本文主要介紹了高速公路監(jiān)控系統(tǒng)的概念、監(jiān)控系統(tǒng)在高速公路建設(shè)中的重要性、高速公路監(jiān)控系統(tǒng)的管理模式、新型設(shè)備的應(yīng)用、網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)的發(fā)展以及基于GIS平臺(tái)的監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)的四個(gè)發(fā)展趨勢(shì)，最后介紹了高速公路監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展?fàn)顩r。

        近年來(lái)，隨著我國(guó)高速公路建設(shè)里程的不斷增長(zhǎng)，各省市高速公路網(wǎng)逐步形成，運(yùn)營(yíng)管理從線(xiàn)控向面控過(guò)渡，高速公路視頻監(jiān)控系統(tǒng)正朝著信息化、數(shù)字化、分布式聯(lián)網(wǎng)遠(yuǎn)程智能監(jiān)控的方向發(fā)展。

        智能監(jiān)控系統(tǒng)作為一種直觀(guān)有效的監(jiān)控手段，廣泛用于高速公路、機(jī)場(chǎng)、銀行、社區(qū)等各個(gè)領(lǐng)域，已經(jīng)成為監(jiān)控系統(tǒng)中一項(xiàng)必要的基礎(chǔ)設(shè)施。目前，大部分高速公路管理部門(mén)為了能更好地掌握所轄高速公路路段的交通、消防、安全、收費(fèi)等情況，為使用者提供安全、通暢和舒適的交通環(huán)境，在各路段、收費(fèi)站以及服務(wù)區(qū)等都建立了監(jiān)控系統(tǒng)。

智能監(jiān)控系統(tǒng)重要性
        高速公路監(jiān)控系統(tǒng)是保障高速公路暢通與安全的重要手段，它可以有效地減少交通事故，并避免二次事故發(fā)生。智能監(jiān)控系統(tǒng)的信息化建設(shè)就是為了這個(gè)目的而開(kāi)展的。近年來(lái)，我國(guó)高速公路行業(yè)的信息化建設(shè)已經(jīng)取得了階段性成果。“數(shù)字監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)”已經(jīng)初步成形，對(duì)高速公路監(jiān)控系統(tǒng)的信息化建設(shè)發(fā)揮了重要的推動(dòng)作用。2000年以來(lái)，交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)重點(diǎn)圍繞高速公路、高等級(jí)公路、農(nóng)村公路等建設(shè)項(xiàng)目穩(wěn)步推進(jìn)，投資進(jìn)一步增長(zhǎng)。

        現(xiàn)代化高速公路的建設(shè)對(duì)高速公路的管理提出了更高的要求，需要與之相適應(yīng)的監(jiān)控系統(tǒng)予以支撐，高速公路監(jiān)控系統(tǒng)信息化建設(shè)是必然選擇。由于高速公路距離遠(yuǎn)、收費(fèi)站點(diǎn)長(zhǎng)，因而實(shí)現(xiàn)整個(gè)沿線(xiàn)的聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控和管理，就顯得非常重要。根據(jù)《高速公路交通工程及沿線(xiàn)設(shè)施設(shè)計(jì)通用規(guī)范》的要求，當(dāng)高速公路的服務(wù)水平達(dá)到2級(jí)以下并已臨近飽和的路段，會(huì)出現(xiàn)常發(fā)性交通擁擠，此時(shí)要求監(jiān)控系統(tǒng)能及時(shí)、自動(dòng)地監(jiān)測(cè)交通擁擠等交通事件的發(fā)生，以便及時(shí)疏導(dǎo)交通。因此，筆者認(rèn)為建立合理的高速公路全程監(jiān)控系統(tǒng)勢(shì)在必行。同時(shí)，由于高速公路信息系統(tǒng)具有精度要求高、規(guī)則復(fù)雜、動(dòng)態(tài)化、離散化等特點(diǎn)，筆者認(rèn)為借助地理信息系統(tǒng)的強(qiáng)大功能，實(shí)現(xiàn)地理信息系統(tǒng)與高速公路監(jiān)控系統(tǒng)的有機(jī)結(jié)合，符合高速公路信息化的時(shí)代要求。[nextpage]

