高速公路全程监控
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I智能交通 NTELLIGENT TRANSPORT
高速公路全程监控
文/李秀丽
近几年，我国城市化速度加快，家 庭轿车的数量与日剧增。随之而 来的是巨大的交通压力和管理困难，交 通拥挤的现象越来越严重，甚至造成了 很多人为因素（如酒驾、违规）或自然 因素（如车辆流量大、气候不佳等恶劣 环境）的交通事故。与一般道路相比， 高速公路具有交通流量大、线性好、行 车速度快等特点，对此，更应该采取必 要的监管措施，以免发生交通堵塞甚至 交通事故。
其优点在于：节约投资，设备比 较容易统一，便于维护。其缺点是：每 一级都需要矩阵键盘对图像进行控制和 调用，操作相对复杂，在省中心一级， 摄像机迅速增多，无法牢记所有摄像机 的序列号；图像不能一一对应也是十分 严重的问题；视频质量也没有得到很好 的保证。 全数字化组网方式
其优点在于：保证了视频传输质 量；容易对故障进行定位，快速发现故 障位置；操作简单，片区和省中心只需 要对相关软件进行了解就可以很好的实
高速公路全程监控相关问题
监控设施的全程安装，可以对道 路状况进行实时监控，及时发现路面、 环境等相关的交通问题，给司机带来了 正确、及时的路况信息。并且，全程监 控对于纠正违章驾驶、治理超限超载和 遏制逃费行为等诸多管理问题提供了巨 大帮助。但是，对高速公路实现全程监 控还有一定的困难。主要表现在以下几 个方面。
高速公路全程监控的原理和 结构
监控布点
传统密集型监控系统是高速公 路具体情况以及当前设备形态共同实 现的。点到点的监控间隔主要分为： 500m监控、1km监控、2km监控，每 个方案的投资也是成倍增加。如何在 经济效益得到保障的前提下实现有效的 全程监控是关键问题。从摄像机的成像 效果来看，500m左右是最佳距离。但 这个方案大大增加了投资成本，综合以 上情况，建议1km的双向监控以中央隔 离带为中心，采用15～18m左右的立 杆(具体根据路面情况来计算高度)双向 拍摄两个方向的情况。此外，如果更多 的考虑成本控制，适宜采用2km方案， 通过变焦镜头、云台控制等来实现视频 全程监控，但其监控力度有所下降。基 于交通安全特性分析的高速公路监控系 统建立方法的特征是采用现有的道路车 辆运行安全分析方法和上下游路段的关 联性分析，从全程中划分出安全隐患区 域，对这些区域进行严密监控，又称 “安全隐患区域无盲区监控”。通过基 于交通安全隐患区的全程监控技术，在
现对图像的调用和控制。其缺点是：对 网络要求很高；并且这种方式要求每一 台摄像机都要配制编码器，其经济的巨 大投入使实现省级数字化组网建设成为 空想。 无线视频技术
主要是对全程监控的补充，某些 地段的摄像机损坏或一些摄像机无法正 常工作的地区，受外部影响中断监控的 地区应用比较多，比较适合路政施法。
成本制约
按照我国实际情况和相关经验， 以及摄像机的性能指标，要想实现高 速公路的全程监控，摄像机至少要每 2000m设置一台。而且，大转弯和特 长匣道要增设摄像机。这对成本投资的 要求非常高，它远远超过了我国大部分 地区现行的重点地段设置监控方案的成 本。此外，后期的维护管理也需要大量 的资金投入。
图1 数字和模拟混合 图2 三级矩阵组 组网监控方案流程图 网方式
150 TRANSPOWORLD 2012 No.22 (Nov)
图3 全数字化视频系统方案
性高，也是目前监控系统发展的主要趋 势。
除了以上三种方式外，还有一种 较新的监控技术——无线视频技术。但 是，这种技术存在着一些问题，比如传 输通道窄、标准不一等。
独立电源供电。太阳能供电（风 力发电、风光互补供电）是通过采用光 /电转化效应（风/电转换效应、风光/电 转换效应）实现小功率外场设备供电， 优点是建设运营成本较低，施工工期 短，而且环保；缺点是太阳能供电容易 受日照条件和季节性天气的影响，风力 发电容易受风力资源的影响，产生供电 不稳定、不可靠，同时对于风力发电设 备来说，还有工作可靠性的问题。
不同ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ网方式比较
数字和模拟混合式的组网方式 它的优点在于：能在节约投资的
