高速公路監(jiān)控系統(tǒng)在高速公路的發(fā)展初期，就在整個機(jī)電合同中占有很重要的地位，基本上完全借鑒國外高速公路監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計思路，在高速公路沿線安裝攝像機(jī)、車輛檢測器、可變情報板、氣象檢測器等設(shè)備，以獲取道路的實時視頻圖像，并通過設(shè)備上傳的數(shù)據(jù)來分析交通流量特點和氣候環(huán)境狀況，通過可變情報板發(fā)布信息，對交通進(jìn)行疏導(dǎo)。

　　在眾多監(jiān)控設(shè)備中，無疑視頻監(jiān)控系統(tǒng)因其實時、直觀的特點，發(fā)揮著越來越重要的作用，尤其是在隧道監(jiān)控中，視頻監(jiān)控系統(tǒng)基本做到了無縫隙覆蓋。隨著高速公路的飛速發(fā)展，車流量的增加，道路交通狀況越來越復(fù)雜，司乘人員對高速公路服務(wù)質(zhì)量的要求越來越高，高速公路管理者本身也需要更加及時、便捷的道路信息，全程監(jiān)控系統(tǒng)的建設(shè)就成為了必然趨勢，尤其是作為其子系統(tǒng)的視頻監(jiān)控系統(tǒng)被優(yōu)先放在了最為重要的位置。

　　全程監(jiān)控面臨的幾個問題

　　全程監(jiān)控設(shè)備的供電問題

　　眾所周知，高速公路因其路線較長，收費站之間距離也較遠(yuǎn)，道路監(jiān)控設(shè)備通常都是設(shè)計安裝在收費站附近，由各收費站對所屬附近地區(qū)的道路監(jiān)控設(shè)備進(jìn)行供電。全程監(jiān)控系統(tǒng)要求要在整個高速公路沿線，均勻設(shè)置數(shù)量眾多的道路監(jiān)控設(shè)備(主要設(shè)備是攝像機(jī))，這就必須要解決全程監(jiān)控系統(tǒng)外場設(shè)備的供電問題。

　　新建設(shè)的全程監(jiān)控系統(tǒng)如何與已建設(shè)多年的監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行整合的問題

　　我國高速公路道路監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展已經(jīng)有了十幾年的歷史，而全程監(jiān)控的概念被提出到工程實施也不過是最近幾年的事情?；旧闲陆ǖ娜瘫O(jiān)控項目都面臨與已建設(shè)完成的原有監(jiān)控系統(tǒng)如何進(jìn)行整合的問題。

　　全程監(jiān)控系統(tǒng)統(tǒng)一管理的問題

　　全程監(jiān)控系統(tǒng)相比較以往某路段的監(jiān)控系統(tǒng)而言，所涵蓋的范圍變大了，不在局限于某條高速公路，而是從全省甚至全國的角度去規(guī)劃、建設(shè)，從而使全省監(jiān)控系統(tǒng)和全國監(jiān)控系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)成為了可能，盡管要實現(xiàn)這一目標(biāo)還有很多的困難和很長的路要走。

　　總體上，就目前全程監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展來說，全程監(jiān)控系統(tǒng)解決方案急需解決上述問題中的前兩個。

　　供電解決方案

　　為了解決高速公路沿線監(jiān)控設(shè)備的供電問題，可以引入太陽能供電、風(fēng)力發(fā)電或風(fēng)光互補供電，各地區(qū)可根據(jù)當(dāng)?shù)靥柲苜Y源、風(fēng)力資源以及系統(tǒng)的供電需求，來選擇適合的解決方案。

　　這里可以通過某省全程監(jiān)控系統(tǒng)的外場設(shè)備供電案例，來描述此類問題的解決方案，如圖1所示。

圖1 風(fēng)光互補供電系統(tǒng)構(gòu)成圖

　　通過實際勘測和多年氣象局提供的氣候資料，某省太陽能和風(fēng)能資源都非常豐富，非常適合采用風(fēng)光互補供電系統(tǒng)來為高速公路沿線全程監(jiān)控設(shè)備進(jìn)行供電。所以，系統(tǒng)除了靠近收費站的監(jiān)控設(shè)備或功耗巨大的監(jiān)控設(shè)備繼續(xù)使用市電進(jìn)行供電之外，其余的監(jiān)控設(shè)備均采用風(fēng)光互補供電系統(tǒng)進(jìn)行供電。

