試論高速公路管理中的監(jiān)控技術

　　摘要：高速公路上的CCTV視頻監(jiān)控技術是隨著電視和攝像機的出現(xiàn)發(fā)展壯大起來的。隨著新技術革命的不斷沖擊，先后經(jīng)歷了如下幾個階段：全模擬、準數(shù)字化、數(shù)字化等階段。本文主要在介紹我國高速公路發(fā)展及監(jiān)控技術基礎上，指出了高速公路閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)模式可行性。

　　關鍵詞：高速公路管理，監(jiān)控技術，監(jiān)控系統(tǒng)模式

　　1我國高速公路發(fā)展及監(jiān)控技術

　　隨著我國現(xiàn)代化經(jīng)濟的快速發(fā)展，各省市間的公路交通流量發(fā)生了前所卷有的迅速增長，大規(guī)模建沒高速公路已經(jīng)成為交通運輸事業(yè)發(fā)展的必然趨勢。截止2004年底，我國高速公路的建成總里程已達到30000Km，有16個省的高速公路超過1000公里，總量位據(jù)世界第二位，增長速度位據(jù)世界第一位。但是，由于其白身特點的局限性，高速公路也刷城市道路一樣存在著交通問題，即交通擁擠和交通安全問題。為了保證高速公路的服務質(zhì)量，必須妥善解決上述問題。通常有兩種方案可供選擇：一是新建高速公路或在原有線路上附加支線。這樣做，當然可以緩解交通擁擠狀況，事故率也會減少，但是成本很高。二是利用技術手段對高速公路卜的交通情況進行管理和控制，以期達到合理的組織交通，減少交通事故，緩和或消除擁擠，提高道路利用率的目的。設置高速公路監(jiān)控系統(tǒng)，其成本僅占公路全部投資的1％-3％。因此，方案二是解決高速公路交通問題的有效方法之一。

　　閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)(簡稱CCTV系統(tǒng))是高速公路監(jiān)控系統(tǒng)的重要組成部分，包括收費CCTV(主要用于收費車道、收費站等收費設施以及對收費業(yè)務的監(jiān)視)和監(jiān)控CCTV(主要用于對重要互通立交、特大橋、隧道以及特殊路段等的交通狀況進行監(jiān)視)。從國內(nèi)外高速公路建設的實踐所積累的經(jīng)驗來看，建設閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)是解決高速公路交通問題最有效的措施之一。它能提高道路通行能力約10％，減少事故約15％。它可以對收費員舞弊現(xiàn)象進行監(jiān)視，對道路上的突發(fā)事件(如車禍、火災等)及時掌握，對全路段的天氣情況及時了解。因此，它是實時了解高速公路道路狀況、交通運行狀況，最大限度地發(fā)揮路網(wǎng)的通行能力的手段之一，是發(fā)揮高速公路“高速、安全、舒適”的特點必不可少的重要手段之一，也是實現(xiàn)高速公路高效管理的最直接的管理手段之一。

　　目前，各省己基本形成了以省會為中心，區(qū)域中心城市為樞紐的四通八達的高速公路網(wǎng)。在高速公路成網(wǎng)的情況下，管理上對閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)提出了更高的需求。表現(xiàn)在，一方面各省市路段聯(lián)網(wǎng)快速推進，圖像聯(lián)網(wǎng)是其中的重要內(nèi)容。車道和路段的現(xiàn)場情況不但要傳到管理站、路段監(jiān)控中心，還要傳到地區(qū)路網(wǎng)監(jiān)控中心、省路網(wǎng)監(jiān)控中心。有時還需要將不同路段的圖像相互交換。圖像路數(shù)要求盡可能多，或者不同用戶能靈活地按需選用。圖像質(zhì)量當然越清晰越有用。另一方面，管理部門對圖像信息的需求顯著增加，而不僅限于傳統(tǒng)的監(jiān)控室使用。包括收費、監(jiān)控、稽查、路政、交警等部門和各級領導，對車道、廣場和路段(包括特殊位置如互通立交、特大橋、隧道)等圖像提出了更高的使用要求。各管理部門不僅對實時圖像感興趣，而且要求能查閱歷史圖像(錄像)。這些部門處于不同的地理位置，它們之間的間距從幾公里到幾百公里，由于傳輸距離的增大，相應的信號干擾與衰減也隨之擴大，傳統(tǒng)的基于模擬信號傳輸?shù)狞c到點方式構成的CCTV系統(tǒng)難以滿足這些越來越高的需要，且代價高昂[1,2]。面對新的需求，網(wǎng)絡數(shù)字化閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)是發(fā)展的必然趨勢。

