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摘要：通过对现有的监控设备形态和技术现状分析，提出了高速公路全程监控系统详细构建方法。
关键词：高速公路 全程监控 外场供电 事件检测 全程网络广播 指挥调度
Abstract: through the analysis of the existing monitoring equipment configuration and technical situation, put forward the detailed construction method of expressway monitoring system
中图分类号：U412.36+6文献标识码：A
全程监控是高速公路一种重要的监管手段，全程监控系统的实施，能够实现对全路段的有效监控，及时发现交通事故、交通拥堵等交通事件，交通控制措施能够得到及时发布，减轻路政、监控人员工作壓力，保障高速公路的安全运营和畅通。
一、监控布点及摄像机选型
视频全程监控点到点距离间隔500m、1 km、1.5km的监控是今后高速公路视频监控的几个选择点,且相邻选择点方案的投资基本上是成倍增加,因此选择好监控点距是整个系统投资的关键。从现有摄像机镜头成像来看，基本上500m左右是它的最佳成像范围，大于这个距离成像效果下降,因此500米单方向的监控肯定是最佳的方案。但这个方案却是投资最大的方案，因此建议1km的双向监控，采用15m左右的立杆，双向拍摄两个方向的情况。这样两个监控点相对的摄像头的交点正好是在监控点距的中间，能实现比较好的成像效果。如果由于成本控制方面考虑，采用1.5km的方式通过变焦镜头、云台控制等也可以实现视频全程监控，但是监控力度相较1km的方式有所下降。为了兼顾投资成本和效益，可以采取在安全隐患区域的重点路段考虑1km的方式，在其他非重点路段考虑采用1.5km的方式，特殊重要路段采用摄像机点位加密布控方式。因此在进行全程视频监控方案设计时，监控力度与系统投资是成正比的，合理选择监控点距及监控摄像机类型是平衡监控与投资的重要条件。
摄像机的选型也是对投资的成本影响的关键因素，在“安全隐患”的重点区域摄像机可以选择高清红外夜视摄像机和变焦红外双波段热成像摄像机，以起到视频改善的作用，在其他非重点路段采用标清红外夜视摄像机，以减轻投资成本。高清红外夜视摄像机可以加强对道路监控的视频效果，变焦红外双波段热成像摄像机可以弥补其他摄像机在雨天、雾天以及夜晚受到汽车大灯强光照射后引起监控视频画面效果的不足。
二、外场供电系统
外场供电主要方式有:专用电缆供电、独立电源供电（包括太阳能或风能供电、风光互补供电）、公路沿线就近供电。
外场设备供电各有优缺点,但对于监控外场分布密度高(如大范围雾区)，供电可靠性要求较高,且有大负荷的外场设备建议采用专用电缆供电方案；对于太阳能资源或风力资源丰富的地区可以考虑太阳能或风能供电；对于太阳能和风能都处于可利用区可考虑风光互补供电供电方式，对于太阳能处于可利用区而风能难以利用的地区可以考虑太阳能供电或太阳能+附近取电的方式供电，同样对于风能处于可利用区而太阳能难以利用的地区可以考虑风力供电或风力+附近取电的方式供电；对于某些发达地区沿线工业供电点分布密度较高的地区可以采用沿线就近取电的方式供电。
三、图像传输系统
高速公路现有视频监控图像传输从应用方案上主要分为:
方案一：采用数字非压缩节点式视频光端机传输方案。
监控外场图像，采用跳接级连的方式进行组网传输。在每处监控点根据需要设置l台单路或双路视频+反向数据节点式远端机，在监控分中心设置多路视频+反向数据节点式局端机，所传图像均为数字非压缩格式。
方案二：全光数字视频系统方案。
