高速公路作为公路交通现代化的主要标志,已成为国民经济和社会发展及人们生活中的重要基础设施。随着科技的快速发展,道路监控系统的技术结构也随之发生变化。目前北京市高速公路监控系统比较古早,功能不够完善,历史遗留问题较多。主要存在信息情报板视认性差、系统实时性差、路网综合调度能力差、原始数据失真率高等问题,已不符合当今出行者对高速公路信息系统的需求。本文主要以北京首发集团进行的“北京市联网监控机电改造”课题为背景,结合北京市高速公路的自身情况,对北京市高速公路交通监控系统进行架构设计及功能模块的实现。作者首先对国内外高速公路交通监控系统现状进行了深入调研,并分析了当前北京市高速公路监控系统的问题；结合北京市高速公路交通监控系统建设与改造的需求,对其进行了需求分析与系统设计；完成了动态交通数据异常识别方法与动态交通数据缺失补偿模型的研究,并从理论上验证了其有效性；最后根据需求分析与系统设计进行系统实现与系统调试。本文通过完成对交通监控系统的研究与实现,有效地解决了原有系统存在的如下问题：(1)通过使用交通诱导图提高了信息的视认性。(2)通过制定事件联动机制,引入事发地点视频调用及提高了系统的实时性。(3)通过建立上报分中心告警信息机制提高了路网综合调度能力。(4)通过研究动态交通数据异常识别方法与缺失补偿模型修复失真数据。通过完成对交通监控系统的研究,实现了对北京市高速公路行车状况的有效监控,为交通管理部门提供高速公路监控信息,推进了首都高速公路智能交通系统的发展与建设。