高速公路监控如何实现自动化和智能化

秦伊佐

（中交二公局铁路建设有限公司 陕西西安 710065）

高速公路运行管理中，监控系统担负着重要的职责，例如对违法违规行为、公共秩序进行监督和维护，强化了公路安全管理的责任。近年来，随着技术水平的提升，智能化和自动化技术的应用在高速公路监控系统中得以应用，整体监控效率得到提升。

一、高速公路智能化监控系统概述

高速公路监控系统发挥完善的监控作用，确保公路安全稳定运行。在高速公路监控系统向着智能化自动化发展的方向中，高速公路管理工作人员必须重视监控智能化自动化优势，应用智能化自动化技术并积极进行推广。监控系统有效性体现在监控效率的提升和监控效果的提高上。高速公路现代化监控系统构建，通过智能化自动化技术应用之后，能够实现技术的先进性，推动了高速公路智能监控技术的发展[1]。

二、高速公路智能化监控系统构建

随着数字化和网络化的发展，高清智能监测系统的使用程度加大，促进了多目标跟踪系统智能化发展，在高速公路服务中实现了智能化监控。

（一）车辆检测系统主要是应用在对高速交通流量的检测。智能交通系统进行交通流量检测，发挥智能的手段。例如，车辆检测针对高速公路、一级公路、城市公路等对来往车辆的行驶速度、车型、道路占有率等进行检测。系统根据检测到的数据，将道路的运行情况加以分析和判断，并根据监控系统获得的可变情报，对信息进行发布。这些车辆检测设备可以安装到高速公路的不同路段上，也可以安装在交通巡逻车和城市主干道上，发挥出设备的技术优势[2]。

（二）车辆异常行为检测。其主要是通过背景检出提取的技术检测车辆行驶异常的情况。异常行为检测对运动图像予以检测，以判断车辆行驶行为和跟踪车辆，并识别车辆类型。例如，一辆汽车驶入人行道时，系统会对车辆周边打上红色标识，如显示行驶异常则发出警报，引起监控人员注意。车辆退出人行道后，红色问号消除，警报消失。

车辆在车道正常行驶时，如果出现频繁超越其他车辆的车辆或逃窜的车辆，系统均会判断为异常车辆并发出警报声[3]。此时，系统会发出警报声，并打出红色惊叹号，以表示该车行驶行为异常。

（三）车辆身份自动识别系统在大型停车场应用较为实用。汽车牌识别和汽车类型识别组成了汽车身份自动识别系统。车牌自动识别将输入的车牌号进行处理识别，对大小车辆、字符串等进行识别，运用管理数据库连接的方法实现快速识别精确识别。交通部门的违章监测和高速公路收费站管理等都可以运用汽车身份自动识别系统，采用ccd摄像机对车辆牌照进行拍摄，并运用汽车位置传感器将汽车的位置、车辆的行驶情况以触发信号的方式进行采集。图像采集部分将车牌图像信号送入图像处理，并进行预处理、二值化、特征提取，经字符识别程序将结果运行之后写入数据库。

（四）收费数据视频叠加显示系统采用计算机系统进行管理，并采用人工加自动联网收费结合的方式进行闭路电视监视。其采用非接触式IC卡作为收费介质，按照车型和行驶里程，在储值卡内进行扣款。

高速公路收费系统采用收费视频叠加技术，方便交通部门管理，并对收费技术进行精确核算。收费数据视频叠加核心是芯片。芯片可以采用叠加字符水平和垂直调节的方式进行同步信号的分离，也可以将输出和输入部分加以调整。被叠加的数据经过单片机输送到监控中心，显示在监视器上，并上传到监控中心计算机，记录在DVR中，以便交通部门管理[4]。

（五）收费站不停车收费系统，当前在公路大桥隧道中被广泛应用。这种不停车收费系统不需要汽车停止，就可以采用电子标签专用短距离通讯自动完成收费。etc系统就是在该系统下运行的，主要体现在收费站管理和etc管理中心与专业银行网络进行联网。在etc收费车道，系统利用微波电子、计算机、通讯技术、传感技术、图像识别技术等高科技技术联合，形成先进技术，实现对不停车车辆的自动通行费用的收取。例如，微波技术在etc系统中的应用，通过路边读写设备，获取车辆信息；控制系统通过信息接收和发射装置识别车辆设备，以汽车前玻璃上的obu车载器识别车牌号、车型编码计算费用，并从专用账户上扣除费用。不停车收费系统还采用GPS技术，通过移动通信技术高度融合，使得GPS接收机获得移动车辆的位置数据；再经过单片机的处理之后，将信息发送到移动通讯网短信息中心；经通讯模块处理之后，通过专线将车辆定位信息传到传送给收费中心；由收费中心接受信息并传送到移动终端，准确获取车辆的行驶路线；根据行驶轨迹，由收费软件按照公路收费标准进行计费，实现联网收费。