所有外场监控图像在摄像机端即进行数字化编码，图像压缩后(H·264标准)采用光纤组网方式，接入收费站(或服务区)的通信系统，利用接入网提供的通道传至监控分中心。
将远端接入点图像与收费站本地接入点图像串接起来组成光纤链网或环网。监控图像在接入设备端以H．264标准采用高、低速双码流进行压缩后传至收费站本地节点设备，高码流格式压缩的图像用于监视，低码流格式压缩的图像用于存储。
方案三:模拟+数字综合视频系统方案。
所有监控外场图像通过数字非压缩节点式视频光端机,采用跳接级连的方式进行组网传输至收费站(或服务区),进站后再经数字化编码，图像压缩后(H·264标准)接入收费站(或服务区)通信系统,利用接入网提供的通道传至监控分中心。
外场监控图像经模拟(节点)视频光端机传输至收费站编解码设备后,以H.264标准采用高、低速双码流进行压缩后经站通信系统传至监控分中心编解码设备，高码流格式压缩的图像用于监视，低码流格式压缩的图像用于存储。
综合高速公路图像传输技术发展趋势、图像传输设备现有形态和兼顾投资合理的条件下，高速公路的图像传输模式建议采用方案三的模式或者采用方案一和方案三的混合传输模式。
四、事件检测系统
基于高速公路全程监控的智能化事件检测系统利用遥控摄像机预置位图像，将所有图像均接入设置在各收费站的道路状况视频分析系统的处理单元进行处理，可得到异常事件报警信息和交通参数，道路状况视频分析系统与监控分中心的以太网交换机相连，将所有检测信息上传至路段监控中心。在各监控分中心设置管理工作站和服务器，对交通事件和交通参数进行管理和存储。
交通状况视频分析系统通过接入的交通视频图像所确定的目标物体经数字化处理，对其运动轨迹进行跟踪，结合视频画面背景自动分离、更新技术，利用画面序列的变化，选取目标信息，在检测视域覆盖范围内实现多目标、多种类、多轨迹、全屏动态跟踪，综合分析和快速处理；同时，对交通运营中的交通数据参数和影响正常交通秩序的事件进行实时检测、快速报警、准确记录、透明传输、统合统计，从而辅助管理人员完成对交通运营的监控管理。
五、信息发布和视频发布系统
信息发布子系统用于主线道路区段正常交通、交通事故、施工等特殊情况时的交通控制。主要包括门架式可变信息标志、悬臂式可变信息标志以及服务区可变信息显示屏。
视频发布子系统用于经授权的合法用户发布本路段的道路视频监控视频信息。视频发布子系统一般为省交通运输厅视频发布系统的子站，接受省厅视频发布系统的管理和控制，一般软件由省交通运输厅统一采购、安装和调试。
六、全程网络广播系统
全程广播系统是在发生突发事件的紧急情况下，工作人员发布信息组织救援、疏导车辆、人员紧急调度的有力手段，是减少人身伤亡和财产损失的应急措施之一，平时也可利用此系统灵活地传递公路养护施工状况或交通信息等。网络广播系统应具备定时播放、直播、采播、远程监控及权限设置功能。
七、指挥调度系统
指挥调度系统主要包含由遥感道/桥面状态及温、湿度传感器、能见度检测仪以及视频系统采集来的交通参数和交通事件的管理。在交通参数、温湿度、能见度参数一旦超越阀值，系统则发生报警，并通过情报板和广播系统进行发布。
指挥调度系统可集成车辆管理系统，宜开发带有GIS及调度、管理、报警、监控、决策软件的指挥调度管理系统，实现能与机电维护车辆、养护巡查车辆、运营管理车辆随时信息共享、协调联动，及时处理突发问题。
指挥调度系统与视频监控系统、全程广播系统、各收费站广播系统等联动，并可做出各种紧急预案，根据预案的设定进行有效的联合工作。
八、结语
高速公路全程监控系统是一种提高路网交通安全水平、改善通行能力和提升交通服务品质的有效技术手段。如何建立起智能化程度较高、资源配置合理、监控效果明显、管理方便的全程监控系统，是使用者和监控系统设计者共同需要持续深入研究和解决的问题。
