通过高速公路监控系统，可以对交通异常事件进行诊断和告警，记录违章车辆，以便快速、准确地实现交通指挥调度，达到充分利用有限的高速公路道路资源，提高处理突发事故的能力。

　　高速公路全程监控系统构成与功能

　　高速公路全程监控系统主要由监控分中心计算机网络子系统、图形显示子系统、闭路电视子系统、信息采集子系统、交通事件检测系统，信息发布与交通诱导控制子系统等构成，以实现以下功能：

　　1、24小时全程监视道路状况、交通流量及气象等相关情况;

　　2、集中监视、分级远控功能;

　　3、图像记录、存储、检索、回放、显示功能;

　　4、通过交通事件视频检测系统，自动生成处理方案;

　　5、交通诱导、控制功能。

　　全程监控系统关键技术介绍

　　控制策略

　　高速公路全程监控系统其功能的实现必须是各子系统协调有序工作，同时该系统功能的有效发挥，还涉及到与路政、养护、交警等部门的联动问题。

　　监控系统借助闭路电视摄像机、车辆检测器、紧急电话等外场设备的信息采集，通过中心计算机系统进行处理及判定，再将道路情况通过安装在道路上的可变情报板，以进行信息发布及交通告警。如发生交通事件告警，则通过监视摄像机和巡逻车辆对发生的情况进一步确认，及作全程跟踪处理，并进行信息发布及交通控制，同时出动人员进行现场调度或救援，加快交通事件处理效率，以防止事件影响进一步扩大。

　　闭路电视监控前端设备布设

　　高速公路前端监控摄像机的布置将会直接影响到系统总体功能及投资额度。所以要选择性能优良的摄像机，一般布设可以选择2㎞一个，特殊线形及重点路段可适当加密布设数量。

　　信息发布及交通诱导控制

　　通过技术手段提高路段通行能力，为道路车行提供交通服务这是高速公路全程监控的出发点。信息发布及交通诱导控制系统通过安装在收费站区及路段的可变情报板(LED大屏显示板)发布道路通行状况，使路段车辆获知相关交通信息，以实现交通诱导。

　　通信传输系统方案及其技术参数的确定

　　目前，高速公路主要采用光纤传输模式。但是由于受地域，投资成本，图像质量要求，传输距离等制约因素的影响，远程视频传输应用的技术主要有如下几种：

　　一、采用模拟光端机将前端摄像机摄取的图像采用点到点模式直接传输到指定地点。

　　二、采用数字非压缩光端机将前端摄像机的模拟视音频信号数字化，以非压缩方式进行传输，从而充分保证视音频信号经传输后完好无损且无延时滞后现象。同时还可采用光的波分复用技术(WDM)，在单芯光纤上同时传输几个不同波长的光信号，以增加光纤传输的信息量。

　　三、利用高速公路的 SDH 通信平台提供的 E1 电路,并借助MPEG2 编解码器来实现视频信号的数字化传输。 该方法通常用在分控中心和总控中心之间的视频传输,选用视频编码器能实现该功能。

　　四、利用 SDH 上的 ETHERNET 接口来直接传输 IP MPEG2 视频。但由于高速公路SDH网的带宽本来就不高,EOS技术的效率不高,用来传输少量图像或计算机信息是可行的。用来传输大量视频信号就不现实, 当SDH不能提供以太网接口时,可使用外接的E1网桥或4XE1网桥。

　　五、利用 ATM 网，但是ATM网投资比较大,骨干网速率为600M ,传输视频又显得不够，也能选择专用视频编码器利用ATM网提供的LAN口接入,ATM的优点是能够QOS保证。

　　六、使用专用数字视频环网，实现MPEG2、JPEG等压缩视频的传输。

　　七、直接使用带千兆光口的L2/L3交换机组成一个千兆环网，以传输IP MPEG2 视频流。\r\n八、利用弹性分组环技术(RPR Resilient Packet Ring)，组建RPR环网，以实现快速的二层交换、多等级可靠的 QoS服务及环自愈保护。

　　九、利用模拟/数字微波进行视频图像传输。

　　十、利用GPRS/CDMA等技术进行视频图像传输。采用卫星线路进行远程交通监控中视频传输方便快捷，机动灵活，很适合一些特殊场所的监控，但长期使用费用较高，存在一定局限性。

