廖華金

摘 要 高速公路監(jiān)控系統(tǒng)是智能運輸?shù)囊徊糠?，監(jiān)控系統(tǒng)主要包括閉路電視、事件檢測、網(wǎng)絡(luò)廣播、數(shù)據(jù)傳輸、圖像存儲、監(jiān)控軟件等。監(jiān)控系統(tǒng)的完好設(shè)置在很大程度上能解決交通擁堵、安全事故頻發(fā)以及收費的堵漏增收等問題。本文概述了當前我省高速公路監(jiān)控系統(tǒng)存在的問題，并為如何使監(jiān)控系統(tǒng)達到實用高效而提出了相應(yīng)的優(yōu)化改進策略。

關(guān)鍵詞 高速公路 監(jiān)控系統(tǒng) 問題 優(yōu)化策略

隨著社會的進步，經(jīng)濟的快速發(fā)展，湖南省交通建設(shè)發(fā)展也呈現(xiàn)出“井噴”狀態(tài)，交通網(wǎng)絡(luò)四通八達，百姓出行更加方便。據(jù)相關(guān)部門統(tǒng)計顯示，到目前為止，湖南省高速公路通車里程已高達5500公里，形成了以長沙為中心的高速經(jīng)濟圈。與此同時，相關(guān)交通網(wǎng)絡(luò)也已覆蓋全省交通體系的“神經(jīng)末梢”，交通出行環(huán)境也呈現(xiàn)日漸完善的趨勢。監(jiān)控系統(tǒng)是高速公路正常運營的保障，是實現(xiàn)高速公路舒適、安全、高速等功能的保證，而高速公路運營的管理水平、管理模式、管理體系又對監(jiān)控系統(tǒng)的充分發(fā)揮有直接的影響，所以兩者相輔相成。但是現(xiàn)已建成的高速公路由于經(jīng)費以及規(guī)劃等原因，從一開始就擁有完善的監(jiān)控系統(tǒng)的很少。然而隨著交通安全問題的日益嚴重，高速公路監(jiān)控系統(tǒng)的重要性也日益凸顯，本文從管理運營的角度，對當前我省監(jiān)控系統(tǒng)中存在的問題進行了詳細分析，并提出了改進和優(yōu)化方案，希望能使監(jiān)控系統(tǒng)得到進一步完善。

1高速公路監(jiān)控系統(tǒng)的重要性

高速公路機電系統(tǒng)主要有監(jiān)控系統(tǒng)、收費系統(tǒng)和通信系統(tǒng)三大系統(tǒng)組成，其中收費系統(tǒng)主要是對道路使用者根據(jù)一定的費率征收通行費，以收回道路建設(shè)的投資；而通信系統(tǒng)主要是為收費系統(tǒng)和監(jiān)控系統(tǒng)提供信息傳輸?shù)脑O(shè)備；而監(jiān)控系統(tǒng)是高速公路交通三大系統(tǒng)的核心，是實現(xiàn)高速公路安全、高效運行的重要手段，對高速公路網(wǎng)實現(xiàn)實時監(jiān)控和交通控制能起到關(guān)鍵性作用。可通過對采集的信息進行實時分析、處理和預(yù)測，采取有效的交通控制手段，預(yù)防可能發(fā)生的交通事件，及時掌握道路上現(xiàn)場狀況，從而能夠適時實施有針對性的交通管理工作。同時高速公路全程監(jiān)控系統(tǒng)也是輔助高速公路養(yǎng)護、逃避收費的直接方式，其不僅能夠在一定程度上保證道路的通暢和交通的安全，同時能提高高速公路運營服務(wù)質(zhì)量，保證人們出行的安全。

2 我省高速公路監(jiān)控系統(tǒng)當前存在的問題

2.1 使用的低效性

收費、通信、監(jiān)控三大系統(tǒng)共同構(gòu)成了高速公路的機電系統(tǒng)，收費系統(tǒng)與收費運營工作緊密相連，所以一直以來都是投入的重心。但目前監(jiān)控系統(tǒng)中有不建不行，建了無用的狀態(tài)，由于設(shè)備可靠性以及本身設(shè)計的缺陷等問題，造成了“有監(jiān)無控”、監(jiān)控分家的尷尬局面，無法起到調(diào)控交通的目的。如已經(jīng)開通的高速公路項目中有很多路段的視頻傳輸對收費圖像采用了MPEG-2的數(shù)字化編碼標準，而2012年按規(guī)范要求，需采用ITU-TH.264數(shù)字化編碼方式，進而造成我省編碼不統(tǒng)一，而導(dǎo)致出現(xiàn)兩種制式的視頻系統(tǒng)，出現(xiàn)二次編解碼的現(xiàn)象，不僅促使圖像質(zhì)量受到損失，同時也極大浪費時間和財力、物力。