　　2高速公路閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)的現(xiàn)狀

　　高速公路上的CCTV視頻監(jiān)控技術從80年代進入我國以來，發(fā)展速度很快，雖然網(wǎng)絡CCTV系統(tǒng)的概念提出已有多年，目前，在我國高速公路建設中普遍采用、且經(jīng)驗豐富的仍是全模擬的傳輸方式。雖然在近兩年，部分新建的高速公路也嘗試采用了網(wǎng)絡化的閉路電視監(jiān)視系統(tǒng)，但還沒有形成成熟的經(jīng)驗。網(wǎng)絡化閉路電視監(jiān)視系統(tǒng)在高速公路中的應用仍處于起步階段。

　　然而，隨著CCTV系統(tǒng)各個部分數(shù)字化產(chǎn)品的出現(xiàn)(從前端的攝像采集部分、中端控制處理、傳輸?shù)骄W(wǎng)絡管理)，CCTV的數(shù)字化趨勢已經(jīng)越來越明顯。前端的攝像機，目前已出現(xiàn)了網(wǎng)絡攝像機、數(shù)字攝像機、視頻服務器等產(chǎn)品均為數(shù)字化產(chǎn)品，能作為一個獨立的WORKSTATION在網(wǎng)絡中工作。中端的錄像機，目前的各種類型的DVR設備，包括PC-BASEDDVR和EMBEDDEDDVR等產(chǎn)品，均以軟件代替了畫面分割、矩陣切換、錄像檢索等功能，最重要的一點是它存儲、傳輸?shù)臄?shù)字化。后端的后臺綜合管理軟件。目前已有DVR及WEB--CAM的相關管理軟件產(chǎn)品。并且出現(xiàn)了集成了多個系統(tǒng)(報警、監(jiān)控、出入口控制系統(tǒng))的網(wǎng)管型產(chǎn)品。其中，DVR產(chǎn)品一直是最近強勢發(fā)展一個產(chǎn)品。它具備了某些系統(tǒng)管理功能。但是，這些數(shù)字化代表的僅僅是某個部分或環(huán)節(jié)的數(shù)字化，它們未能考慮將整個CCTV系統(tǒng)完全數(shù)字化。

　　因此，CCTV的數(shù)字化還是各自為陣，這必然為CCTV的發(fā)展帶來障礙。由于寬帶網(wǎng)絡技術的發(fā)展、新的壓縮標準的制訂、視頻組播技術、流媒體技術的發(fā)展、數(shù)字化監(jiān)控產(chǎn)品的不斷涌現(xiàn)，制約傳輸與存儲的瓶頸都一一得到解決，這些都為CCTV的全數(shù)字化打下了堅實的基礎。數(shù)字化、網(wǎng)絡化、智能化、移動化就成為CCTV系統(tǒng)發(fā)展的必然趨勢[3]。