基础上，保证视频图像的质量；其缺点 在于：不能对故障进行快速定位。如果 矩阵端口绑定不严格，矩阵端口的插拔 不合乎要求都会造成省中心无法适应图 像的情况。片区监管中心和收费站如果 想对图像进行快速操作，就务必要记住 摄像机的序号，降低了效率。 矩阵三级组网方式
事故多发段的判别基础上，对事故多发 段采取针对性的视频改善措施，能以最 经济的投入，达到最好的安全效果，进 而实现最优的安全经济效益。
外场供电
外场供电主要方式有：专用电缆 供电、独立电源供电（包括太阳能或风 能供电、风光互补供电）、公路沿线就 近供电。
专用电缆供电通过采用中压供电 技术，在全程敷设电缆，实现监控外场 的供电。其优点在于供电可靠，监控外 场布设不受供电点和供电负荷大小的影 响；缺点在于建设运营成本高，施工工 期长，对路肩外场设备有干扰，电力电 缆容易被盗，后期维护费用较高。
公路沿线就近取点，就是利用公 路沿线工业和民用电实现监控外场设备 供电，优点是建设成本低；缺点是供电 不可靠，电力电缆易被盗，且依赖沿线 附近工业与民用供电设施供电，易受其 供电状况的影响。
监管系统的分类
监控系统的分类
一般高速公路都采用数字、模拟 混合的组网监控方案。图1表示的是方 案流程。
矩阵键盘是对摄像机进行管理和 控制的收费站专用设备。收费站还可以 通过矩阵键盘进行图像的浏览和上传。 片区监控中心在图像的调用上面与收费 站相同，与此同时，还可以将多路图像 进行数字编码，并上传到省中心的解码 器。解码后，就可以通过监视器对其进 行直接调用。互通摄像机则通过附近的 收费站，进行站级传输，通过站级传输 设备将信息传到片区监控的中心矩阵内 部，同样经过数字编码后进入省级的中 心解码器。此外，数字化编码一般采用 的是MPEG2格式。
第二种是视频组网方式，即三级 矩阵组网方式，如图2所示。
这种方案的特点是，无论是收费 站还是片区监控中心、省级监控中心都 使用矩阵键盘对图像进行调用。其缺点 是，过多的采用光端机，从而导致信号 大幅度衰减。
第三种方式是全数字化的视频系 统方案，如图3所示。
这种方案下的每一级都要通过软 件对图像和视频进行调用以及控制。 这种方式是建立在IP宽带网络基础之上 的，要求难度比较高，他需要一个对监 控系统的整体设计。但是，它的可操作
高速公路全程监控
文/李秀丽
近几年，我国城市化速度加快，家 庭轿车的数量与日剧增。随之而 来的是巨大的交通压力和管理困难，交 通拥挤的现象越来越严重，甚至造成了 很多人为因素（如酒驾、违规）或自然 因素（如车辆流量大、气候不佳等恶劣 环境）的交通事故。与一般道路相比， 高速公路具有交通流量大、线性好、行 车速度快等特点，对此，更应该采取必 要的监管措施，以免发生交通堵塞甚至 交通事故。
其优点在于：节约投资，设备比 较容易统一，便于维护。其缺点是：每 一级都需要矩阵键盘对图像进行控制和 调用，操作相对复杂，在省中心一级， 摄像机迅速增多，无法牢记所有摄像机 的序列号；图像不能一一对应也是十分 严重的问题；视频质量也没有得到很好 的保证。 全数字化组网方式
其优点在于：保证了视频传输质 量；容易对故障进行定位，快速发现故 障位置；操作简单，片区和省中心只需 要对相关软件进行了解就可以很好的实
高速公路全程监控相关问题
监控设施的全程安装，可以对道 路状况进行实时监控，及时发现路面、 环境等相关的交通问题，给司机带来了 正确、及时的路况信息。并且，全程监 控对于纠正违章驾驶、治理超限超载和 遏制逃费行为等诸多管理问题提供了巨 大帮助。但是，对高速公路实现全程监 控还有一定的困难。主要表现在以下几 个方面。
高速公路全程监控的原理和 结构
监控布点
传统密集型监控系统是高速公 路具体情况以及当前设备形态共同实 现的。点到点的监控间隔主要分为： 500m监控、1km监控、2km监控，每 个方案的投资也是成倍增加。如何在 经济效益得到保障的前提下实现有效的 全程监控是关键问题。从摄像机的成像 效果来看，500m左右是最佳距离。但 这个方案大大增加了投资成本，综合以 上情况，建议1km的双向监控以中央隔 离带为中心，采用15～18m左右的立 杆(具体根据路面情况来计算高度)双向 拍摄两个方向的情况。此外，如果更多 的考虑成本控制，适宜采用2km方案， 通过变焦镜头、云台控制等来实现视频 全程监控，但其监控力度有所下降。基 于交通安全特性分析的高速公路监控系 统建立方法的特征是采用现有的道路车 辆运行安全分析方法和上下游路段的关 联性分析，从全程中划分出安全隐患区 域，对这些区域进行严密监控，又称 “安全隐患区域无盲区监控”。通过基 于交通安全隐患区的全程监控技术，在
