高速公路道路监控系统设计分析

孟浩

（北京瑞拓电子技术发展有限公司，北京100040）

1 引言

监控系统有助于高速公路系统安全高效地运行，其核心功能体现在交通控制和实时监控2个方面。在实践中，高速公路监控系统能够通过信息收集和分析实现对公路交通流量的预测以及对突发事件的处理，改善高速公路的交通条件，从而避免交通堵塞和交通事故。

2 高速公路监控系统设计的目的

高速公路系统的重要组成部分之一是监控系统。建立监控系统的核心目的是实现高速公路环境信息和运营信息的有效收集和技术发布，管理、控制高速公路的运营。本文从实用的角度讨论了基于路网分布的道路监控系统，主要是在适当的位置布设摄像机，实现对该路段内交通数据的采集和计算，同时也可以对高速公路的运营情况、天气状况和交通状况等进行实时监控。采集到的数据信息会由无线或者有线通信网络传输到管理中心，方便管理人员更好地制订控制方案。另外，高速公路监控系统能够帮助交通管理部门更加准确地掌握高速公路的拥堵状况，采取有效措施对交通资源进行合理的引导与分配，为人们的出行提供线路参考，提高出行效率，并且在保障道路通畅的同时，减少交通事故，促进高速公路综合利用水平的提高。

3 高速公路监控系统设计的原则

3.1 先进性

优化公路监控系统时，要综合考虑交通状况和监控系统的2个发展趋势，采用先进的技术和设备提高监控系统的效率。

3.2 安全性

选择监控设备时，应关注其安全性，不能一味求新，借助技术成熟的设备为监控系统的运行安全奠定基础。

3.3 协调性

设计监控系统时，设计人员应将监控系统和其他相关系统之间的协调问题考虑在内，将高速公路交通设施的整体作用最大限度地发挥出来。

3.4 可维护性

监控系统应具备友好的人机界面，配合模块化的程序功能确保系统具备良好的可维护性，在出现故障时能够方便工作人员进行维护和处理[1]。

4 高速公路监控系统设计分析

4.1 明确系统层次

目前，在高速公路监控系统的设计中，系统结构包括基本监视单元、子部监视中心、地方监视中心3个阶段的监控管理体系结构。基本监测单元包括室外设施、隧道、桥梁管理站等。

4.2 确定系统结构

4.2.1 监测中心

监测中心主要负责高速公路网络的全面监测和管理。根据分段长度和特性、相应的施工管理模式和投资项目建立监测中心[2]。监测中心的子系统包括视频采集系统、云控制系统、信号传输系统等。视频采集系统的主要功能是在高速公路的不同位置建立观测点，以收集道路状况信息，也可以对沿线一定区域进行相应的视频监测；云台控制系统包括云台以及云台控制器，能够对灰度图像进行处理，对观测点的位置进行观察；信号传输系统是实现收费站、交通线路及相关附属设施的监控数据与监控图像(包括电源、图像及控制信号线)之间的相互传输图像处理系统；道路图像分析通过可靠的图像监控环节进行，处理后的图像作为监控系统中的基本监控单元进行显示。

4.2.2 基层监控单元

对于一些规模较大的桥梁，应设置相应的桥梁管理站，如果是隧道，则需要结合隧道的长度和分布特征，对管理站的位置信息合理选择。

4.3 硬件设计分析

根据高速公路监控系统的功能要求，硬件设备可以分为以下2个部分：

1）内部单元，包括计算机设备、屏幕投影设备、电子地图等，能够对外场设备传输的信息进行处理和显示，也可以借助计算机系统和相关辅助设施对信息进行综合处理和统计，面向驾驶者发布实时交通引导信息，确保安全行驶的同时，规避交通拥堵问题。

2）外场设备，包括100个可变限速标志、气象探测器、车辆探测器等设施，可以实时监控高速公路收费站和全线的运行情况，提高对高速公路交通状况的感知和控制能力，以更好地应对一些突发性不良天气状况或事件，如大雾、暴雪、交通事故等[3]。

4.4 软件设计分析

根据具体功能，道路监测系统可分为路况监测系统与收费监测系统。前者有助于帮助交通管理部门正确把握道路交通情况，实时监测高速公路上车辆的违章情况，也可以对一些关键路段，如隧道、立交桥等进行监视，收集、记录各种图像信息，并将信息传递给交通管理部门进行处理[4]。

交通监控系统可以提高交通管理部门的生产效率，促进高速公路稳定健康地发展。其可以根据过往车辆的具体类型记录和监控收费员的整体收费过程，以保证工作效果。从逻辑层面分析，高速公路监控系统体现为3层结构：

1）设备控制层，能够实现各类设备和业务处理，接收上层指令信息，并且将对应的信息返回系统中的业务处理设备；

2）业务处理层，主要功能是信息的收发和处理，数据库平台是基础；

3）综合管理层，能够实现与用户之间的互动，用户可以通过短信的方式接收信息。监控系统软件需要满足几个特征：首先是稳定性，可以借助面向对象的设计方法提升高速公路监控系统的稳定性，确保系统能够适应高速公路监控管理的需求；其次是安全性，需要通过权限控制、身份认证等方式实现对系统的安全管理，提升运行的安全性和可靠性；最后是扩展性，在高速公路监控系统中，可以采用模块化设计提升系统的可扩展性，确保系统能够根据实际需求对功能和应用范围添加相应的功能模块，对系统进行功能进行拓展。相应的功能模块包括补偿管理模块、信息捕获模块、数据分发模块、视频监控模块、交通控制模块等[5]。

5 结语

综上所述，高速公路交通监控系统在高速公路的运行过程中发挥着重要的作用。在高速公路系统的设计过程中，应考虑高速公路监控系统的具体条件，分析社会网络发展的需要，积极引进先进的信息技术，强化监控系统的功能和应用范围，促进高速公路服务和管理水平的提高，使高速公路工程在适应时代潮流的基础上，更好地满足人们的出行需求。