潘進忠

甘肅紫光智能交通與控制技術有限公司，甘肅 蘭州 730000

0 引言

我國高速公路體系日益完善，信息化建設的需求也越來越迫切。對于龐大的高速公路體系，傳統(tǒng)的指揮調(diào)度和運營監(jiān)控模式已經(jīng)無法滿足使用要求，高速公路監(jiān)控要求出現(xiàn)新的變化。為了適應高速公路發(fā)展的新需求，需要積極開展智慧高速公路建設，實現(xiàn)高速公路監(jiān)控智能化管理。從我國高速公路信息化建設情況來看，我國高速公路信息化建設已經(jīng)逐漸完善，監(jiān)控系統(tǒng)也逐漸呈現(xiàn)信息化趨勢。但是由于高速公路監(jiān)控信息來源不一、格式不統(tǒng)一，導致高速公路信息化建設存在局限。為了推動高速公路監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展，需要建立一套基于現(xiàn)有技術的高分可視化系統(tǒng)，有效連接高速公路監(jiān)控系統(tǒng)的各個子系統(tǒng)，實現(xiàn)信息共享和統(tǒng)一，為高速公路發(fā)展提供技術支持。

1 高速公路監(jiān)控系統(tǒng)工程概述

1.1 工程概況

某地高速公路監(jiān)控中心負責該地區(qū)12 個高速公路路段的路網(wǎng)監(jiān)測，監(jiān)控人員可以了解高速公路路況、出行狀況及高速公路突發(fā)事件。高速公路的數(shù)據(jù)由該地區(qū)的機電維護站機房匯總，機房會搜集高速公路路段的通信、監(jiān)控及收費等相關信息，并且統(tǒng)一接入高速公路管理平臺，為用戶提供出行建議和服務。高速公路信息統(tǒng)一接入12122 服務電話，由監(jiān)控中心匯總后下達指令，在監(jiān)控中心實現(xiàn)高速公路狀況信息可視化，可以為高速公路安全運行提供保障。為了適應高速公路發(fā)展的需求，擬在當前的高速公路公司綜合樓設置高速公路信息中心，對該地區(qū)的12 段高速公路進行可視化監(jiān)控管理。高速公路監(jiān)控系統(tǒng)主要用于運營管理和監(jiān)控高速公路，并且傳遞數(shù)據(jù)、圖像等信息。以高速公路監(jiān)控系統(tǒng)的信息作為應急調(diào)度的數(shù)據(jù)來源，充分發(fā)揮信息化的作用。

1.2 監(jiān)控系統(tǒng)新需求

（1）采集基本的交通數(shù)據(jù)。采集路況信息、天氣情況等，并且對全縣交通運行情況進行監(jiān)督管理，提升監(jiān)控管理人員的及時反應能力，并且為用戶提供必要的路段信息。

（2）減少交通事故。保障道路交通安全，建立高效的監(jiān)督系統(tǒng)，減少交通意外事故，減少二次事故發(fā)生率。

（3）實現(xiàn)可視化監(jiān)控。傳統(tǒng)的監(jiān)控方式是由監(jiān)控人員進行視頻監(jiān)控，并且以此掌握道路信息，但是由于高速公路數(shù)據(jù)復雜，監(jiān)控大屏無法呈現(xiàn)所有數(shù)據(jù)，因此需要利用監(jiān)控系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)的采集與分析，利用可視化、高分辨的方式展現(xiàn)監(jiān)控圖像，滿足高速公路管理需求。

（4）滿足節(jié)假日出行的需求。重大節(jié)日高速公路車流迅速增加，而且行車人員疲勞駕駛率增加，交通意外發(fā)生率提高，高速公路監(jiān)控系統(tǒng)應該成為應對重大節(jié)假日的保障平臺，以滿足居民出行需求，降低交通事故發(fā)生率。

