山东某高速公路智能监控系统分析

    文通监控系统作为智能交通系统的一个组成部分，在保证城市交通安全、畅通方面发挥着巨大的作用。本文所述的交通监控系统是一个由三级监控系统组成的具有高性能、多方面的检测手段，直观的数字检测显示、图像监视，完善的紧急电话报警功能，以及能及时、动态地发布警示、诱导信息的监控系统。

    本文简要介绍了智能交通系统及智能交通系统的一个组成部分——交通监控系统，并用山东某高速公路具体应用案例的交通监控系统来说明其组成。

    该高速公路全长258.46km，双向4车道，设计车速120km/h，全路段有1个交通监控中心，5个分中心、20个收费站、6个服务区、20处互通式立交。交通流量大；其优良的道路性能，为行车速度的提高提供了良好的硬件条件；而江南地区的水网和丘陵地貌又使该地区气候条件十分复杂，特别是大雾和冰冻严重影响着车辆交通安全。因此，建设一个具有高性能、多方面的检测手段，直观的数字检测显示、图像监视，完善的紧急电话报警功能，能及时、动态地发布警示、诱导信息的监控系统是十分必要的，它将为保障高速公路的行车安全提供重要的软件环境。

    交通监控系统系统构成

    该交通监控由三级监控系统构成：

    各类外场设备自身所形成的相对独立的检测交通流和气象状况的监测子系统，发布各种警示和诱导信息的显示子系统，相对独立设立的紧急电话报警子系统以及观察道路交通情况的闭路监控子系统；

    5个监控分中心负责管辖各自区段的外场设备，采集数字和图像信息，接受和发布各种控制命令及传输各类数字和图像信息的分系统；

    1个监控中心，接受各分中心监控系统传输和各类数字和图像信息，监视全路段的交通运行情况，向分中心发布各种控制命令。由此形成一个自下而上能传递各类电话信息和图像，发布各种交通指挥信息的、较完善的交通监控网络系统。

    外场设备车辆检测器（VD）

    全线共设置了96车辆检测器，每套车辆检测器有4个环行线圈。当车辆通过埋设在路面下的环行线圈，车辆检测器就可检测出通过该车道的车流量、车辆速度、车辆占有率等。车辆占有率等。车辆检测器包括控制单元和磁性线圈二部分。其中控制单元有数据处理微型计算机、检测单元和通信控制单元；磁性线圈采用双线圈工作模式。

    能见度检测器（VS）在5个监控分中心的管辖段内各设置了1套能见度检测器，用以检测道路的能见度状况。FumosensTMVI型能见度检测器有两个发射器和两个接收器，发射光源为高亮度红色光源，散射角度为35°，检测范围为30～20000mm。

    气象检测器（WS） 在水网地区（苏州）和丘陵地区（镇江）各布设了1套气象检测器。气象检测器除可以检测风力和风向、大气温度和湿度以及路面温度和湿度外，还可以给出路面结冰预报。

    闭路电视摄像机（CCTV）

    沿线设置了36台闭路电视摄像机，用来监视重点地段的交通状况。

    可变限速标志（CSLS）设置36块光纤式可变限速标志，显示40、60、80、100、120km/h限速指示。限速显示既可固定，也可以是跳闪的，交可进行8级自动和人工调光控制。另外，为了保证该设备工作的可靠性，还采用了双光源自动切换技术。光源为卤素钨丝灯，使用寿命800h。光纤孔视角为6°，可满足道路使用者以上100km/h速度行驶时在250m以外确认显示数字。

    可变情报板（CMS）

    在主要出口匝道前设置29块高亮度LED可变情报板，其中采用双行文字显示的8块设置在某些重要的出口匝道前。可变情报板可显示各种图像和文字，通告各种交通情况和气象信息，发布交通指令，保证交通行车安全。所显示的图像和文字既可以事先编制、存储在可变情报板控制器内，也可在可变情报板的计算机一随时进行编制再发布。

    双行的可变情报板显示尺寸为8161.16×1577.48mm，由13936（52×268）个像素组成，每个像素由9个（6绿3红）LED发光管组成；单行的可变情报板显示尺寸为11030×950mm，由6624（24×276）个像素组成，每个像素由16个（12绿4红）LED发光管组成。红、绿二色的LED管可以进行8级自动和人工调光控制。可变情报板的显示视角为30°，正常可视距离为360m。

