浅谈高速公路机电系统中的监控系统

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摘要：近年来，高速公路成为了链接城市之间的桥梁，很多城市时间，甚至乡村之间都已经通了高速公路。本文描述了高速公路机电系统在高速公路运营中的作用以及其组成部分。

关键词： 高速公路，机电系统，监控系统

1 引言

今年来，高速公路为链接城市之间的枢纽，已经成为快速、方便的交通纽带。大大缩短了交通和旅行的时间，但是由于高速公路顾名思义就是：快速通道的意思，因此车辆行驶在高速公路上速度较一般的城市道路要大很多。高速公路机电系统中监控系统一般由监控中心和外场设备两部分组成。监控中心由计算机系统、闭路电视监视控制设备、投影设备、不间断电源系统等组成。监控中心计算机系统采用局域网结构，能接入视频、数据和语音信息，构成一个多媒体的信息平台，具备方便的扩展性。计算机系统具有每天24h连续工作的能力。监控软件工程是交通监控系统的灵魂工程，它采集外场设备检测到的信息，进行分析处理，生成相应的控制方案，通过外场的情报板等设备路况信息[1]。

本文分析了高速公路机电系统中监控系统的组成，并研究了太阳能供电系统、视频传输系统、视频控制系统、视频分析处理系统等分系统的原理。

2 高速公路机电系统中监控系统

高速公路机电系统主要包括“三大系统”和“隧道机电系统”，其中“三大系统”包括：监控系统（收费站及道路监控）、收费系统、通信系统。视频监控在高速公路监控系统中的应用非常广泛，主要应用在收费系统、道路监控系统、隧道监控系统以及管理用房的监控当中。

（1）收费系统中的视频监控主要包括对收费车道、收费亭、收费广场、收费站房监控。在日常业务管理上，视频监控系统用于收费管理人员对收费广场的交通流，收费员对车型、车种判别情况（收费信息叠加在视频图像上）以及收费员与司机交流进行直观的监视，是一个重要的管理手段；在突发意外事件的处理上，视频监控系统既能尽早提供预警信号，也是事后稽查突发事件的重要依据。

(2) 在道路监控系统中，通常在匝道的出入口立交、桥梁、长下坡等重要地点设置动态监控点，现在一些重要主干高速路段，全程每2公里设置一个监控点，配置高倍数变焦镜头和云台，实现整条道路的全程监控。

(3) 隧道监控系统中的应用: 在高速公路中，由于隧道环境特殊，且在一定距离内空间封闭，一旦在其中发生交通事故，救援以及疏散等问题难度非常大，因此，对于保证隧道安全运营的隧道监控系统，越来越得到工程建设者和管理者的重视。隧道机电系统主要由五大系统：隧道监控系统、隧道通风系统、隧道照明系统、隧道供配电系统及消防系统。这些系统不独立存在，通过软件组态形成后台控制系统，各系统是有机结合在一起的，相互联动。 而在隧道监控系统中，通常隧道内每150米设置一个固定监控点，在人行横洞、车行横洞、隧道口设置云台或快球，实现动态监控。通过视频监控系统，将隧道互通枢纽的交通状况、道路状况、能见度状况传到监控中心或隧道管理站，在监控中心或隧道管理站监控室闭路电视监视器或大屏幕投影系统上显示，结合视频事件检测系统，为选择正确的交通控制策略提供依据，并可对视频图像进行实时分析和录像，以便分析及取证。

3监控系统各分系统的原理

目前，高速公路监控系统主要采用太阳能和有线电缆两种供电模式，在高速公路的中心安装交通事件的自动检测系统，需要时刻监督高速公路全程的车辆运行。高速公路监控系统包括了供电系统、视频传输系统、视频控制系统、视频分析处理系统等，下面分别介绍各部分原理与作用：（1）供电系统主要分为两个部分：有线电缆供电和太阳能供电系统。有线电缆供电是常用的供电系统，但是由于高速公路穿越了很多山路和人烟稀少的地区，因此在提供监控系统设备电源的问题上遇到困难，需要我们安装太阳能供电系统：太阳能电池板等组件安装在立柱上[2]。高速公路一般采用的是有线电缆和太阳能互补供电的模式。

（2）视频传输方式分为光端机传输和视频编解码器传输即以太网传输。①光端机指的是用于监控系统用来传输视频、数据、以太网、音频等综合信息的光端机。主要分模拟光端机和数字光端机。基于传输的介质的不同有单模光端机和多模光端机之分。光端机分3类：PDH，SPDH，SDH。 PDH（Plesiochronous Digital Hierarchy，准同步数字系列）光端机是小容量光端机，一般是成对应用，也叫点到点应用，容量一般为4E1，8E1，16E1。 SDH（Synchronous Digital Hierarchy，同步数字系列）光端机容量较大，一般是16E1到4032E1。 SPDH（Synchronous Plesiochronous Digital Hierarchy）光端机，介于PDH和SDH之间。SPDH是带有SDH（同步数字系列）特点的PDH传输体制（基于PDH的码速调整原理，同时又尽可能采用SDH中一部分组网技术）。②以太网最早由Xerox（施乐）公司创建，在1980年，DEC、lntel和Xerox三家公司联合开发成为一个标准。以太网是应用最为广泛的局域网，包括标准的以太网(10Mbit/s)、快速以太网(100Mbit/s)和10G(10Gbit/s)以太网，采用的是CSMA/CD访问控制法。随着人们对网络速度要求的提高，千兆以太网技术作为最新的高速以太网技术，给用户带来了提高核心网络的有效解决方案。千兆技术仍然是以太技术，它采用了与10M以太网相同的帧格式、帧结构、网络协议、全/半双工工作方式、流控模式以及布线系统。由于该技术不改变传统以太网的桌面应用、操作系统，因此可与10M或100M的以太网很好地配合工作。

（3）目前最新视频控制技术是通过数字化摆脱原有模拟矩阵的束缚，通过软件来实现矩阵切换控制功能，只要是网络通的地方都可以安装软件来实现对图像资源的访问和控制，通过用户权限来管理用户可以访问视频资源的数量，最终实现桌面视频点播功能，方便各级管理人员使用，不在将监控工作束缚在监控室内。

（4）交通事件分析系统可以实现对交通事件自动检测和交通实时数据采集。视频交通事件自动检测与控制系统可根据天气、交通流的实时数据及其变化，能有效地预告交通流的趋势，并根据预定的安全准则将交通流控制在一定的范围内，从而有效地减少偶发事故的发生。异常事件进行检测，如行人、弃物、停止车辆、火灾、团雾、逆行、拥堵、超高/低速车辆等事件报警。

（5）视频监控系统方案设计遵循技术先进、功能齐全、性能稳定、节约成本的原则。并综合考虑施工、维护及操作因素，并将为今后的发展、扩建、改造等因素留有扩充的余地。

5 结论

高速公路监控系统是通过沿线的外场设施（各类检测、显示等装置）及时、准确、完整地收集并预告前方道路的各类信息，如交通量、事故、路况等，道路使用者通过监控中心的监视（显示）设备直观地了解交通运行状况。在发生交通异常时，能即使确定事故或手阻区域，并实时相应的诱导和救援信息。本文叙述了高速公路监控系统的作用和组成部分，最后分析了高速公路机电系统中监控系统以及以太网传输系统。