2 高速公路監(jiān)控系統(tǒng)建設目標

2.1 多元數(shù)據(jù)整合

高速公路信息化會產(chǎn)生大量數(shù)據(jù)，由于不同的信息化系統(tǒng)建設時間與建設標準不同，導致數(shù)據(jù)信息不統(tǒng)一，造成信息碎片化及信息孤島，降低了信息的可用性。在應對高速公路突發(fā)狀況時，監(jiān)控人員需要分析處理海量信息，影響了決策效率[1]。為了解決信息碎片化的問題，需要建立統(tǒng)一的監(jiān)控系統(tǒng)，整合多源數(shù)據(jù)，包括高速公路視頻監(jiān)控數(shù)據(jù)、情報板數(shù)據(jù)、應急指揮數(shù)據(jù)等，從而提供關鍵信息，提升決策效率，有效應對突發(fā)狀況。

2.2 數(shù)據(jù)可視化管理

傳統(tǒng)的監(jiān)控模式利用專業(yè)大屏幕播放信息，監(jiān)控人員從屏幕了解相應信息。當前的高速公路監(jiān)控系統(tǒng)以列表和數(shù)據(jù)的方式進行管理，可視化系統(tǒng)和數(shù)據(jù)信息不統(tǒng)一。高速公路監(jiān)控管理需要應對龐大的信息，傳統(tǒng)的屏幕播放和信息管理系統(tǒng)無法應對當前高速公路管理的需求。為了應對更加復雜的業(yè)務場景，需要將數(shù)據(jù)信息與可視化技術結合，直觀且全面地展現(xiàn)各項業(yè)務數(shù)據(jù)，實現(xiàn)可視化管理。

2.3 指揮調(diào)度效率化

高速公路監(jiān)控系統(tǒng)的子系統(tǒng)不斷增加，子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)難以統(tǒng)一，而且數(shù)據(jù)呈現(xiàn)方式不直觀，導致數(shù)據(jù)無法發(fā)揮相應作用；高速公路信息中心協(xié)同不足，無法對突發(fā)情況進行綜合判斷。構建高速公路監(jiān)控系統(tǒng)，可以利用大屏實現(xiàn)現(xiàn)實多業(yè)務場景的可視化，對高速公路的日常場景、收費場景及事件處置場景進行可視化呈現(xiàn)，并且調(diào)控各個系統(tǒng)，提升各個系統(tǒng)的協(xié)同能力，從而及時發(fā)現(xiàn)問題并解決問題，以滿足高速公路安全運行的需求。

3 高分可視化技術的應用

高速公路監(jiān)控系統(tǒng)是利用相應技術打造的多級聯(lián)網(wǎng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)。系統(tǒng)由多個子系統(tǒng)構成，每個子系統(tǒng)能夠獨立運作，也能夠彼此協(xié)調(diào)，完成相對復雜的工作。在監(jiān)控系統(tǒng)運行中，所有信息都能夠及時交換和共享。系統(tǒng)能夠滿足高速公路安全運行的需求，為廣大群眾提供服務，也具有集成性和開放性，能夠滿足未來高速公路運營的需求。

在展示高速公路監(jiān)控信息時，高分可視化技術可以聯(lián)動不同的子系統(tǒng)，在一個平面上顯示不同系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，從而確保信息全面且準確；利用高分可視化技術，可以顯示全路段信息，并且有效調(diào)度高速公路路段信息，包括GIS 地圖信息、可變信息標注等。管理人員在高速公路監(jiān)控大屏中了解相關信息，可以明白突發(fā)事態(tài)的情況及路段信息，可以確保決策正確、資源調(diào)配合理。

3.1 屏幕選擇

將高分可視化技術應用于高速公路監(jiān)控系統(tǒng)，能夠充分利用高速公路的大屏顯示功能，充分展示高速公路相關信息。為了滿足高速公路運營管理需求，通常選用LCD 屏幕、DLP 屏幕和小間距LED 屏幕。相比于其他兩種屏幕，DLP 屏幕的分辨率高、視角廣，能夠充分展示高速公路相關信息。DLP 屏幕使用時不會產(chǎn)生較大的拼縫，可以將其應用于高速公路監(jiān)控系統(tǒng)，充分顯示相關信息，為指揮調(diào)度提供數(shù)據(jù)支持。因此，本次高速公路監(jiān)控系統(tǒng)建設選擇DLP 屏幕。高分可視化技術和DLP 大屏技術結合，可以利用DLP 屏幕的高分辨率，顯示每個子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，確保每個子系統(tǒng)都可以發(fā)揮出相應功能。

