徐瓊

（嘉興市申嘉湖高速公路投資開發(fā)有限公司 浙江嘉興 314000）

前言

高速公路機(jī)電監(jiān)控系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)高速公路全線交通流量、交通狀況、環(huán)境氣象、設(shè)施運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)測(cè)，交通流、交通環(huán)境為系統(tǒng)的主要監(jiān)測(cè)對(duì)象，且同時(shí)具備監(jiān)視監(jiān)測(cè)和控制兩大功能，而為了保證高速公路機(jī)電監(jiān)控系統(tǒng)最大化發(fā)揮自身效用，正是本文圍繞高速公路機(jī)電監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)開展具體研究的原因所在。

1 高速公路機(jī)電監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與需求分析

1.1 基本結(jié)構(gòu)

高速公路機(jī)電監(jiān)控系統(tǒng)一般由八大子系統(tǒng)組成，包括總中心監(jiān)控設(shè)施、分中心監(jiān)控設(shè)施、氣象檢測(cè)系統(tǒng)、車輛檢測(cè)系統(tǒng)、交通誘導(dǎo)標(biāo)志、信息發(fā)布系統(tǒng)、安全報(bào)警系統(tǒng)、閉路電視監(jiān)控，整個(gè)系統(tǒng)也可以分為硬件部分與軟件部分，其中硬件部分包括閉路電視設(shè)備、信息顯示設(shè)備、信息采集設(shè)備、存儲(chǔ)辦公設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)安全設(shè)備，而軟件系統(tǒng)則包括信息安全軟件、數(shù)據(jù)庫軟件、信息發(fā)布軟件、信息采集軟件、車道監(jiān)控軟件，由此高速公路機(jī)電監(jiān)控系統(tǒng)便能夠較好保障高速公路行車安全與道路的通暢，交通誘導(dǎo)與控制工作的高質(zhì)量開展也能夠由此實(shí)現(xiàn)[1]。

而按照設(shè)備進(jìn)行分類，高速公路機(jī)電監(jiān)控系統(tǒng)還可以分為辦公存儲(chǔ)設(shè)備、信息顯示設(shè)備、信息安全設(shè)備、閉路電視系統(tǒng)、信息采集子系統(tǒng)，其中信息采集子系統(tǒng)能夠通過超聲波、紅外、微波、視頻、地磁、線圈車輛檢測(cè)器等檢測(cè)設(shè)備實(shí)現(xiàn)道路交通狀態(tài)信息的采集，同時(shí)還能夠應(yīng)用氣象檢測(cè)儀等設(shè)備實(shí)現(xiàn)氣象環(huán)境等信息采集，交通控制策略的制定由此即可獲得有力支持；而信息顯示設(shè)備則主要包括可變限速標(biāo)志、地圖板、可變情報(bào)板，示交通誘導(dǎo)信息屬于這類設(shè)備的主要功能；閉路電視系統(tǒng)則主要由光端機(jī)、網(wǎng)絡(luò)視頻編/解碼器、視頻矩陣主機(jī)、視頻分配器、攝像機(jī)設(shè)備、監(jiān)視器組成，這類設(shè)備主要負(fù)責(zé)高速公路特殊構(gòu)造物交通狀況的監(jiān)視，如隧道、橋梁、沿線等[2]。

1.2 需求分析

對(duì)于高速公路機(jī)電監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)來說，系統(tǒng)的需求必須得到重視，考慮到高速公路機(jī)電監(jiān)控需要結(jié)合實(shí)時(shí)采集的各種監(jiān)控信息得出交通控制策略，這就使得其需要得到高精度的檢測(cè)器支持，因此系統(tǒng)的設(shè)計(jì)必須保證各種監(jiān)控設(shè)施的準(zhǔn)確性，提升監(jiān)控設(shè)施的檢測(cè)精度與覆蓋率、保證檢測(cè)器布設(shè)密度合理、節(jié)約成本，便屬于系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要需求。

2 高速公路機(jī)電監(jiān)控系統(tǒng)的具體設(shè)計(jì)

2.1 基本設(shè)計(jì)