2.2建設(shè)的盲目性

當前，無論是建設(shè)與設(shè)計，我國的高速公路監(jiān)控系統(tǒng)均沒有統(tǒng)一的規(guī)范和標準，研究時也缺乏廣度和深度，所以很多監(jiān)控系統(tǒng)的功能設(shè)計和規(guī)模都有一定的盲目性。一方面，設(shè)施系統(tǒng)建設(shè)用途小，且投資大，尤其是對一些交通流量小的高速公路，這種情況最明顯。另一方面，受資金短缺以及對該系統(tǒng)認識不足而導(dǎo)致功能設(shè)計不健全，無法起到本應(yīng)有的作用。據(jù)有關(guān)研究調(diào)查表明，云臺加槍機、球機等常用監(jiān)控設(shè)備在能見度較好的情況下，有效視距最大值大約能夠達到800m，而監(jiān)控設(shè)備若以1000m的間隔密度進行布局的情況下，在交叉路段、地址險要路段和事故多發(fā)路段存在較多的盲區(qū)，而在路況較好的低端則存在資源閑置的現(xiàn)象。

2.3 監(jiān)控信息及數(shù)據(jù)處理能力不足

高速公路監(jiān)控系統(tǒng)時時刻刻都在進行信息、數(shù)據(jù)采集，若這些數(shù)據(jù)和信息能夠得到充分的挖掘和利用，不僅能夠促使高速公路監(jiān)控系統(tǒng)功能發(fā)揮最大化，同時對提高高速公路的服務(wù)內(nèi)容以及運行管理的決策，保證高速公路的通暢性，降低事故發(fā)生率也起到積極的作用。但是當前高速公路監(jiān)控系統(tǒng)所采集的信息和數(shù)據(jù)僅能做到簡單的加工處理，而對于數(shù)據(jù)的深層次的處理和利用較少。比如，如果能夠及時充分運用當前數(shù)據(jù)，并結(jié)合數(shù)據(jù)處理技術(shù)和天氣狀況能夠有效預(yù)測出下一時段事故易發(fā)路段和天氣異常路段，并能夠通過信息發(fā)布系統(tǒng)將相關(guān)內(nèi)容及時告知司乘人員，以達到降低事故發(fā)生率，提高道路通行能力，同時對相關(guān)部門制定應(yīng)急預(yù)案和相關(guān)管理工作也具有積極的作用。

3優(yōu)化策略分析

3.1 明確高速公路監(jiān)控系統(tǒng)的功能

高速公路監(jiān)控系統(tǒng)的功能主要包括以下幾個方面：（1）依靠外場設(shè)備，準確收集氣象、交通流以及各種警報數(shù)據(jù)；（2）系統(tǒng)通過有效的交通事件檢算方法以及收集到的數(shù)據(jù)，可自動實時檢測事件的發(fā)生；（3）監(jiān)控系統(tǒng)的用戶是該監(jiān)控的直接和間接使用者，包括操作人員、管理人員、軟件調(diào)試人員以及維修人員。系統(tǒng)能方便用戶對外場信息以及顯示設(shè)備進行分類和編組，對報警功能進行清除和設(shè)置；（4）系統(tǒng)可帶有外部輸入接口，能及時接收到收費系統(tǒng)數(shù)據(jù)和緊急電話；（5）向信息中心傳輸數(shù)據(jù)。