　　在該項目中，太陽能電池板在此項目中作為主要的能源轉(zhuǎn)化設(shè)備，風(fēng)力發(fā)電機(jī)作為輔助設(shè)備。卸荷器在風(fēng)速較大或蓄電池組已飽滿的情況下對風(fēng)機(jī)進(jìn)行保護(hù)，盡量減少設(shè)備磨損。蓄電池組通過放電給系統(tǒng)各類設(shè)備供電的同時，將太陽能電池板和風(fēng)力發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的多余電力進(jìn)行儲備。風(fēng)光互補控制器作為整個供電系統(tǒng)的核心設(shè)備，在對所有接入設(shè)備充放電狀態(tài)檢測的同時，選擇相應(yīng)的控制策略，來維持系統(tǒng)的電力平衡，既要保證盡可能讓系統(tǒng)電力處于飽滿的狀態(tài)，又要避免過度充電或者過度放電對蓄電池組造成傷害。

　　相對于市電來說，風(fēng)光互補供電系統(tǒng)還不是很穩(wěn)定，尤其是在供電時間上受氣候條件的制約，而氣候環(huán)境也有很大的不確定性。在進(jìn)行方案設(shè)計時，既要考慮極限氣候條件下(多日無太陽和風(fēng)力的支持)，系統(tǒng)能夠維持的時間，又要考慮項目的投資造價，同時還會受到技術(shù)困難的限制。

　　這就需要在做方案設(shè)計時，從多個方面來優(yōu)化系統(tǒng)，確保外場監(jiān)控設(shè)備的穩(wěn)定供電，盡可能長時間在線，包括：

　　· 盡可能減少系統(tǒng)的供電功耗，采用低功耗的設(shè)備;

　　· 盡可能減少電源轉(zhuǎn)換等中間環(huán)節(jié)，避免不必要的電力資源浪費;

　　· 盡可能不因為某處設(shè)備的電力中斷，造成全部設(shè)備圖像和數(shù)據(jù)無法上傳(解決辦法有采用點對點傳輸方式或增加光纖跳接保護(hù)器);

　　· 采用分級優(yōu)先的供電方式，舍棄系統(tǒng)部分耗電高、重要程度低的功能，確保整個系統(tǒng)的圖像或數(shù)據(jù)的上傳;

　　· 風(fēng)力發(fā)電機(jī)、太陽能電池板以及風(fēng)光互補控制器最好能夠統(tǒng)一品牌進(jìn)行采購;

　　· 準(zhǔn)備必要的后備電力支援(備用蓄電池組和發(fā)電機(jī))。[nextpage]

　　新舊系統(tǒng)的整合

　　在一般的高速公路全程監(jiān)控系統(tǒng)中，攝像機(jī)是使用數(shù)量最多的監(jiān)控設(shè)備，其次輔以其他的數(shù)據(jù)采集設(shè)備和信息發(fā)布設(shè)備，如車輛檢測器、氣象檢測器、可變信息情報板等等。

　　大量的設(shè)備要消耗大量的光纖資源，所以，目前大多數(shù)全程監(jiān)控的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)都采用雙纖自愈環(huán)網(wǎng)保護(hù)技術(shù)。既可以有效節(jié)約監(jiān)控外場的光纖資源不足的問題，減少投資，又可以在一定程度上保證系統(tǒng)的安全性(對于監(jiān)控外場，點對點的傳輸方式安全性最好)。

　　這里還是根據(jù)某省全程監(jiān)控系統(tǒng)的實際應(yīng)用，來簡單描述系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能，以及如何完成與舊有的監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行整合的解決方案。

圖2 全程監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成圖

　　從圖2中，可以看出整個系統(tǒng)的管理體系分成四個等級，由上至下分別是監(jiān)控中心、監(jiān)控分中心、收費站和監(jiān)控外場，每個層級都采用雙纖自愈環(huán)網(wǎng)保護(hù)結(jié)構(gòu)。

