高速公路監(jiān)控系統(tǒng)在高速公路的發(fā)展初期,，就在整個機(jī)電合同中占有很重要的地位，基本上完全借鑒國外高速公路監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計思路,，在高速公路沿線安裝攝像機(jī),、車輛檢測器、可變情報板,、氣象檢測器等設(shè)備,，以獲取道路的實(shí)時視頻圖像，并通過設(shè)備上傳的數(shù)據(jù)來分析交通流量特點(diǎn)和氣候環(huán)境狀況,，通過可變情報板發(fā)布信息,，對交通進(jìn)行疏導(dǎo)。
在眾多監(jiān)控設(shè)備中,，無疑視頻監(jiān)控系統(tǒng)因其實(shí)時,、直觀的特點(diǎn)，發(fā)揮著越來越重要的作用,，尤其是在隧道監(jiān)控中,，視頻監(jiān)控系統(tǒng)基本做到了無縫隙覆蓋。隨著高速公路的飛速發(fā)展,，車流量的增加,，道路交通狀況越來越復(fù)雜，司乘人員對高速公路服務(wù)質(zhì)量的要求越來越高,，高速公路管理者本身也需要更加及時,、便捷的道路信息，全程監(jiān)控系統(tǒng)的建設(shè)就成為了必然趨勢,，尤其是作為其子系統(tǒng)的視頻監(jiān)控系統(tǒng)被優(yōu)先放在了最為重要的位置,。
全程監(jiān)控面臨的幾個問題
全程監(jiān)控設(shè)備的供電問題
眾所周知，高速公路因其路線較長,，收費(fèi)站之間距離也較遠(yuǎn),，道路監(jiān)控設(shè)備通常都是設(shè)計安裝在收費(fèi)站附近,，由各收費(fèi)站對所屬附近地區(qū)的道路監(jiān)控設(shè)備進(jìn)行供電。全程監(jiān)控系統(tǒng)要求要在整個高速公路沿線,，均勻設(shè)置數(shù)量眾多的道路監(jiān)控設(shè)備(主要設(shè)備是攝像機(jī)),，這就必須要解決全程監(jiān)控系統(tǒng)外場設(shè)備的供電問題。
新建設(shè)的全程監(jiān)控系統(tǒng)如何與已建設(shè)多年的監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行整合的問題
我國高速公路道路監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展已經(jīng)有了十幾年的歷史,，而全程監(jiān)控的概念被提出到工程實(shí)施也不過是最近幾年的事情,。基本上新建的全程監(jiān)控項目都面臨與已建設(shè)完成的原有監(jiān)控系統(tǒng)如何進(jìn)行整合的問題,。
全程監(jiān)控系統(tǒng)統(tǒng)一管理的問題
全程監(jiān)控系統(tǒng)相比較以往某路段的監(jiān)控系統(tǒng)而言,，所涵蓋的范圍變大了，不在局限于某條高速公路,，而是從全省甚至全國的角度去規(guī)劃,、建設(shè)，從而使全省監(jiān)控系統(tǒng)和全國監(jiān)控系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)成為了可能,，盡管要實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)還有很多的困難和很長的路要走,。
總體上，就目前全程監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展來說,，全程監(jiān)控系統(tǒng)解決方案急需解決上述問題中的前兩個。
供電解決方案
為了解決高速公路沿線監(jiān)控設(shè)備的供電問題,，可以引入太陽能供電,、風(fēng)力發(fā)電或風(fēng)光互補(bǔ)供電，各地區(qū)可根據(jù)當(dāng)?shù)靥柲苜Y源,、風(fēng)力資源以及系統(tǒng)的供電需求,，來選擇適合的解決方案。
這里可以通過某省全程監(jiān)控系統(tǒng)的外場設(shè)備供電案例,，來描述此類問題的解決方案,，如圖1所示。
圖1 風(fēng)光互補(bǔ)供電系統(tǒng)構(gòu)成圖
通過實(shí)際勘測和多年氣象局提供的氣候資料,，某省太陽能和風(fēng)能資源都非常豐富,，非常適合采用風(fēng)光互補(bǔ)供電系統(tǒng)來為高速公路沿線全程監(jiān)控設(shè)備進(jìn)行供電。所以,，系統(tǒng)除了靠近收費(fèi)站的監(jiān)控設(shè)備或功耗巨大的監(jiān)控設(shè)備繼續(xù)使用市電進(jìn)行供電之外,，其余的監(jiān)控設(shè)備均采用風(fēng)光互補(bǔ)供電系統(tǒng)進(jìn)行供電。