    紧急电话分机（ET）

    按每公里一对的原则，在高速公路两侧设置了紧急电话分机258对，为道路使用者提供单向呼叫、双向通话服务，紧急电话分机的音量为90Db,失真小于3％，电源为免维护充电电池。

    紧急电话主机系统负责管理辖本区段内的紧急电话分机。紧急电话主机可控制256台紧急电话分机，其呼叫分机排除数量最多达6个；可以识别任一呼叫分机的编号，并在监视器和投影屏上显示其位置；通过通信电缆线对紧急电话分机的充电电池进行充电。紧急电话主机系统和紧急电话分机构成了ET-II型紧急电话系统。

    监控分心系统

    监控分中心设有大屏幕投影系统、监控分中心计算机系统、闭路电视监控系统和紧急电话系统。

    大屏幕投影系统

    投影仪将计算机信号或闭路电视图像投投到投影屏上，彩色图形服务器对大屏幕投影系统进行管理。投影屏上可显示本监控中心所管辖路段的交通况。气象信息、紧急电话分机工作状态，以及所发出的各种指令。该系统还采用了先进的带移位锁定的视频移位控制技术，用以消除阴极射线记忆效应，有效地延长了投影屏的使用寿命。

    计算机系统

    计算机系统主要由主服务器、交通监控计算机、通信计算机、彩色图形计算机、紧急电话主机系统、可变情报板计算机及一些辅助设备组成。

    其中，主服务器负责本地局域网的管理、采集和处理各种交通监控数据及图像信息，以及外场设备运行状态。并且作为数据库服务器，存储各类有关信息，分析各类交通、气象信息，提出交通监管方案；交通监控计算机负责执行交通监控软件，按照HIOCC算法判别交通拥挤、事故等状况，管理各外场监控设备的运行，统计分析各类数字信息，并提供报告；彩色图形计算机负责将各种数据和信息经过处理在图形界面上显示；通信计算机负责本地局域网与下端外场设备、上端监控主中心的双向通信，并与本辖区紧急电话系统和收费系统进行通信；可变情报板计算机主要用来控制可变情报板，监视可变情报板的显示状况和工作状态，编辑显示内容，和交通监控计算机进行信息交换、发布工作指令等。

    闭路电视监控系统

    各监控分中心将本辖区的外场闭路电视摄像机通过视频矩阵切换器与监控分中心的监控室内的闭路电视监控器——对应连接，实施24h监控。当一个报警信号发出时，经过编程的视频矩阵切换器自动将报警图像切换至控制台上的监视器，并进行录像。

    监控中心系统

    监控中心设有大屏幕投影系统、计算机系统和闭路电视监控系统。

    大屏幕投影仪由彩色背投式投影仪和120＂投影屏组成。计算机系统主要由服务器、交通监控计算机、通信计算机、彩色图形计算机及一些辅助设备组成。监控中心有12台闭路电视监视器通过视频矩阵切换器与全路段的外场闭路电视摄像机实行1：3对应切换，对各主要路段实施24h监控。监控中心采用的是视频矩阵切换器，经过编程使其有选择图像信号的优先权。

    监控系统软件和监控系统网络

    监控中心和分中心的系统操作平台为美国微软公司的WindowsNT系统，软件编程语言为VisualC++，采用微软公司的SQL数据库管理系统。监控软件主要模块的功能为计算机系统管理、监控设备管理、采集和传输信息、分析和处理信息、显示和打印管理等。

    监控系统的网络结构为：监控分中心局域网与外场远程终端设备的通信网络，6个局域网（一个监控主中心局域网，五个监控分中心局域网）经由一个远程网相连，局域网为10Base-T的以太网结构，远程网为155Mb/s的SDH传输系统。

    系统评价

    从目前系统试运行的效果来看是相当不错的，基本达到了预期目的。它不仅增强了高速公路的运行速度和行车安全性，提高了运营效益，而且创造了具大的社会效益。相信随着今后全国高速公路通车里程的不断增加，以及计算机技术的不断提高，公路监控技术的不断完善，高速公路的运营水平将会再上一个台阶。