為提升研究的實(shí)踐價(jià)值，選擇了某地浙江申嘉湖高速公路S12路段的機(jī)電監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)作為研究對(duì)象，而為了滿足浙江申嘉湖高速公路S12路段的服務(wù)水平和技術(shù)指標(biāo)，系統(tǒng)以A級(jí)進(jìn)行設(shè)計(jì)。在具體設(shè)計(jì)中，高速公路機(jī)電監(jiān)控系統(tǒng)被分為外場(chǎng)設(shè)備和路段監(jiān)控中心兩級(jí)結(jié)構(gòu)，其中外場(chǎng)設(shè)備包括設(shè)置在互通立交區(qū)的可變信息標(biāo)志、全方位攝像機(jī)、微波車輛檢測(cè)器，設(shè)置在重點(diǎn)區(qū)域（交通量大路段、大橋、服務(wù)區(qū)）的全方位攝像機(jī)，設(shè)置在可能出現(xiàn)暴雨、濃霧路段與大橋的能見度及路面狀態(tài)檢測(cè)器，設(shè)置在服務(wù)區(qū)內(nèi)的路況信息發(fā)布標(biāo)志，以及按照1km左右密度設(shè)置的視頻事件檢測(cè)攝像機(jī)與全方位攝像機(jī)。監(jiān)控中心則由閉路電視監(jiān)視系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、LED大屏顯控系統(tǒng)、視頻事件監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、信息安全系統(tǒng)、附屬設(shè)施組成。在傳輸方式的選擇中，設(shè)計(jì)選擇了點(diǎn)對(duì)點(diǎn)方式連接工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)與收費(fèi)站視頻傳輸交換機(jī)、再利用以太網(wǎng)電路匯總至監(jiān)控中心核心路由交換機(jī)的方式，由此即可避免某個(gè)點(diǎn)發(fā)生故障影響整個(gè)系統(tǒng)的正常運(yùn)行[3]。

2.2 設(shè)計(jì)要點(diǎn)

2.2.1 路網(wǎng)運(yùn)行狀況全面可視化

為最大化高速公路機(jī)電監(jiān)控系統(tǒng)效用發(fā)揮，設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了路網(wǎng)運(yùn)行狀況全面可視化，而由于視頻檢測(cè)器相較于微波檢測(cè)器在準(zhǔn)確度、信息量方面具備顯著優(yōu)勢(shì)，因此設(shè)計(jì)優(yōu)先采用了視頻檢測(cè)器作為檢測(cè)器，共采用閉路電視攝像機(jī)32套、微波車輛檢測(cè)器9套。同時(shí)，設(shè)計(jì)還實(shí)現(xiàn)了關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)攝像機(jī)的全面接入監(jiān)控視頻網(wǎng)絡(luò)，并重點(diǎn)加強(qiáng)了易擁塞、事故黑點(diǎn)路段的視頻監(jiān)控，主要包括大流量路段、大曲率路段、橋梁、短隧道、長(zhǎng)隧道，其中圖1為大流量路段車檢器布設(shè)示意圖，圖2為大曲率路段的車檢器布設(shè)示意圖，由此即可更深入了解整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。值得注意的是，浙江申嘉湖高速公路S12段的機(jī)電監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)還在視頻監(jiān)控范圍擴(kuò)展領(lǐng)域投入了大量精力，因此系統(tǒng)的監(jiān)控范圍適當(dāng)延伸至收費(fèi)站外，主要包括大中城市交叉口、收費(fèi)廣場(chǎng)外、連接線，通過每個(gè)收費(fèi)廣場(chǎng)增加的2臺(tái)閉路電視攝像機(jī)，高速公路內(nèi)外綜合聯(lián)動(dòng)機(jī)制的探索奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

圖1 大流量路段車檢器布設(shè)示意圖

圖2 大曲率路段的車檢器布設(shè)示意圖

2.2.2 交通狀態(tài)可控化

在浙江申嘉湖高速公路S12段的機(jī)電監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，交通狀態(tài)可控化屬于設(shè)計(jì)的重要目標(biāo)，而為了實(shí)現(xiàn)該目標(biāo)，設(shè)計(jì)人員完善了高速公路重要節(jié)點(diǎn)的信息發(fā)布設(shè)施布設(shè)，同時(shí)還增加了大量圖形交通誘導(dǎo)屏，因此整個(gè)系統(tǒng)使用的F型可變情報(bào)板、服務(wù)區(qū)信息發(fā)布標(biāo)志、門架式可變信息標(biāo)志分別為15塊、10套、7塊，由此浙江申嘉湖高速公路S12段的交通狀態(tài)可控化水平大幅提升。