3.2 提高高速公路監(jiān)控系統(tǒng)管理效率的策略

（1）加強重點路段的全程實時監(jiān)控。隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，高速公路車流量逐年增加，如果一旦發(fā)生交通異常，若不能及時處理，不僅會造成交通癱瘓、交通事故的發(fā)生，同時也將會對社會帶來極大的經(jīng)濟損失?；诖?，在高速公路監(jiān)控系統(tǒng)管理以及規(guī)劃中，應(yīng)加強對重點路段的監(jiān)控，同時還應(yīng)做好相應(yīng)的管理工作，增強管理部門對道路狀況、交通狀況以及氣象狀況的感知能力以及處理能力。但是在重點路段全程實時監(jiān)控中，為了避免建設(shè)的盲目性以及使用的低效性，在建設(shè)過程中應(yīng)根據(jù)高速公路的實際情況以及現(xiàn)有監(jiān)控設(shè)備的使用情況進行分析，然后在投資成本和使用效益兼顧的情況下，采取最佳的建設(shè)方案和改善措施，從而達到最優(yōu)的安全經(jīng)濟效益。比如在攝像機選型中，對于重點監(jiān)控地段可采用高清紅外夜視攝像機和變焦紅外雙波段熱成像攝像機，而對于非重點路段則應(yīng)采用標清紅外夜視攝像機，其中高清紅外夜視攝像機可以提高視頻道路監(jiān)控的效果，而變焦紅外雙波段熱成像攝像機則可以有效彌補由于夜晚受大燈強光照射、雨天、霧天等情況下導(dǎo)致的監(jiān)控視頻畫面效果不足等現(xiàn)象。

（2）提高監(jiān)控信息及數(shù)據(jù)處理利用率。由于高速公路總量的日益增多，監(jiān)控系統(tǒng)處理的數(shù)據(jù)也日益冗雜繁多，有時甚至需要用戶編輯過的命令、視頻監(jiān)控數(shù)據(jù)等，這些均給監(jiān)控數(shù)據(jù)庫的穩(wěn)定性以及強壯性提出了更高的要求。因此，這就要求高速公路路政部門、運輸部門以及公安部門等部門與部門之間應(yīng)加強溝通、協(xié)調(diào)配合，同時各個部門之間還應(yīng)該構(gòu)建綜合信息平臺，從新增車輛注冊登記、道路運輸證配發(fā)以及車輛定期檢查等信息資源均應(yīng)實現(xiàn)共享，從而實現(xiàn)部門聯(lián)動機制和聯(lián)合監(jiān)管，最終實現(xiàn)運輸車輛無論在線與否的監(jiān)管過程全覆蓋，充分體現(xiàn)“車子一動，監(jiān)督受控”的全動態(tài)監(jiān)管。實時、動態(tài)是高速公路交通系統(tǒng)的特點，在路上行駛車輛的速度與交通事故、氣象、道路通行情況等眾多因素的影響，所以交通數(shù)據(jù)庫模型的主題是確定交通事故和交通信息。交通事故的主題包含事故發(fā)生的時間，發(fā)生的路段，以及事故段的交通情況，事故的危害等級，誘導(dǎo)信息，氣象狀況等屬性信息。交通信息主題包含氣象狀況，道路的占有率，路段的平均速度以及特定信息等屬性信息。由此可見，充分運用監(jiān)控信息和相關(guān)數(shù)據(jù)尤為重要，比如可以將上一路段的交通情況（交通堵塞、交通事故等路況信息和氣象信息）在所有互通立交出口、入口前設(shè)置可變情報板充分顯示前方道路及相鄰路網(wǎng)的信息，同時也應(yīng)該將所有檢測信息上傳到路段監(jiān)控中心，從而實現(xiàn)對交通事件實時監(jiān)管以及交通參數(shù)的儲存。

4 數(shù)據(jù)庫的優(yōu)化設(shè)計

4.1 總體設(shè)計

由于高速公路總量的日益增多，監(jiān)控系統(tǒng)處理的數(shù)據(jù)也日益冗雜繁多，有時甚至需要用戶編輯過的命令、視頻監(jiān)控數(shù)據(jù)等，這些均給監(jiān)控數(shù)據(jù)庫的穩(wěn)定性以及強壯性提出了更高的要求。基于此，本研究在數(shù)據(jù)庫的優(yōu)化設(shè)計中采用了數(shù)據(jù)倉庫技術(shù)。

數(shù)據(jù)倉庫技術(shù)以傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ)，吸取了傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的優(yōu)點，并彌補其在數(shù)據(jù)分析能力等方面的不足，具有強大的大規(guī)模數(shù)據(jù)分析能力。所以，數(shù)據(jù)倉庫是隨時間變化、集成的、面向主題的，用于決策支持的穩(wěn)定數(shù)據(jù)系統(tǒng)。數(shù)據(jù)倉庫模型的設(shè)計能夠滿足物理數(shù)據(jù)、邏輯數(shù)據(jù)以及概念數(shù)據(jù)三級模型，且三者之間聯(lián)系緊密，概念數(shù)據(jù)模型是由現(xiàn)實世界到主觀設(shè)計思路的映射，邏輯數(shù)據(jù)模型是從主觀到客觀模型的映射，物理數(shù)據(jù)模型直接是由模型到物理現(xiàn)實的映射，詳見圖1。