高速公路監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)展趨勢(shì)
        高速公路監(jiān)控系統(tǒng)一般分為收費(fèi)監(jiān)控和外場(chǎng)監(jiān)控兩部分。收費(fèi)監(jiān)控系統(tǒng)主要是對(duì)收費(fèi)站的車(chē)道、收費(fèi)廣場(chǎng)、收費(fèi)亭的收費(fèi)情況、收費(fèi)車(chē)道通過(guò)的車(chē)輛類(lèi)型、收費(fèi)員的操作過(guò)程以及收費(fèi)過(guò)程中的突發(fā)事件和特殊事件進(jìn)行觀(guān)察和記錄, 實(shí)施有效的監(jiān)督。外場(chǎng)監(jiān)控系統(tǒng)主要是對(duì)高速公路干線(xiàn)、互通立交、長(zhǎng)下坡、隧道、特大橋、避險(xiǎn)坡道等高速公路重點(diǎn)路段進(jìn)行監(jiān)視, 掌握高速公路路況和交通狀況, 及時(shí)發(fā)現(xiàn)交通阻塞路段、違章車(chē)輛, 及時(shí)給予引導(dǎo), 保證高速公路的安全通暢。

        隨著高速公路路網(wǎng)的擴(kuò)大、管理要求的不斷提高和升級(jí)聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)進(jìn)程的推進(jìn)，高速公路監(jiān)控系統(tǒng)將進(jìn)一步得到優(yōu)化和完善。這里主要介紹四個(gè)方面的發(fā)展趨勢(shì)。

監(jiān)控管理模式的改變
        之前, 高速公路運(yùn)營(yíng)機(jī)構(gòu)對(duì)視頻信號(hào)的監(jiān)控和管理分為收費(fèi)站級(jí)監(jiān)控、路段監(jiān)控分中心監(jiān)控、區(qū)域監(jiān)控中心監(jiān)控和省中心監(jiān)控四層，各層實(shí)施監(jiān)控管理，各收費(fèi)站所轄的攝像機(jī)信號(hào)全部接入站級(jí)視頻監(jiān)控系統(tǒng)， 收費(fèi)站對(duì)本地所有圖像進(jìn)行監(jiān)控管理。同時(shí)從收費(fèi)站級(jí)到省中心由下而上逐層按要求挑選視頻上傳, 供上一層管理中心實(shí)施更大范圍監(jiān)控。

        隨著監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)字化配合高效的傳輸方案, 高速公路監(jiān)控系統(tǒng)將會(huì)向高效能模式轉(zhuǎn)變。收費(fèi)站站級(jí)監(jiān)控模式將被取消，監(jiān)控機(jī)房無(wú)人值守， 監(jiān)控設(shè)備可遠(yuǎn)程配置和遠(yuǎn)程控制，收費(fèi)站的圖像全部編碼后接入網(wǎng)絡(luò)， 編碼設(shè)備可以接收監(jiān)控分中心、總監(jiān)控中心的視頻調(diào)度控制， 監(jiān)控管理任務(wù)集中在路段監(jiān)控中心專(zhuān)人監(jiān)控管理，配合報(bào)警聯(lián)動(dòng)實(shí)現(xiàn)高效監(jiān)控和突發(fā)事件的及時(shí)監(jiān)控， 視頻聯(lián)動(dòng)報(bào)警終端響應(yīng)網(wǎng)絡(luò)指令自動(dòng)將視頻圖像切換到報(bào)警發(fā)生地點(diǎn)。

新型網(wǎng)絡(luò)視頻系統(tǒng)的應(yīng)用
        九十年代末期利用計(jì)算機(jī)多媒體技術(shù)實(shí)現(xiàn)視頻圖像的數(shù)字化監(jiān)控被稱(chēng)為第二代準(zhǔn)數(shù)字化本地視頻監(jiān)控系統(tǒng)，典型產(chǎn)品是數(shù)字硬盤(pán)錄像機(jī)(DVR)。二十一世紀(jì)初期，以網(wǎng)絡(luò)為依托，以數(shù)字視頻處理技術(shù)為核心，綜合利用光電傳感器、數(shù)字化圖像處理、嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)、自動(dòng)控制和人工智能等技術(shù)的一種新型數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)出現(xiàn)，它不僅具有第一代本地?cái)?shù)字監(jiān)控系統(tǒng)所具有的計(jì)算機(jī)快速處理能力、數(shù)字信息抗干擾能力、便于快速查詢(xún)記錄、視頻圖像清晰及單機(jī)顯示多路圖像等優(yōu)點(diǎn)，而且通過(guò)IP 網(wǎng)絡(luò)將監(jiān)控中心和網(wǎng)絡(luò)可以到達(dá)的任何地方的監(jiān)控目標(biāo)組合成一個(gè)系統(tǒng)，真正適應(yīng)了目前對(duì)視頻監(jiān)控系統(tǒng)遠(yuǎn)程、實(shí)時(shí)、集中的需求，也就是全數(shù)字化遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控系統(tǒng)，典型的產(chǎn)品是網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器和流媒體視頻編解碼器。[nextpage]