2.3 新技術(shù)工藝應(yīng)用

浙江申嘉湖高速公路S12段的機(jī)電監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)中應(yīng)用了一系列新技術(shù)工藝，包括高清攝像機(jī)、鋼塑管材料的保護(hù)管、雙平面?zhèn)魉途W(wǎng)技術(shù)，其中高清攝像機(jī)采用了H.264的編碼標(biāo)準(zhǔn)，擁有1080P的分辨率，并提供標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)輸出接口，這就為系統(tǒng)所需的大范圍聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控提供了有力支持；鋼塑管材料的保護(hù)管則主要用于穿線管、分歧管道、路側(cè)管道，通過替代傳統(tǒng)的鍍鋅鋼管，其內(nèi)壁光滑、耐化學(xué)腐蝕、無污染、不積垢、流體阻力小等優(yōu)點(diǎn)得以較好服務(wù)于系統(tǒng)建設(shè)；雙平面?zhèn)魉途W(wǎng)技術(shù)可較好用于構(gòu)建高效、統(tǒng)一的多業(yè)務(wù)傳送平臺(tái)，TDM和分組業(yè)務(wù)也能夠在單ASIC芯片支持下得以實(shí)現(xiàn)，PTN平面負(fù)責(zé)傳輸質(zhì)量要求不高業(yè)務(wù)，而SDH平面則負(fù)責(zé)傳輸質(zhì)量要求較高業(yè)務(wù)，由此數(shù)據(jù)、圖像、語音的高效接入得以實(shí)現(xiàn)，設(shè)備帶寬升級(jí)成本降低、綜合業(yè)務(wù)的承載滿足均使得系統(tǒng)得以更好服務(wù)于浙江申嘉湖高速公路S12段。

2.4 深化設(shè)計(jì)路徑

為響應(yīng)“智慧高速”發(fā)展趨勢(shì)，浙江申嘉湖高速公路S12段的機(jī)電監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)還計(jì)劃通過手機(jī)信令獲取實(shí)時(shí)交通數(shù)據(jù)、綜合利用營(yíng)運(yùn)車輛GPS數(shù)據(jù)提高交通環(huán)境檢測(cè)技術(shù)準(zhǔn)確性，同時(shí)與商業(yè)導(dǎo)航平臺(tái)共享交通數(shù)據(jù)，即可進(jìn)一步提升系統(tǒng)的綜合應(yīng)用價(jià)值。其中，手機(jī)信令獲取需要與移動(dòng)通信運(yùn)營(yíng)商建立戰(zhàn)略合作伙伴關(guān)系，由此即可實(shí)時(shí)獲得與路網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)相關(guān)的信息，系統(tǒng)的異常預(yù)警功能、交通管理和出行的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)提供功能綜合水平可實(shí)現(xiàn)大幅提升；綜合利用營(yíng)運(yùn)車輛GPS數(shù)據(jù)需要結(jié)合國(guó)家道路安全運(yùn)輸要求，同時(shí)還需要建立專業(yè)的預(yù)測(cè)預(yù)警體制；與商業(yè)導(dǎo)航平臺(tái)共享交通數(shù)據(jù)需要得到合作共贏機(jī)制的支持，由于百度、高德等商業(yè)導(dǎo)航平臺(tái)擁有極大的用戶群，且很多時(shí)候平臺(tái)在路況信息提供的準(zhǔn)確性、及時(shí)性方面超過了級(jí)交通管理單位所掌握和提供的信息，因此機(jī)電監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)還應(yīng)探索與商業(yè)平臺(tái)合作機(jī)制，以此充分發(fā)揮雙方優(yōu)勢(shì)，即可為機(jī)電監(jiān)控系統(tǒng)的進(jìn)一步發(fā)展提供有力支持。

3 結(jié)論

綜上所述，高速公路機(jī)電監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)具備較高必要性，在此基礎(chǔ)上，本文涉及的路網(wǎng)運(yùn)行狀況全面可視化、交通狀態(tài)可控化、新技術(shù)工藝應(yīng)用、深化設(shè)計(jì)路徑等內(nèi)容，則提供了可行性較高的高速公路機(jī)電監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)路徑，而為了進(jìn)一步提高設(shè)計(jì)質(zhì)量，相關(guān)軟件的設(shè)計(jì)也需要得到重點(diǎn)關(guān)注。