　　除監(jiān)控外場之外，監(jiān)控中心、監(jiān)控分中心和收費站都可以根據(jù)需要解析和提取外場監(jiān)控設(shè)備上傳的視頻圖像和路況數(shù)據(jù)以及設(shè)備的工作狀態(tài)等，并能根據(jù)一定權(quán)限進(jìn)行操作，比如解碼視頻圖像至電視墻或大屏幕投影，根據(jù)監(jiān)控軟件提供的預(yù)案進(jìn)行信息發(fā)布和對交通進(jìn)行疏導(dǎo)。

　　全程監(jiān)控系統(tǒng)的主要功能

　　在此簡單介紹此項目全程監(jiān)控的系統(tǒng)功能如下。

　　數(shù)據(jù)分析處理功能

　　(1)對交通流量數(shù)據(jù)(包括交通量、平均車速、車道占有率等)進(jìn)行采集統(tǒng)計處理;

　　(2)對視頻交通事件檢測圖像進(jìn)行分析處理和判斷;

　　(3)對氣象數(shù)據(jù)(包括路面狀態(tài)、溫度、降雨量)進(jìn)行采集統(tǒng)計處理;

　　(4)根據(jù)設(shè)備通信狀態(tài)和數(shù)據(jù)，分析設(shè)備狀態(tài)報警和通信故障報警。

　　數(shù)據(jù)存儲功能

　　(1)道路交通流量數(shù)據(jù);

　　(2)設(shè)備狀態(tài)信息;

　　(3)氣象檢測信息;

　　(4)交通事件事故信息;

　　(5)預(yù)警、報警信息;

　　(6)控制方案存儲。

　　顯示與控制功能

　　(1)監(jiān)控中心和分中心可通過數(shù)字軟矩陣調(diào)用外場攝像機(jī)圖像在中心和分中心監(jiān)視器上顯示;

　　(2)實現(xiàn)報警聯(lián)動，將報警信息所關(guān)聯(lián)的圖像或信息切換到主畫面(或大屏幕)，綜合控制臺上放置的主監(jiān)視器具有“強(qiáng)插”顯示功能;

　　(3)可控制道路沿線設(shè)置的遙控攝像機(jī)動作;可切換顯示攝像機(jī)圖像在任一臺監(jiān)視器上顯示，或到監(jiān)視大屏上顯示，并在收費站和監(jiān)控分中心對所有圖像進(jìn)行錄像;

　　(4)控制方式有人工控制和自動控制兩種，人工控制優(yōu)先;

　　(5)顯示可變信息標(biāo)志內(nèi)容。

　　智能決策功能

　　(1)系統(tǒng)能利用視頻交通事件自動檢測數(shù)據(jù)，對該斷面的交通擁擠、事故等交通異常事件作出自動判斷，作出相應(yīng)的預(yù)警或告警信息;同時可以通過交通流量數(shù)據(jù)、交通事件檢測數(shù)據(jù)根據(jù)設(shè)定的閥值，判斷交通擁擠、交通阻塞或事件等交通狀況，作出相應(yīng)的預(yù)警或告警信息;[nextpage]

　　(2)系統(tǒng)可根據(jù)告警事件的嚴(yán)重程度分成預(yù)警、輕故障、重故障、嚴(yán)重故障四個級別分別進(jìn)行處理。一旦有告警信息，則在操作員工作站上立即顯示告警信息，并自動彈出控制誘導(dǎo)預(yù)案等，并且有相應(yīng)的聲光信號提示操作員;

　　(3)監(jiān)控計算機(jī)在接到報警信息后，能自動彈出報警窗口，可輸出報警圖像在監(jiān)視器進(jìn)行“強(qiáng)插”顯示;同時，監(jiān)控計算機(jī)上的視頻管理軟件也能通過軟解碼方式看到報警點的視頻圖像;系統(tǒng)能通過I/O模塊自動監(jiān)控計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的聲光報警器進(jìn)行聲光報警;

　　(4)當(dāng)系統(tǒng)自身發(fā)生故障(包括設(shè)備故障、通信故障等)時，能在監(jiān)控計算機(jī)上自動彈出報警窗口，同時在監(jiān)控計算機(jī)上發(fā)出報警聲音;