　　再者，網(wǎng)絡CCTV監(jiān)控系統(tǒng)對網(wǎng)絡本身提出很高的要求。即使有了強大的圖像壓縮設備，沒有足夠帶寬的網(wǎng)絡，系統(tǒng)建設仍然遙不可即。近年來，寬帶網(wǎng)絡技術迅速發(fā)展，千兆光纖主干、百兆到桌面已經(jīng)成為現(xiàn)實，數(shù)百路圖像的傳輸可以得到有效保證。目前一些具有超前意識的高速公路已經(jīng)建成連接站、中心和管理部門的千兆辦公網(wǎng)。因此，高速公路通訊系統(tǒng)設計初期，必須積極考慮千兆光纖網(wǎng)的建設，并把主要用途放在圖像傳輸方面。數(shù)據(jù)、語音、圖像”三網(wǎng)合一”是行業(yè)內(nèi)近年一直探討和追求的方向�，F(xiàn)在最困難的圖像傳輸已經(jīng)得到解決，通訊系統(tǒng)統(tǒng)一為基于IP的以太網(wǎng)，已經(jīng)快水到渠成。新系統(tǒng)在建設時已經(jīng)有條件探索和實踐“三網(wǎng)合一”。

　　3高速公路閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)模式

　　高速公路圖像監(jiān)控系統(tǒng)主要是對收費站的車道、收費廣場、收費亭的收費情況，對收費車道通過的車輛類型、收費員的操作過程、收費員的收費過程以及收費過程中的突發(fā)事件和特殊事件進行觀察和記錄，實施有效的監(jiān)督；同時，高速公路圖像監(jiān)控系統(tǒng)還可以對高速公路干線、互通立交、匝道等高速公路重點路段進行監(jiān)視，掌握高速公路交通狀況，及時發(fā)現(xiàn)交通阻塞路段、違章車輛，及時給與引導，保證高速公路的安全暢通。

　　高速公路圖像監(jiān)控系統(tǒng)是一個樹型分層控制結構，即區(qū)域聯(lián)網(wǎng)分級監(jiān)控，最頂層一般以省級路網(wǎng)為單位建設監(jiān)控總中心，實現(xiàn)對整個路網(wǎng)的全面監(jiān)視與控制，監(jiān)控總中心以下按路段下設監(jiān)控中心，實現(xiàn)路段級的全面監(jiān)視與控制，監(jiān)控中心以下按收費站／所下設監(jiān)控分中心，實現(xiàn)收費站／收費所級的全面監(jiān)視與控制。

　　監(jiān)控總中心、監(jiān)控中心、監(jiān)控分中心之間采用聯(lián)網(wǎng)分級控制，監(jiān)控總中心需要控制監(jiān)控系統(tǒng)時，首先控制監(jiān)控總中心的監(jiān)控系統(tǒng)，同時通過網(wǎng)絡轉(zhuǎn)發(fā)控制到監(jiān)控中心，監(jiān)控中心在控制本級的監(jiān)控系統(tǒng)，同時再通過網(wǎng)絡轉(zhuǎn)發(fā)控制到監(jiān)控分中心，最后由監(jiān)控分中心實現(xiàn)視頻像的調(diào)度及攝像機的管理。區(qū)域聯(lián)網(wǎng)分級監(jiān)控是通過各級授權實現(xiàn)。按層次對應的關系攝像機定義為視頻源層了，收費站定義為接入層，路段監(jiān)控中心及監(jiān)控總中心定義為匯聚層。

　　4結語

　　前端一體化、視頻數(shù)字化、監(jiān)控網(wǎng)絡化、系統(tǒng)集成化、管理智能化是高速公路閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展方向，而數(shù)字化是網(wǎng)絡化的前提，網(wǎng)絡化又是系統(tǒng)集成化的基礎，所以高速公路閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)展的最大特點就是數(shù)字化、網(wǎng)絡化、智能化。　　

　　參考文獻：

　　[1]孫培元,陳啟美.高速公路監(jiān)控網(wǎng)絡管理系統(tǒng)的研究與實現(xiàn)[J].公路交通科技,2004,21(10).

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　　[3]胡欣如.基于GIS的高速公路監(jiān)控管理系統(tǒng)的開發(fā)[J].鐵路計算機應用,2009,18(5).