　　十一、DDN是利用数字通道提供半永久性的连接链路，以传输数据信号为主的数字传输网络。

　　由于已建高速公路通信系统已基本完善，因此，高速公路全程监控系统视频传输方案必须充分考虑现有通信设施，以节约投资。正因如此，高速公路全程监控系统视频传输方式通常选择前几种，而路段管理中心至上级行政主管单位则一般选用DDN等方式，以最大限度的节约各项投资。

　　供电方式

　　目前，高速公路远程供电主要有三种方式：

　　1、太阳能电池板方式，利用太阳能进行光电转换，储存电能，供设备使用。由于该方式成本高，受天气影响大，以及易遭受破坏等因素，一般只适合小功率外场设备，如信号灯，小型情报板等;

　　2、就近取电，从高速公路沿线附近城乡等取农业或民用电。这种供电方式可以减少供配电传输投资，但易受农业用电会经常发生停电、供电故障及电压过低的影响，使供电质量难以保障。

　　3、集中供电，集中供电方式可避免由地方供电的矛盾，减少停电和供配电故障的次数，且容易控制用电质量，保证了监控设备的用电要求。但是集中供配电既要增加供配电系统投资，而且沿线电力线的分布电场会形成对监控、通讯等外场设备的电磁干扰，对系统的正常运行产生干扰。

　　综上所述，高速公路全程监控系统供电方式应主要考虑供配电的技术可行性和经济可行性，即如果分散供电能够保证供电质量，就不必搞长距离的集中供电，可以考虑相对集中的就近取电，按一个管理站辖区或一个行政管理辖区内的集中供电，以站为供电中心，取自附近的高压电网，同时考虑热备份，设置自发电装置。

　　河南中原高速股份有限公司郑州机场高速公路全长25.3㎞，且全线间隔设置17个箱式变压器以供全线照明，因此郑州机场高速公路监控系统外设采取了就近箱式变压器取电方式。

　　郑州机场高速公路全程监控系统设计

　　郑州机场高速公路，交通流量较大，又是中州第一路，为保障本路段的畅通，提高道路的营运能力，采用先进技术提升服务水平，促进智能高速公路建设，体现“以车为本，以人为本”的服务意识，河南中原高速公路股份有限公司拟先期在本路段实施全程视频监控，随后全线推广，进行系统资源整合。

　　高速公路CCTV系统

　　郑州机场高速公路全长25.3㎞，根据摄像机性能指标2㎞设置一个，特殊地段适当加密，共设置18个外场摄像机，并采用就近取电。监控中心根据图像信息和车辆检测器以及其它检测器测出的数据信息进行处理，从而判断交通阻塞状况及其它异常状况，以采取必要的控制措施。

　　外场摄像机由内置的解码器、云台、枪式防护罩(线缆不外露)及一体化摄像机(含可控镜头)等组成，摄像机云台旋转带预置位，镜头可变焦距域宽，安装方便，可靠性高。前端摄像机(含广场摄像机与机场路段收费站摄像机)信号传向分监控点(郑州南分控点)采用光缆传输，郑州南分监控点向监控中心(许吕分中心)利用原通信系统光缆中的二芯备用光纤直传加中继方式实现传输图像。

　　许吕监控分中心控制的20路广场图像通过VOX专用数字视频时分环网剩余视频通道实现。郑州南分控点各图像信号同时向公司总部传输，其通过租用公网2M专用通道，将1-2路图像通过网络传输到公司总部。郑州南分控点所辖摄像机同时可受河南中原高速公路股份有限公司总部、郑州南收费站分控点和许昌监控分中心控制。

　　另外，许昌监控分中心通过网络向郑州南收费站反传任一路各收费站广场出口图像，此图像接入录像视频服务器。同时河南中原高速公路股份有限公司总部也可调看控制许吕监控分中心上网的图像，以实现宏观监视及宏观协调功能。

　　交通事件检测系统

　　为了及时避免、缓解交通异常情况，郑州机场高速公路在K21+116点处设置交通事件检测系统，南北双向各设置一套交通事件检测外场摄像机，每个摄像机负责全天候拍摄高速公路主线上单向三车道200米范围内车流的运行状况，通过视频光端机将视频图像传输到郑州南站监控室的监测分析系统。

