高速公路监控建设发展综述

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摘要:全程监控系统作为高速公路路况信息采集的主要手段,为交通策略的制定、控制指令的下达、路况信息的提供最直观和最及时的信息支撑。有效缩短交通事件发现和反应时间,减轻道路巡查和监控人员的劳动强度,并以此为平台实现各部门的联动,努力提高高速公路智能化管理水平,提高为道路使用者的服务水平,提高经济效益和社会效益。

关键词:高速公路;全程监控;经验

京福高速公路是北京至福州高速公路在山东省境内的一段,起点于山东河北交界处的鲁冀收费站,终止山东江苏交界处的鲁苏收费站,主线全长约360公里,是国家高速路网重要组成部分,山东省内的南北交通大动脉。

京福高速山东段全程监控系统是山东省内第一个实现全程无缝隙覆盖,具有自动事件检测功能和对全部摄像机进行摇控的高速公路监控系统,也是国内长距离高速公路实现全程监控的成功范例。该系统按每两公里设置一对摇控摄像机,采用太阳能和有线电缆两种供电方式,在中心安装交通事件自动检测系统,利用节点式光端机进行视频图像传输。济青高速全程监控采用先进的数字视频网络技术,在外场对视频信号进行数字化编码,通过软矩阵实现视频信号的控制和切换,使用的很多技术都是代表着最新技术发展的方向。

1太阳能供电系统

京福高速公路全程监控系统在无法进行电缆供电的路段,共安装了145套太阳能供电设备,为摄像机、节点式光端机进行供电。保温箱、蓄电池等埋设在边坡上。太阳能光伏板等组件安装在立柱上。太阳能电池板为外场设备提供24V直流电源,为外场设备供电,为了保障夜间和连日阴雨天气,太阳能工作不佳的时候能持续为外场设备提供稳定的电源,使用了胶体蓄电池作为储备电源,由太阳能充放电控制器来控制太阳能电池板对蓄电池的充电和蓄电池的放电。随着技术的进步外场设备用电量逐步降低,太阳能供电技术日臻成熟,使用太阳能来解决外场设备供电问题成为一条最佳选择。首先解决了外场设备供电线路过长,敷设电缆成本过高的问题;其次又解决了外场电缆盗割问题;又节约了用电量响应了国家构建节约型社会的号召。综合各方面考虑太阳能供电技术是高速公路外场机电设备的供电方式的一场革命性进步。

2视频传输系统

京福全程监控使用的采用粗波分复用技术的节点光端机,不同的图像采用不同的波长,使用一根光纤可以传输十路图像,并采用了光保护模块,在一个链路中个别光端机故障的情况下,不影响同链路其他光端机图像的传输。一台节点光端机可以接入两路视频图像,并可以同时接入RS485摄像机控制信号和一个RS232数据信号。在传输外场监控摄像机的视频图像同时,可以通过RS232数据端口传输外场设备的状态,通过RS485数据端口实现远程对摄像机云台控制功能。

济青路采用的是前段编码的数字化视频传输系统。目前技术发展趋势是全程监控系统数字化、网络化。在外场光端机对模拟信号进行编码,形成H.264标准视频格式,整个视频网络都实现数字化。这一技术优点是:

(1)系统构建简捷,网络带宽高。根据业务量和网络层次的需要,可组建100M、1000M,甚至更高速网络。而且不同层次的网络可实现无缝链接。

(2)组网灵活,扩展方便。除了冗余光口和电口可组成单一和混合自愈环网外,还可组成链型、星型、环网带分支等多种网络拓扑形式,为用户提供最佳的解决方案。

(3)双码流功能:在视频源处经过通信网,并发采用两路视频码流,其中一路视频数字码流采用高码率的编码方式适用于在大屏与监视器上观看;另外一路视频数字码流采用较低码率的编码方式,直接在存储设备上实现数字化存储以及调用。

(4)实现互联互通:符合国际标准的H。264(MPEG4AVC)传输格式,支持TCP/IP、UDP、SNMP等网络通信协议,在开放IP网络通信协议(帧格式)的条件下,可与国内主流厂家类似设备实现互联互通和互控。

3视频控制系统

京福路使用的视频控制系统是采用多级模拟矩阵方式,在各分中心设置矩阵,视频图像直接传入矩阵输入端口,通过矩阵来实现图像的选择、控制和切换,并可以实现自动轮检,定时恢复预置位功能。监控中心设置二级矩阵,通过级联方式控制分中心矩阵,来实现对外场视频的选择、控制和切换。中心矩阵和分中心矩阵通过E1编解码器利用原有通讯网络实现互联互通,通过硬盘录像机对视频信号进行存储。济青路使用的是数字视频网络系统,通过实践对比证明全数字视频网络还是有诸多优势的。

目前最新的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。采用标准数字化格式的视频信号,可以只用利用高效的网络存储器来进行存储,摆脱硬盘录像机的局限性使。

4交通事件分析系统

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。一旦有事故发生,也能及时检测出事故发生的地点,并立即组织救援及清障工作,及时缓解交通堵塞,提高通行效率。让管理者实时了解道路信息,保障了道路的安全畅通,通过该项技术实现了高速公路的智能化管理。