参考文献:
[1]张智勇、朱立伟等.高速公路机电系统新技术及应用[M].北京.人民交通出版社
关键词：高速公路 全程监控 外场供电 事件检测 全程网络广播 指挥调度
Abstract: through the analysis of the existing monitoring equipment configuration and technical situation, put forward the detailed construction method of expressway monitoring system
中图分类号：U412.36+6文献标识码：A
全程监控是高速公路一种重要的监管手段，全程监控系统的实施，能够实现对全路段的有效监控，及时发现交通事故、交通拥堵等交通事件，交通控制措施能够得到及时发布，减轻路政、监控人员工作壓力，保障高速公路的安全运营和畅通。
一、监控布点及摄像机选型
视频全程监控点到点距离间隔500m、1 km、1.5km的监控是今后高速公路视频监控的几个选择点,且相邻选择点方案的投资基本上是成倍增加,因此选择好监控点距是整个系统投资的关键。从现有摄像机镜头成像来看，基本上500m左右是它的最佳成像范围，大于这个距离成像效果下降,因此500米单方向的监控肯定是最佳的方案。但这个方案却是投资最大的方案，因此建议1km的双向监控，采用15m左右的立杆，双向拍摄两个方向的情况。这样两个监控点相对的摄像头的交点正好是在监控点距的中间，能实现比较好的成像效果。如果由于成本控制方面考虑，采用1.5km的方式通过变焦镜头、云台控制等也可以实现视频全程监控，但是监控力度相较1km的方式有所下降。为了兼顾投资成本和效益，可以采取在安全隐患区域的重点路段考虑1km的方式，在其他非重点路段考虑采用1.5km的方式，特殊重要路段采用摄像机点位加密布控方式。因此在进行全程视频监控方案设计时，监控力度与系统投资是成正比的，合理选择监控点距及监控摄像机类型是平衡监控与投资的重要条件。
摄像机的选型也是对投资的成本影响的关键因素，在“安全隐患”的重点区域摄像机可以选择高清红外夜视摄像机和变焦红外双波段热成像摄像机，以起到视频改善的作用，在其他非重点路段采用标清红外夜视摄像机，以减轻投资成本。高清红外夜视摄像机可以加强对道路监控的视频效果，变焦红外双波段热成像摄像机可以弥补其他摄像机在雨天、雾天以及夜晚受到汽车大灯强光照射后引起监控视频画面效果的不足。
二、外场供电系统
外场供电主要方式有:专用电缆供电、独立电源供电（包括太阳能或风能供电、风光互补供电）、公路沿线就近供电。
外场设备供电各有优缺点,但对于监控外场分布密度高(如大范围雾区)，供电可靠性要求较高,且有大负荷的外场设备建议采用专用电缆供电方案；对于太阳能资源或风力资源丰富的地区可以考虑太阳能或风能供电；对于太阳能和风能都处于可利用区可考虑风光互补供电供电方式，对于太阳能处于可利用区而风能难以利用的地区可以考虑太阳能供电或太阳能+附近取电的方式供电，同样对于风能处于可利用区而太阳能难以利用的地区可以考虑风力供电或风力+附近取电的方式供电；对于某些发达地区沿线工业供电点分布密度较高的地区可以采用沿线就近取电的方式供电。
三、图像传输系统
高速公路现有视频监控图像传输从应用方案上主要分为:
方案一：采用数字非压缩节点式视频光端机传输方案。
监控外场图像，采用跳接级连的方式进行组网传输。在每处监控点根据需要设置l台单路或双路视频+反向数据节点式远端机，在监控分中心设置多路视频+反向数据节点式局端机，所传图像均为数字非压缩格式。
方案二：全光数字视频系统方案。
所有外场监控图像在摄像机端即进行数字化编码，图像压缩后(H·264标准)采用光纤组网方式，接入收费站(或服务区)的通信系统，利用接入网提供的通道传至监控分中心。