　　交通事件检测系统主要实现以下功能：

　　1、实时检测交通流量、时间占有率、、空间占有率、车头时距、车间距、车辆速度、检测断面点速度、车辆密度及服务等级等;

　　2、全画面检测：在摄像机的图像画面范围内发生的交通事件和事故系统能检测到;全天候检测功能：不管昼、夜、雨、雪、雾，在各种气候条件下，只要人眼能看见车辆的移动，即使在道路没有照明的情况下，只要车辆有正常的前灯、尾灯照明，即可无障碍地检测到事件、事故;

　　3、实时自动检测车辆停驶、交通拥堵、车辆慢行、行人、车辆逆行、遗弃物、烟和火灾、交通事故等;

　　4、按时段(可任意设置)分车道的流量统计;速度监测：可对车道流量速度的记录结果进行日、周、月、季、年的统计;

　　5、对非正常的交通现象全过程实时报警和记录;

　　6、系统自动记录事件事故发生之前和之后的图像，不少于3分钟。所记录的视频序列标记与报警信息相关联。

　　信息发布及交通诱导控制系统

　　互通立交区域由于存在着众多的交通流交织与分离，一旦发生交通事故或异常情况，会大大降低交通安全度，因此在互通立交区域设置可变情报板(在高速公路的出入口前方设置门架式或悬臂式可变情报板)，用以实时发布路况信息，以引导车辆行驶。道路线型较差的路段(如长大纵坡或平曲线半径较小的路段)，由于驾驶员受视认距离限制，使较容易发生交通事故，因此，在这些路段设置小型立柱式可变情报板，给驾驶员以提示，以起到预警作用。

　　VoIP系统

　　随着网络技术的发展及基于IP多播的可视会议技术的成熟，利用网络技术，将音视频集中到IP网络上来传输已得到了广泛的应用。

　　由于郑州机场高速公路与公司总部之间无专设的通信物理链路，为传输视频及语音信号，该系统工程采用VoIP技术，通过设置路由器及租用电信数据局2M专线数据通道，基于IP网络实现高速公路与公司总部对路段道路摄像机和各收费站广场出口摄像机图像远程调看和控制，同时利用该线路完成电话中继传输，通过路由器语音模块实现高速公路内部电话的延伸。

　　在分监控点选n路模拟用户电话线，接入CISCO 3745路由器的FXS语音模块，在监控分中心数字程控交换机上做相应的设置拨向总部。公司总部从CISCO 3745路由器上的12信道 E1高密度语音/传真网络模块引出，和总部所在大楼的程控交换机的数字中继板连接。大楼程控交换机以拨外线方式直接拨打高速公路路网内的内部电话，以实现公司总部和分公司之间免长途通讯，有效地节省了公司的通讯费用。

　　郑州南分控点系统设置硬盘录像视频服务器，可进行硬盘录像、矩阵控制、图像显示，能实现监控路段沿途视频图像的实时监视，并能通过许吕监控分中心调阅高速公路多个收费站广场的图像。

　　公司总部设置网络浏览计算机提供监控图像网络浏览服务。为了实现远程视频浏览，在分监控点和公司总部各安装一台路由器，通过申请中国网通提供的DDN(最高数据传输带宽可达2M)的专线，将分监控点和公司总部相连。使得公司总部管理部门的工作人员能够通过视频浏览计算机及时了解到此路段的现场情况，便于作出相关的处理。DDN线路采用光缆方式，接入分监控点及公司总部大楼的光配线架。

　　结语

　　郑州机场高速公路全程监控系统的实施，极大地提高了路段智能化管理水平。。研究表明，它能使道路通行能力提高2～3倍，停车次数减少30%，行车时间减少13%～45%，交通事故成倍降低。高速公路视频监控系统涉及了视频压缩/视频传输/网络技术/多媒体分析/人工智能/供配电/防雷接地等许多目前比较流行和前沿的技术，特别是随着高速公路网络化、智能化建设，将越来越彰显出其重要性，因此非常值得继续深化研究和总结。