三、智能交通以及5G物联网车辆系统发展前景

随着智能交通的发展，安防应用领域逐步扩大。监控系统在城市智能交通管理上发挥着重要作用，着眼于交通信息的广泛应用和服务，提高了交通运行效率[5]。作为智能化的交通领域管理者，智能交通结合电子监控系统以及车辆控制系统、多媒体系统，共同发挥智能化管理作用，向着信息技术集成化的方向发展。智能交通系统的综合管理能力可以应对不同天气不同季节，并针对不同的交通状况对车辆进行控制，采用信息采集和处理的方式实现车辆的管理。在信息采集方面，汽车安装有车载定位系统，可以对汽车的行驶位置和车上的情况进行实时监控。智能交通系统通过对车辆信息的跟踪和定位，对于拥堵路段进行智能化分析，将路况在电子路况显示屏上进行通报，帮助人们了解车流量的情况。智能交通系统利用交通信息采集系统还可以丰富交通信息内容，为出行提供办便利，使未来人们在出行时得到更加便利和高效的服务。在交通信息智能化监控系统的帮助下，外出旅行人员将获得多种多样的旅行服务，如能够快速获得路面拥堵情况等。

随着5G技术的覆盖，车联网在落地以及应用上发挥了巨大价值。当前，其热点集中在自动驾驶和智能交通构建上。随着国家产业政策的扶持，5G车联网推出车联网智能网促进汽车产业发展行动规划，通过纲领性文件的发布和实践，使得以5G技术为核心的智能网助力智能汽车转型升级。一是车联网落地之后，将解决电动化汽车产业网联化转型中遇到的难题，做到智能网联安全，从芯片到终端产品应用结合当前智能化道路进行改造，尽快促进未来自动驾驶落地。拥有自动化终端应用场景的物联网车辆运行系统已经发挥作用，例如自动识别红绿灯信号等核心关键技术，不仅能够识别信号灯信息，而且可以依靠摄像头识别通过后端的车载平台去测算信号信息，甚至可以对恶劣的天气影响予以应对[5]。

自动驾驶车将拥有视力智能视觉范围，传感器激光雷达视觉范围在100米左右。5G智能网联可以实现超视线信息推送，智能网联将超视线的信息推送产业链传送给自动驾驶车辆，依靠单车传感器将信号通过车联网进行共享，降低单车智能成本。

未来智能交通将实现通信与协同控制，协同信息感知平台，多层级车路协同，体现为微观、中观、宏观三个层面。

微观层面是车辆行驶环境信息实现交通信息感知和交互，交通运行情况和交通事件信息及时传送，使得车辆能够及时对信息进行获取、传送和快速合理的决策。例如，针对行人避让和盲区、城市交叉路口的信号控制等特点，车联网系统和环境感知系统结合，实现防碰撞预警。交通信号的感知表现为，当汽车经过交叉路口时，红绿灯信息被识别并传输到车载信息屏。防碰撞预测可通过对车辆位置的轨迹分析，结合边缘计算单元对车联网系统中的碰撞风险进行预警[6]。

中观层面上，智能交通运行态势协同控制集成各类交通控制技术，对局部的运行态势进行控制。例如，当车辆驶向信号灯控制的交叉路口时，收到路测RSU发送的道路数据，实时进行信号灯状态数据的获取，给予驾驶员合适的车速建议区间，使得车辆能够保持舒适运行。高速公路匝道智能管控，对整套系统运行毫米波雷达，LED控制屏和电子警察抓拍等，实现高速路况感知、后台管控和数据采集。

宏观层面基于云控制平台，将车辆拥堵情况、环境信息、道路感知信息等汇聚在云控平台上，实现全局决策控制。

四、结束语

智能交通系统在高速公路收费、实时监测路面拥堵、精准识别车辆异常等方面，通过系统先进设备软硬件实现电子智能化应用。随着高速公路建设和汽车产业蓬勃向上发展，在市场经济引领下，智能交通系统尤其是监控智能化将发挥重要作用，为高速出行提供高效的信息采集功能、信息整合功能。其作用是其他安防工作无法比拟的。其今后的发展更将向着智能化分析、智能化管理、系统联动和互动功能前行。