3.2 信息采集和展示

應用高分可視化平臺時，為了確保其功能，需要對高速路段的監(jiān)控信息進行全面采集和匯總，并統(tǒng)計和分析相關信息。將高分可視化系統(tǒng)和大屏顯示、GIS地理圖像信息結合，能夠確保定位準確，圖像清晰，并且使數(shù)據(jù)直觀地展示在管理人員面前，協(xié)助管理人員處理突發(fā)情況。

4 設計方案

該工程的監(jiān)控系統(tǒng)共分為4 層，其中第4 層為監(jiān)控大廳，第3 層為信息中心機房和光纜交接室，第1、2 層分別為電源進線室和通信電源室。根據(jù)高速公路監(jiān)控系統(tǒng)的需求，將此監(jiān)控系統(tǒng)作為轄區(qū)內(nèi)的高速公路信息中心及應急指揮調(diào)度中心。為了滿足相關需求，需要優(yōu)化設計業(yè)務平臺的網(wǎng)絡結構、機房工程和視頻電話系統(tǒng)，并設置高分可視化工作站，將高分可視化技術應用于高速公路道路監(jiān)控系統(tǒng)，收集必要的數(shù)據(jù)、語音和圖像信息，并且對高速公路進行可視化管理。

4.1 業(yè)務平臺的網(wǎng)絡結構

（1）視頻網(wǎng)。視頻網(wǎng)主要采集高速公路的道路沿線、收費廣場車道、隧道內(nèi)外、事故現(xiàn)場等區(qū)域的數(shù)據(jù)信息，在工程中，利用單模光纖將采集到的圖像視頻信息傳輸?shù)叫畔⒅行暮蛿?shù)據(jù)中心，借助數(shù)據(jù)中心的監(jiān)控電視墻，能夠展示視頻網(wǎng)采集到的信息，并通過監(jiān)控系統(tǒng)記錄設備故障、截取攝像機視頻等，為合理調(diào)度提供依據(jù)。

（2）收費網(wǎng)。該工程的高速公路選擇4 級結構組網(wǎng)的方式組成收費網(wǎng)，4 級結構分別為戰(zhàn)級網(wǎng)絡、中心級網(wǎng)絡、市級網(wǎng)絡和省級網(wǎng)絡，由于收費網(wǎng)信息相對完善，而且收費網(wǎng)設置在信息中心附近，因此只需要將相關服務器搬到信息中心機房，然后上傳收費網(wǎng)信息到信息中心，便于后續(xù)管理[2]。

（3）綜合網(wǎng)。綜合網(wǎng)的主要功能是綜合管理高速公路辦公管理系統(tǒng)、視頻會議系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)和12122呼叫語音系統(tǒng)等系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，并且完成數(shù)據(jù)交換。該監(jiān)控系統(tǒng)工程主要是對轄區(qū)內(nèi)高速公路監(jiān)控數(shù)據(jù)及內(nèi)部管理數(shù)據(jù)進行整合，將數(shù)據(jù)通過機電維護站綜合網(wǎng)上傳到信息中心，并且與轄區(qū)內(nèi)的隧道監(jiān)控、火災報警等進行聯(lián)動，實現(xiàn)對突發(fā)事件的綜合管理，并且將原有的12122 電話系統(tǒng)遷移到新的通信中心[3]。

4.2 機房工程

為了滿足高速公路監(jiān)控需求，根據(jù)樓層分布，信息中心共分為4 層，分別為第1 層的電源進線室、第2 層的通信電源室、第3 層的信息中心監(jiān)控機房和光電纜交接室以及第4 層的監(jiān)控大廳。整個信息中心的用電負荷為一級，生活用電和系統(tǒng)用電分開，為了保障信息中心用電，在第1 層的電源進線室設置UPS，為指揮中心提供獨立用電。根據(jù)信息中心的用電需求，配置相應容量的UPS，并且配置相應的電源電池柜和通信電池柜。