　　(5)出現(xiàn)報警后，系統(tǒng)能自動記錄事件的屬性(如事件類型、事件、地點等)以及事件的處置過程。并能夠?qū)Υ尜A的告警事件進(jìn)行打印，打印內(nèi)容包括故障日期、時間、地點、故障性質(zhì)等;

　　(6)半自動控制：對系統(tǒng)自動提出控制誘導(dǎo)方案，操作員根據(jù)外場攝像機(jī)及巡邏車等確認(rèn)或修正后，再下發(fā)控制指令(包括通知路政、交警部門)，執(zhí)行控制誘導(dǎo)方案;

　　(7)手動控制：任何情況下，操作員在得到各方面的確認(rèn)信息后，可手工編制控制誘導(dǎo)方案;

　　(8)手動控制的優(yōu)先級最高，半自動控制次之;

　　(9)控制誘導(dǎo)方案被確認(rèn)后，將誘導(dǎo)信息發(fā)送到大型可變情報標(biāo)志;交通事件處理結(jié)束后，將改變大型可變情報標(biāo)志的信息內(nèi)容，同時填寫事故處理情況備案。

　　統(tǒng)計查詢、報表功能

　　(1)完成數(shù)據(jù)統(tǒng)計、數(shù)據(jù)查詢;

　　(2)按預(yù)先規(guī)定的格式和內(nèi)容，定時進(jìn)行日、周或旬、月、季、年報表的統(tǒng)計處理，并且進(jìn)行打印;

　　(3)關(guān)于報表的類型和格式可根據(jù)要求確定。

　　系統(tǒng)管理功能

　　(1)系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置功能;

　　(2)安全防御功能：具有針對網(wǎng)絡(luò)攻擊的防御能力，具有防范網(wǎng)絡(luò)病毒的措施。對中心、分中心不同層次和職責(zé)的人員，分別設(shè)置不同的操作使用權(quán)限，設(shè)置不同的操作口令和密碼，防止越權(quán)存取和修改，保障數(shù)據(jù)的完整性，并且對值班員的操作進(jìn)行存貯、記錄、打印;

　　(3)自動數(shù)據(jù)備份和系統(tǒng)恢復(fù)功能：系統(tǒng)具有數(shù)據(jù)自動備份功能，系統(tǒng)能自動完成每日的系統(tǒng)數(shù)據(jù)備份，包括重要事件，操作，設(shè)備狀態(tài)變化等的記錄。記錄的同時，自動進(jìn)行時間標(biāo)記;在系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，系統(tǒng)具備提供能迅速恢復(fù)運行的措施;

　　(4)系統(tǒng)具有自診斷功能;能自動測試系統(tǒng)的工作狀況，并且在檢測到異常情況時，自動顯示和打印診斷報告;能自動并循環(huán)測試系統(tǒng)的軟、硬件及外場設(shè)備的工作狀況，并且在檢測到異常情況時，自動顯示和打印診斷報告，并向值班員發(fā)出信息。發(fā)生故障時，可及時準(zhǔn)確地報告故障點的位置和類型，并提示值班人員盡快采取措施，排除故障。

　　系統(tǒng)擴(kuò)展功能

　　(1)預(yù)留聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)接口;

　　(2)預(yù)留與其他系統(tǒng)整合的數(shù)據(jù)接口，比如：信息發(fā)布、路政、養(yǎng)護(hù)、公路交警等;

　　(3)預(yù)留社會公眾發(fā)布途徑的接口;

　　(4)預(yù)留其他路段全程監(jiān)控系統(tǒng)的接口。

　　值得注意的是，在該高速公路項目中，新建的全程監(jiān)控項目必須與舊有的監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行整合，發(fā)揮數(shù)據(jù)和信息互補的優(yōu)勢才能在信息容量、監(jiān)控策略制定、應(yīng)急指揮等方面發(fā)揮全面的作用，提高整個系統(tǒng)的準(zhǔn)確性和響應(yīng)效率。與此同時，要完成系統(tǒng)的整合和全省或是更大范圍的系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)，也需要形成統(tǒng)一的技術(shù)規(guī)范，從軟件和硬件方面都要進(jìn)行必要的改造， 包括軟件的升級或重新研發(fā)、硬件的升級或更換等等。