将远端接入点图像与收费站本地接入点图像串接起来组成光纤链网或环网。监控图像在接入设备端以H．264标准采用高、低速双码流进行压缩后传至收费站本地节点设备，高码流格式压缩的图像用于监视，低码流格式压缩的图像用于存储。
方案三:模拟+数字综合视频系统方案。
所有监控外场图像通过数字非压缩节点式视频光端机,采用跳接级连的方式进行组网传输至收费站(或服务区),进站后再经数字化编码，图像压缩后(H·264标准)接入收费站(或服务区)通信系统,利用接入网提供的通道传至监控分中心。
外场监控图像经模拟(节点)视频光端机传输至收费站编解码设备后,以H.264标准采用高、低速双码流进行压缩后经站通信系统传至监控分中心编解码设备，高码流格式压缩的图像用于监视，低码流格式压缩的图像用于存储。
综合高速公路图像传输技术发展趋势、图像传输设备现有形态和兼顾投资合理的条件下，高速公路的图像传输模式建议采用方案三的模式或者采用方案一和方案三的混合传输模式。
四、事件检测系统
基于高速公路全程监控的智能化事件检测系统利用遥控摄像机预置位图像，将所有图像均接入设置在各收费站的道路状况视频分析系统的处理单元进行处理，可得到异常事件报警信息和交通参数，道路状况视频分析系统与监控分中心的以太网交换机相连，将所有检测信息上传至路段监控中心。在各监控分中心设置管理工作站和服务器，对交通事件和交通参数进行管理和存储。
交通状况视频分析系统通过接入的交通视频图像所确定的目标物体经数字化处理，对其运动轨迹进行跟踪，结合视频画面背景自动分离、更新技术，利用画面序列的变化，选取目标信息，在检测视域覆盖范围内实现多目标、多种类、多轨迹、全屏动态跟踪，综合分析和快速处理；同时，对交通运营中的交通数据参数和影响正常交通秩序的事件进行实时检测、快速报警、准确记录、透明传输、统合统计，从而辅助管理人员完成对交通运营的监控管理。
五、信息发布和视频发布系统
信息发布子系统用于主线道路区段正常交通、交通事故、施工等特殊情况时的交通控制。主要包括门架式可变信息标志、悬臂式可变信息标志以及服务区可变信息显示屏。
视频发布子系统用于经授权的合法用户发布本路段的道路视频监控视频信息。视频发布子系统一般为省交通运输厅视频发布系统的子站，接受省厅视频发布系统的管理和控制，一般软件由省交通运输厅统一采购、安装和调试。
六、全程网络广播系统
全程广播系统是在发生突发事件的紧急情况下，工作人员发布信息组织救援、疏导车辆、人员紧急调度的有力手段，是减少人身伤亡和财产损失的应急措施之一，平时也可利用此系统灵活地传递公路养护施工状况或交通信息等。网络广播系统应具备定时播放、直播、采播、远程监控及权限设置功能。
七、指挥调度系统
指挥调度系统主要包含由遥感道/桥面状态及温、湿度传感器、能见度检测仪以及视频系统采集来的交通参数和交通事件的管理。在交通参数、温湿度、能见度参数一旦超越阀值，系统则发生报警，并通过情报板和广播系统进行发布。
指挥调度系统可集成车辆管理系统，宜开发带有GIS及调度、管理、报警、监控、决策软件的指挥调度管理系统，实现能与机电维护车辆、养护巡查车辆、运营管理车辆随时信息共享、协调联动，及时处理突发问题。
指挥调度系统与视频监控系统、全程广播系统、各收费站广播系统等联动，并可做出各种紧急预案，根据预案的设定进行有效的联合工作。
八、结语
高速公路全程监控系统是一种提高路网交通安全水平、改善通行能力和提升交通服务品质的有效技术手段。如何建立起智能化程度较高、资源配置合理、监控效果明显、管理方便的全程监控系统，是使用者和监控系统设计者共同需要持续深入研究和解决的问题。
参考文献:
[1]张智勇、朱立伟等.高速公路机电系统新技术及应用[M].北京.人民交通出版社