視頻傳輸技術(shù)的發(fā)展
        視頻編解碼器傳輸圖像可以有兩種方式，一種是單播方式，另一種是組播方式。編解碼器是采用單播方式傳輸視頻圖像，這主要解決了視頻光端機(jī)無(wú)法進(jìn)行遠(yuǎn)距離傳輸?shù)膯?wèn)題, 同時(shí)可節(jié)省大量光纖。

        早期的數(shù)字視頻組網(wǎng)方案多采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)單播方式，高速公路監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)傳輸則趨向于采用組播方式。高速公路數(shù)字視頻傳輸網(wǎng)絡(luò)可由二種模式構(gòu)建，一是由路段監(jiān)控分中心與省中心的視頻網(wǎng)管系統(tǒng)、視頻報(bào)警系統(tǒng)、MPEG- 2/MPEG- 4網(wǎng)絡(luò)視頻編解碼器、三層以太網(wǎng)交換機(jī)及SDH 網(wǎng)絡(luò)共同組成。二是由路段監(jiān)控分中心與省中心的視頻網(wǎng)管系統(tǒng)、視頻報(bào)警系統(tǒng)、MPEG- 2/MPEG- 4網(wǎng)絡(luò)視頻編解碼器、收費(fèi)站/收費(fèi)廣場(chǎng)和路段監(jiān)控分中心/省中心的千兆以太網(wǎng)交換機(jī)光纖網(wǎng)絡(luò)共同組成。

基于GIS平臺(tái)的高速公路監(jiān)控系統(tǒng)
        應(yīng)用GIS技術(shù)，可以從空間上、時(shí)間上徹底了解高速公路沿線(xiàn)情況的現(xiàn)狀與變化，奠定高速公路管理所需要的數(shù)字基礎(chǔ)，完成許多傳統(tǒng)方法無(wú)法進(jìn)行的信息處理和分析工作,為高速公路管理提供直觀(guān)、系統(tǒng)、科學(xué)的管理工具；同時(shí)可以規(guī)范管理數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)信息共享，便于各部門(mén)數(shù)據(jù)的交換，改進(jìn)和完善高速公路管理工作。GIS應(yīng)用于高速公路管理的功能主要有以下幾方面。

        ·信息采集功能：從各子系統(tǒng)按規(guī)定的格式提取共享數(shù)據(jù)，完成對(duì)靜態(tài)交通信息(收費(fèi)站、服務(wù)區(qū)、隧道、無(wú)線(xiàn)視頻等基礎(chǔ)設(shè)備)和動(dòng)態(tài)交通信息(天氣變化、道路維修封閉、突發(fā)的交通肇事等路面狀況)的重組，并保證數(shù)據(jù)的正確性、可讀性，避免大量數(shù)據(jù)的冗余；

        ·信息融合功能：根據(jù)各個(gè)子系統(tǒng)間的功能要求和內(nèi)在聯(lián)系，對(duì)采集信息在一定的準(zhǔn)則下加以分類(lèi)、統(tǒng)計(jì)、關(guān)聯(lián)，挖掘出更深層次的信息，比如對(duì)交通系統(tǒng)OA系統(tǒng)和高速公路收費(fèi)系統(tǒng)等加以融合，用于交通管理決策；

        ·信息提供與發(fā)布功能：按各子系統(tǒng)的要求，以規(guī)定的格式向子系統(tǒng)傳輸所需信息，比如無(wú)線(xiàn)通訊終端的應(yīng)用（如手機(jī)短信、PDA等）根據(jù)服務(wù)請(qǐng)求和查詢(xún)權(quán)限提供給客戶(hù)數(shù)據(jù)、圖形或圖像等信息。

