高速公路监控系统的电气自动化应用

孟哲

葛洲坝集团交通投资有限公司 湖北武汉 430000

通过电气自动化技术，可以提高监控系统的监控能力，使其能够对公路实施有效地监控，提高对公路的管理效率，使公路车辆行驶更加的安全。高速公路车辆行驶速度较快，需要做好安全控制工作，对公路状况实时进行监控，对公路中存在的问题及时进行排查，使公路具有良好的运输效益。因此，提高公路自动监控水平较为重要，可以使公路得到更加充分地管理。

1 高速公路监控系统组成

1.1 管理中心

如图1所示，管理中心在高速公路控制系统中起到总控功能，可以对公路整体状况进行把握，使公路处于良好的运行状态，保障公路能够顺利地承担运输作用。管理中心将众多控制模块进行汇总，使公路数据能够实时高效地进行传输，进而对数据形成有效地采集，提高监控系统对信息的处理能力。管理中心需要依赖于各个功能模块进行实现，使其能够具有各种功能。以视频监控模块为例，可以将公路状况实时传输到管理中心，使公路数据采集工作更加地全面，使公路图像能够及时得到处理，及时对公路存在的问题建立解决方案。因此，管理中心需要具有较强的信息处理能力，进而提高公路监控水平[1]。

图1 管理中心

1.2 通信模块

高速公路监控系统模块间需要配合进行工作，使公路信息能够得到准确地传输，进而提高模块控制水平。为了满足上述条件，需要将通信模块作为控制的桥梁，使其能够保障模块间的通信效果，使信息能够实时进行传递，进而使各个模块能够得到有效控制。通过通信模块，可以提高信息的上传水平，并且能够消除信息之间的延时，使信息传递更加地迅捷，避免由于信息延误而导致公路管理水平较差，对公路管理的不充分。通信模块对数据具有一定的识别能力，一方面，可以对数据进行一定程度的汇总，使数据能够得到有效分类，提高信息采集的能力。另一方面，可以将数据以统一格式进行上传，有利于数据的解析与保存。

1.3 信息管理模块

信息管理模块用于对公路信息进行整合，使数据能够得到有效化的分析，能够自动确认公路的状态，一旦公路发生状况，将会立即产生报警，提供工作人员对问题进行处理。信息管理模块重点在于信息的保存与处理，对于信息的保存，需要将公路数据保存在数据库中，并且合理地定义字段分类，使公路数据能够得到准确地分类。例如：监控视频数据需要保存在专业的数据库中，这样可以实现视频数据的统一管理，便于对数据进行调用，使数据管理更加地方便。对于监控信息的处理，需要通过数据识别进行实现，判断公路是否存在异常状况，并按照预设程序执行相应运行流程（如表1）。

表1 信息管理模块运行流程

1.4 视频监控模块

视频监控模块可以对公路画面进行采集，将公路信息以图像的形式进行传递，进而实现视频监控功能。视频监控模块主要由摄像头和控制模块组成，摄像头需要具有较高的分辨率，分辨率需要在200万像素以上，这样才能保障画面的清晰程度，使视频图像便于进行处理，进而保障图像的识别效率。以1080P摄像机为例，视频格式为H.264，默认码流在6-10M之间，帧率为25fps，这样才能报站视频数据稳定传输。对于控制模块，需要合理地对采样周期进行设计，使其具有良好的采样频率，能够有效地对公路画面进行捕捉，进而实现良好的视频监控效果。视频监控模块需要与公路地图相结合，这样便可以确定视频的具体地点，使公路信息的获取更加地全面，使视频监控功能更加地完善[2]。

1.5 路段监控模块

在高速公路监控系统中，需要做好路段监控工作，对路段状况进行有效地处理，进而保障路段的监控效率。路段监控模块需要与服务器建立良好的关系，使路段信息能够得到实时地传递，进而实现良好的路段监控效果。路段监控模块非常重要，需要与视频监控模块相结合，合理地对监视器进行分布，使路段能够得到全面地监控。路段监控主要集中在公路风险易发区，需要对该地区着重进行监控布置，这样可以实现有针对性地监控，使监控措施更加地高效。通常情况下，监控模块的监控距离在50～100m之间，为此，每隔100m左右就要设置一个监控点，对路况进行拍摄，进而形成良好的监控效果。

1.6 控制中心模块

控制中心模块是监控系统的核心，使实现各个模块协调调度的关键，需要具有良好的控制效果。在控制效果上，需要对公路信息进行全面的整合，这样才能保障控制管理的全面性，提高公路监控系统的监控水平。控制中心模块是保障监控系统高效运转的关键，需要合理地对控制方式进行选择。通常情况下，需要以通信技术作为基础，采用现场总线控制方式，实现对监控系统各个模块的控制，使控制中心能够正常发挥作用。通过总线控制方式，可以使模块间更好地进行数据交换，进而使模块控制效果更加地完善，使高速公路监控系统能够稳定工作。

