(jiān)控主中心局域網(wǎng)，五個監(jiān)控分中心局域網(wǎng)）經(jīng)由一個遠程網(wǎng)相連，局域網(wǎng)為10Base-T的以太網(wǎng)結(jié)構(gòu)，遠程網(wǎng)為155Mb/s的SDH傳輸系統(tǒng)。

    系統(tǒng)評價

    從目前系統(tǒng)試運行的效果來看是相當(dāng)不錯的，基本達到了預(yù)期目的。它不僅增強了高速公路的運行速度和行車安全性，提高了運營效益，而且創(chuàng)造了具大的社會效益。相信隨著今后全國高速公路通車里程的不斷增加，以及計算機技術(shù)的不斷提高，公路監(jiān)控技術(shù)的不斷完善，高速公路的運營水平將會再上一個臺階。