基于GIS系統(tǒng)下的天津高速系統(tǒng)應(yīng)用案例
        天津市高速公路為了適應(yīng)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，更好地提高管理水平，結(jié)合當(dāng)前現(xiàn)有的GIS系統(tǒng)與管理模式，開(kāi)發(fā)了天津高速公路智能管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)適應(yīng)技術(shù)發(fā)展及管理要求，且具有較高的應(yīng)用價(jià)值。[nextpage]

        ·系統(tǒng)界面及主要功能：天津市高速路網(wǎng)智能監(jiān)控系統(tǒng)界面，主要分智能監(jiān)控、事件管理、統(tǒng)計(jì)查詢(xún)、系統(tǒng)管理四個(gè)主要功能；

        ·智能監(jiān)控：智能監(jiān)控將道路上的包括大、小型可變情報(bào)板、緊急電話(huà)、氣象站、車(chē)檢器等設(shè)備整合在智能的GIS地圖上，通過(guò)軟件與設(shè)備提供的接口相配合的模式進(jìn)行高速公路交通管理、信息采集、信息發(fā)布等；同時(shí)，系統(tǒng)采用圖形化界面，將通過(guò)設(shè)備采集來(lái)的數(shù)據(jù)分析處理后直觀(guān)地體現(xiàn)在GIS地圖上，可以使管理者更快捷地得到信息，便于分析、管理及發(fā)出指令；

        ·事件管理：事件管理用于簡(jiǎn)單記錄當(dāng)班過(guò)程中發(fā)生的交通事故、交通管制以及天氣情況等信息，在事件管理中，共包括“交通事件信息錄入”、“交通管制信息錄入”、“天氣情況信息錄入”和“事件查詢(xún)”4個(gè)子模塊；

        ·統(tǒng)計(jì)查詢(xún)：用于查詢(xún)統(tǒng)計(jì)，可以根據(jù)條件快速生成日?qǐng)?bào)、月報(bào)、旬報(bào)、年報(bào)等不同報(bào)表，方便用戶(hù)檢索、打??；該系統(tǒng)通過(guò)主線(xiàn)交通量報(bào)表、平均行車(chē)速度報(bào)表、車(chē)道占有率報(bào)表、交通事件報(bào)表、車(chē)輛檢測(cè)器報(bào)表、氣象站報(bào)表等專(zhuān)項(xiàng)報(bào)表提供專(zhuān)業(yè)的分析管理依據(jù)，更精準(zhǔn)有效地提高的管理水平；

        ·系統(tǒng)管理：系統(tǒng)管理部分主要是用來(lái)配置系統(tǒng)的各項(xiàng)參數(shù)，及顯示模式，更人性化地提供界面顯示效果及管理模式。

結(jié)語(yǔ)
        綜合集成信息技術(shù)、衛(wèi)星定位技術(shù)、智能技術(shù)等現(xiàn)代高新技術(shù)的智能交通系統(tǒng)，對(duì)提高交通系統(tǒng)的能力、效率和安全性，加強(qiáng)交通需求管理，引導(dǎo)和控制出行方式，尤其是緩解高速公路擁堵難題，具有重要作用。

        當(dāng)前，我國(guó)機(jī)動(dòng)車(chē)保有量每年都呈上升趨勢(shì)，機(jī)動(dòng)車(chē)的數(shù)量越來(lái)越多，其對(duì)道路，尤其是對(duì)高速公路和高等級(jí)公路的需求也必然上升。在此大背景下，保證高速公路的暢通、高效以及人員在高速公路上的行車(chē)安全、相關(guān)部門(mén)及時(shí)應(yīng)對(duì)交通事故、處理突發(fā)事件等一系列需求對(duì)高速公路監(jiān)控系統(tǒng)的建設(shè)提出了更高的要求。伴隨著高速公路監(jiān)控系統(tǒng)新的管理模式的推出、新型的監(jiān)控設(shè)備的應(yīng)用、視頻傳輸技術(shù)的大幅提升和GIS在高速公路監(jiān)控系統(tǒng)中發(fā)揮的重要作用，高速公路監(jiān)控系統(tǒng)正朝著一個(gè)管理更加高效、技術(shù)更加先進(jìn)、特點(diǎn)更加鮮明、方向更加光明的目標(biāo)而推進(jìn)。（本文作者吳剛?cè)温氂谔旖蚴懈咚俟沸畔⒐芾碇行摹P(yáng)任職于天津市管道工程集團(tuán)有限公司）