2 高速公路监控系统中电气自动化的应用

2.1 模块改造

通过电气自动化技术，可以对公路控制系统进行改造，使系统模块功能更加地完善，进而使监控系统具有完善的工作效果。监控系统具有较强的自动控制功能，可以实现公路信息的自动监视，使控制过程符合自动化的要求，使监控过程更加地具有效率性。通过模块改造，可以提高监控系统对突发状况的识别能力，使系统能够自动对突发状况进行识别，进而使模块改造过程更加地有效。另外，需要对报警模块进行改造，使监控系统具有报警能力，一旦发生突发状况，需要及时向工作人员进行报警，使其能够快速地对问题进行处理，使公路问题能够得到及时解决。通过自动化系统可以远程实现模块控制，对公路信息进行获取，形成公路的确切信息，将公路监控过程建立在数据之上[3]。

2.2 控制方式

通过电气自动化技术，可以使监控系统控制方式更加地完善，能够对各个模块进行有效地控制，进而提高公路的管理效率。在控制方式方面，分为手动和自动两种形式，当系统发生故障时，一般采用手动控制方式，保障监控系统能够继续工作，避免公路监控过程受到较大影响。监控系统在正常状态下，采用自动控制方式，可以实现高速公路的自动监控，使监控系统能够稳定地运行。在监控过程中需要做好数据存档工作，对系统工作的状态进行记录，对系统自身的工作状况进行监视，进而保障公路监视系统能够稳定地运行。监控系统采用总线控制方式，可以保障数据能够双向进行传递，进而实现良好的控制效果，使控制方式更加地完善，使各个模块得到有效地管控。

2.3 集成系统

通过集成系统可以提高公路监控系统的管理水平，使控制过程更加地集中化，便于对各个模块进行管理，使公路数据的处理更加地完善。公路监控系统的组成较为复杂，由多种设备进行组成，需要采用集成化的控制方式，全面对公路信息进行获取。集成系统需要采用分布式控制方式，使系统能够构成一个整体，保障监控系统中信息的传递效果，使系统具有良好的集成化水平。通过集成系统可以提高数据的监听效果，有利于公路数据的采集与分析，使公路信息能够得到有效地管理，提高公路的监控效率。集成控制需要依托于网络线路进行实现，使监控系统具有良好的信息传递能力，使远程控制措施更加地完善，使公路监控系统具有较高的集成化程度，进而提高监控系统自动控制水平。

2.4 监视服务

为了实现良好的通信效果，需要合理地进行通信技术的应用，将5G通信技术应用在公路监控系统中，保障监控系统具有良好的数据传输质量。公路监控系统需要具有良好的监视服务能力，能够有效地对监控程序进行使用，使公路数据能够得到有效地获取，进而提高监控系统的监视服务水平。5G网络传输速率在1.5～2.3Gbps，可以有效地减少数据传输产生的延时，使数据能够稳定地进行传输，能够满足公路监控系统实时监控的功能。在监视服务过程中，需要对公路数据进行连续存储，使公路信息能够得到准确地记录，进而使历史数据的分析更加地便利，使监控系统具有良好的数据分析能力。随着历史数据的记录，数据量将会不断增加，为了减少空间的占用，需要将无用数据及时删除，进而提高系统的性能[4]。公路数据一般保存在数据库中，大约3～5d就需要清理一次，并且需要实时对数据库空间进行计算，确保存储空间不会溢出。

2.5 设计优化

通过电气自动化技术可以对公路监控系统进行优化，使监控功能更加地完善，使监控系统运行更加地稳定。5G通信技术在后台监控方面具有重要作用，可以对系统的运行状态进行监测，使系统处于良好的运行状态。一旦发现系统中存在问题，可以及时定位到具体出现问题的模块，进而对模块进行改进，提高系统的工作水平，保障监控系统的设计更加的合理。为了使公路监控数据更加地易于查询，需要做好客户端的设计工作，可以建立Web页面式客户端，与监控系统数据库相连，这样便可以实现数据查询功能，工作人员可以通过手机随时随地进行登录，公路数据进行查看，进而确定公路监控状况，使公路管理更加的便捷，使高速公路监控系统更加地易于操作。

2.6 智能服务

通过电气自动化技术可以使公路监控系统具有智能服务能力，使系统能够更好地获取监控场景，使监控过程更加地完善。在5G切片技术影响下，可以实现数据的高速传输，使监控系统可以实时对图像进行传输，进而实现良好的监视效果。通过信息管理模块，可以自动对公路数据进行分析，并且可以通过对监控条件进行设置，使公路监控过程更加地灵活，进而对公路场景进行有效地采集。通过5G通信技术，可以避免在智能化组网情况下出现延时，提高公路的自动化监视监控效果，使监控过程具有较高的实时性。通过上述方式，可以有效地解决时延问题，充分地智能化服务水平，使公路监控系统控制能力得到进一步完善，进而满足高速公路的监控需求，保障高速公路的安全性。

3 结语

综上所述，为了保证高速公路的安全性，需要注重自动化技术的应用，将其与监控系统相结合，这样可以提高公路的监控能力，对公路实施更加有效地管理。通过电气自动化可以使监控系统功能更加地完善，提高对公路的实时监控效果，同时具有良好的数据交换效率，进而保障公路监控系统能够稳定工作。