4.2 概念模型的設(shè)計

該設(shè)計的主要作用是決定數(shù)據(jù)庫的主題和各主題之間的關(guān)系。設(shè)計之初需完成選取主題、界定系統(tǒng)邊界和確定各主題之間的關(guān)系等一系列工作。在高速公路監(jiān)控系統(tǒng)中，需要從監(jiān)控子系統(tǒng)中，將人工輸入數(shù)據(jù)、交通事故數(shù)據(jù)、氣象數(shù)據(jù)以及交通流數(shù)據(jù)提取出來，并建立數(shù)據(jù)庫模型概念，確定主題和主體之間的相互關(guān)系。實時、動態(tài)是高速公路交通系統(tǒng)的特點，在路上行駛車輛的速度與交通事故、氣象、道路通行情況等眾多因素的影響，所以交通數(shù)據(jù)庫模型的主要主題是確定交通事故和交通信息。交通事故的主題包含事故發(fā)生的時間，發(fā)生的路段，以及事故段的交通情況，事故的危害等級，誘導(dǎo)信息，氣象狀況等屬性信息。交通信息主題包含氣象狀況，道路的占有率，路段的平均速度以及特定信息等屬性信息。根據(jù)以上信息可設(shè)計數(shù)據(jù)庫E-R模型，如圖2所示。

4.3 邏輯模型設(shè)計

邏輯模型是使用者和開發(fā)者進行交流和溝通的橋梁，三級模型之間有相互的依賴關(guān)系，在設(shè)計時能以概念模型的設(shè)計為基礎(chǔ)深化構(gòu)造出邏輯模型。邏輯模型的主要設(shè)計內(nèi)容：分析和確定主題以及數(shù)據(jù)的粒度；定義關(guān)系模型；增加導(dǎo)出字段；詳細數(shù)據(jù)分割策略；定義記錄系統(tǒng)。

（1）分析和確定主題。主題的確定和深入的分析至關(guān)重要，只有做好了這一步才能制定出實際可行的設(shè)計策略。（2）數(shù)據(jù)粒度的確定。粒度是指數(shù)據(jù)單位在數(shù)據(jù)細化程度上的級別。粒度級別越小，細化程度越高。所以粒度的設(shè)計直接影響到數(shù)據(jù)庫查詢問題的類型，在國際上，不同數(shù)量級粒度策略使用的相應(yīng)理論已經(jīng)比較成熟，在設(shè)計時能為我們提供有用的指導(dǎo)。（3）定義關(guān)系模型。在概念模型中，我們將交通信息作為分析主題，并在模式劃分中形成了表，確定了它們之間的關(guān)系。因交通信息量大，字段多為了避免影響訪問效率，可以通過公共鍵碼的設(shè)計來將所有表聯(lián)系起來，構(gòu)成一個完整的主題。（4）增加導(dǎo)出字段。按照初始數(shù)據(jù)進行匯總而生成的數(shù)據(jù)就是導(dǎo)出字段。以一個雙向八個車道的高速公路為例，1-4車道可以定義為上行車道，5～8為下行車道。此時監(jiān)控系統(tǒng)的交通數(shù)據(jù)就會以車道為單位進行收集，數(shù)據(jù)庫則以行車方向為主進行分析。（5）數(shù)據(jù)分割策略的確定。把理論上統(tǒng)一的數(shù)據(jù)分割成小的能獨立管理的物理單元，就可以達到使數(shù)據(jù)處理提高的目的。（6）定義記錄系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以能夠表明數(shù)據(jù)關(guān)系表的某個字段是從哪個業(yè)務(wù)、哪張表中的哪個字段中來的。

本文以高速公路現(xiàn)實運行中的需求及現(xiàn)狀為出發(fā)點，分析了當前我省監(jiān)控系統(tǒng)中存在的問題，并提出了一些優(yōu)化管理策略，這樣才能達到準確預(yù)防問題，快速解決事故的目的。綜上所述，要想使高速公路監(jiān)控系統(tǒng)有長足的進步，還需要不斷吸收國外先進的技術(shù)，加強監(jiān)控系統(tǒng)的管理，從使用者的角度出發(fā)，結(jié)合運營需要進行深入研究，以進一步完善湖南省高速公路體系的整體功能，從而使高速公路監(jiān)控系統(tǒng)成為人民群眾出行不可或缺的伙伴。

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