第3 層的信息中心監(jiān)控機房和光電纜交接室也配置相應的配線柜，主要分為視頻網(wǎng)、收費網(wǎng)、光綜合、綜合網(wǎng)布線總配線柜，以及備用柜。本層選擇集中布線的方式，將不同網(wǎng)絡的綜合布線總配與其他網(wǎng)絡連接，并且選擇單模光纜接到機房通信機柜，以滿足數(shù)據(jù)采集和傳輸?shù)男枨?。綜合布線系統(tǒng)共用接地系統(tǒng)，以保障接線用電安全，并且機房內(nèi)的所有設備、光纜、接地裝置和端接點均進行標識，打上標簽，便于后期的管理和維護。

第4 層的監(jiān)控大廳設置DLP 大屏和3 座綜合控制臺，綜合控制臺前面設置標準坐席，便于管理人員監(jiān)控高速公路相關情況。在坐席第1 排設置領導指揮坐席，領導指揮坐席配備麥克風，便于領導進行調(diào)度指揮；在第2 排設置監(jiān)控員和信息員坐席，為了給用戶提供服務，在每個坐席設置視頻網(wǎng)終端、綜合網(wǎng)終端和12122 座機；在第3 排設置其他業(yè)務設備，包括服務區(qū)監(jiān)控管理工作站、辦公內(nèi)網(wǎng)終端、可視化平臺、收費系統(tǒng)查詢終端、火災報警工作站等，對其他工作站進行統(tǒng)一管理[4]。

4.3 視頻會議系統(tǒng)

通過視頻會議系統(tǒng)，可以與高速公路各級分公司進行溝通交流，并且對不同區(qū)域開展指揮調(diào)度。在視頻會議系統(tǒng)中，設置大屏顯示、擴聲、會議發(fā)言等子系統(tǒng)，并且利用通信網(wǎng)絡進行鏈接，以滿足溝通交流、演練觀摩、遠程會議的需求。

4.4 高分可視化工作站

高分可視化工作站是具備超高分辨率的專業(yè)圖形工作站，具有超強的計算力、圖片解析力，并且能夠與屏幕管理系統(tǒng)兼容，從而實現(xiàn)高速公路監(jiān)控全面信息化管理。該工程中，將高分可視化技術引入高速公路監(jiān)控系統(tǒng)，在設置高分辨率GIS 地圖顯示引擎軟件的基礎上，由信息中心對管轄路段信息進行綜合管理。利用高分可視化技術，可以對高速公路地圖進行放大、縮小處理，并且能夠調(diào)節(jié)檢測器、攝像機等，以及收集收費站、服務區(qū)及隧道等位置的信息；如果高速公路路段發(fā)生意外，可以及時預警；如果高速公路路算測流量超標，也可以進行告警，便于后續(xù)的調(diào)度管理。

在應對應急事件時，高速公路監(jiān)控系統(tǒng)的高分可視化工作站可以結合不同子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，全面整合相關資源。高分可視化工作站可以在對事故信息進行精準定位的基礎上，及時掌握相應信息，標注事故發(fā)生原因、地點、時間及具體情況，統(tǒng)計事故相關車輛信息，對周邊交通進行調(diào)度管理，以免事故影響擴大化。面對車流量暴漲的節(jié)假日，高速公路監(jiān)控系統(tǒng)的。高分可視化工作站能夠統(tǒng)計道路交通信息，并且引導車輛，確保車輛通行順暢，一旦車流量超標，會開啟監(jiān)控視頻并且預警，便于后期調(diào)度管理[5]。

5 結束語

綜上所述，高速公路監(jiān)控系統(tǒng)是高速公路信息化的重要組成部分，能夠保障高速公路正常運行。為了滿足高速公路監(jiān)控需求，需要充分發(fā)揮高分可視化技術，融合不同子系統(tǒng)，協(xié)調(diào)各方面數(shù)據(jù)，并且根據(jù)相應信息作出決策，提升應對應急事件、節(jié)假日的能力，提升高速公路管理水平。