现对图像的调用和控制。其缺点是：对 网络要求很高；并且这种方式要求每一 台摄像机都要配制编码器，其经济的巨 大投入使实现省级数字化组网建设成为 空想。 无线视频技术
主要是对全程监控的补充，某些 地段的摄像机损坏或一些摄像机无法正 常工作的地区，受外部影响中断监控的 地区应用比较多，比较适合路政施法。
成本制约
按照我国实际情况和相关经验， 以及摄像机的性能指标，要想实现高 速公路的全程监控，摄像机至少要每 2000m设置一台。而且，大转弯和特 长匣道要增设摄像机。这对成本投资的 要求非常高，它远远超过了我国大部分 地区现行的重点地段设置监控方案的成 本。此外，后期的维护管理也需要大量 的资金投入。
图1 数字和模拟混合 图2 三级矩阵组 组网监控方案流程图 网方式
150 TRANSPOWORLD 2012 No.22 (Nov)
图3 全数字化视频系统方案
性高，也是目前监控系统发展的主要趋 势。
除了以上三种方式外，还有一种 较新的监控技术——无线视频技术。但 是，这种技术存在着一些问题，比如传 输通道窄、标准不一等。
独立电源供电。太阳能供电（风 力发电、风光互补供电）是通过采用光 /电转化效应（风/电转换效应、风光/电 转换效应）实现小功率外场设备供电， 优点是建设运营成本较低，施工工期 短，而且环保；缺点是太阳能供电容易 受日照条件和季节性天气的影响，风力 发电容易受风力资源的影响，产生供电 不稳定、不可靠，同时对于风力发电设 备来说，还有工作可靠性的问题。
不同ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ网方式比较
数字和模拟混合式的组网方式 它的优点在于：能在节约投资的
基础上，保证视频图像的质量；其缺点 在于：不能对故障进行快速定位。如果 矩阵端口绑定不严格，矩阵端口的插拔 不合乎要求都会造成省中心无法适应图 像的情况。片区监管中心和收费站如果 想对图像进行快速操作，就务必要记住 摄像机的序号，降低了效率。 矩阵三级组网方式
事故多发段的判别基础上，对事故多发 段采取针对性的视频改善措施，能以最 经济的投入，达到最好的安全效果，进 而实现最优的安全经济效益。
外场供电
外场供电主要方式有：专用电缆 供电、独立电源供电（包括太阳能或风 能供电、风光互补供电）、公路沿线就 近供电。
专用电缆供电通过采用中压供电 技术，在全程敷设电缆，实现监控外场 的供电。其优点在于供电可靠，监控外 场布设不受供电点和供电负荷大小的影 响；缺点在于建设运营成本高，施工工 期长，对路肩外场设备有干扰，电力电 缆容易被盗，后期维护费用较高。
公路沿线就近取点，就是利用公 路沿线工业和民用电实现监控外场设备 供电，优点是建设成本低；缺点是供电 不可靠，电力电缆易被盗，且依赖沿线 附近工业与民用供电设施供电，易受其 供电状况的影响。
监管系统的分类
监控系统的分类
一般高速公路都采用数字、模拟 混合的组网监控方案。图1表示的是方 案流程。
矩阵键盘是对摄像机进行管理和 控制的收费站专用设备。收费站还可以 通过矩阵键盘进行图像的浏览和上传。 片区监控中心在图像的调用上面与收费 站相同，与此同时，还可以将多路图像 进行数字编码，并上传到省中心的解码 器。解码后，就可以通过监视器对其进 行直接调用。互通摄像机则通过附近的 收费站，进行站级传输，通过站级传输 设备将信息传到片区监控的中心矩阵内 部，同样经过数字编码后进入省级的中 心解码器。此外，数字化编码一般采用 的是MPEG2格式。
第二种是视频组网方式，即三级 矩阵组网方式，如图2所示。
这种方案的特点是，无论是收费 站还是片区监控中心、省级监控中心都 使用矩阵键盘对图像进行调用。其缺点 是，过多的采用光端机，从而导致信号 大幅度衰减。
第三种方式是全数字化的视频系 统方案，如图3所示。
这种方案下的每一级都要通过软 件对图像和视频进行调用以及控制。 这种方式是建立在IP宽带网络基础之上 的，要求难度比较高，他需要一个对监 控系统的整体设计。但是，它的可操作