在該項目中,，太陽能電池板在此項目中作為主要的能源轉(zhuǎn)化設(shè)備,，風(fēng)力發(fā)電機(jī)作為輔助設(shè)備。卸荷器在風(fēng)速較大或蓄電池組已飽滿的情況下對風(fēng)機(jī)進(jìn)行保護(hù),，盡量減少設(shè)備磨損,。蓄電池組通過放電給系統(tǒng)各類設(shè)備供電的同時,，將太陽能電池板和風(fēng)力發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的多余電力進(jìn)行儲備。風(fēng)光互補(bǔ)控制器作為整個供電系統(tǒng)的核心設(shè)備,，在對所有接入設(shè)備充放電狀態(tài)檢測的同時,，選擇相應(yīng)的控制策略，來維持系統(tǒng)的電力平衡,，既要保證盡可能讓系統(tǒng)電力處于飽滿的狀態(tài),，又要避免過度充電或者過度放電對蓄電池組造成傷害。
相對于市電來說,，風(fēng)光互補(bǔ)供電系統(tǒng)還不是很穩(wěn)定,，尤其是在供電時間上受氣候條件的制約，而氣候環(huán)境也有很大的不確定性,。在進(jìn)行方案設(shè)計時,，既要考慮極限氣候條件下(多日無太陽和風(fēng)力的支持)，系統(tǒng)能夠維持的時間,，又要考慮項目的投資造價,，同時還會受到技術(shù)困難的限制。
這就需要在做方案設(shè)計時,，從多個方面來優(yōu)化系統(tǒng),，確保外場監(jiān)控設(shè)備的穩(wěn)定供電，盡可能長時間在線,，包括：
· 盡可能減少系統(tǒng)的供電功耗,，采用低功耗的設(shè)備;
· 盡可能減少電源轉(zhuǎn)換等中間環(huán)節(jié)，避免不必要的電力資源浪費(fèi);
· 盡可能不因為某處設(shè)備的電力中斷,，造成全部設(shè)備圖像和數(shù)據(jù)無法上傳(解決辦法有采用點(diǎn)對點(diǎn)傳輸方式或增加光纖跳接保護(hù)器);
· 采用分級優(yōu)先的供電方式,，舍棄系統(tǒng)部分耗電高、重要程度低的功能,，確保整個系統(tǒng)的圖像或數(shù)據(jù)的上傳;
· 風(fēng)力發(fā)電機(jī),、太陽能電池板以及風(fēng)光互補(bǔ)控制器最好能夠統(tǒng)一品牌進(jìn)行采購;
· 準(zhǔn)備必要的后備電力支援(備用蓄電池組和發(fā)電機(jī))。
新舊系統(tǒng)的整合
在一般的高速公路全程監(jiān)控系統(tǒng)中,，攝像機(jī)是使用數(shù)量最多的監(jiān)控設(shè)備,，其次輔以其他的數(shù)據(jù)采集設(shè)備和信息發(fā)布設(shè)備，如車輛檢測器,、氣象檢測器,、可變信息情報板等等。
大量的設(shè)備要消耗大量的光纖資源,，所以,，目前大多數(shù)全程監(jiān)控的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)都采用雙纖自愈環(huán)網(wǎng)保護(hù)技術(shù)。既可以有效節(jié)約監(jiān)控外場的光纖資源不足的問題，減少投資,，又可以在一定程度上保證系統(tǒng)的安全性(對于監(jiān)控外場,，點(diǎn)對點(diǎn)的傳輸方式安全性最好)。
這里還是根據(jù)某省全程監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用,，來簡單描述系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能,，以及如何完成與舊有的監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行整合的解決方案。
圖2 全程監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成圖
從圖2中,，可以看出整個系統(tǒng)的管理體系分成四個等級,，由上至下分別是監(jiān)控中心、監(jiān)控分中心,、收費(fèi)站和監(jiān)控外場,，每個層級都采用雙纖自愈環(huán)網(wǎng)保護(hù)結(jié)構(gòu)。
除監(jiān)控外場之外,，監(jiān)控中心,、監(jiān)控分中心和收費(fèi)站都可以根據(jù)需要解析和提取外場監(jiān)控設(shè)備上傳的視頻圖像和路況數(shù)據(jù)以及設(shè)備的工作狀態(tài)等，并能根據(jù)一定權(quán)限進(jìn)行操作,，比如解碼視頻圖像至電視墻或大屏幕投影,，根據(jù)監(jiān)控軟件提供的預(yù)案進(jìn)行信息發(fā)布和對交通進(jìn)行疏導(dǎo)。
全程監(jiān)控系統(tǒng)的主要功能
在此簡單介紹此項目全程監(jiān)控的系統(tǒng)功能如下,。
數(shù)據(jù)分析處理功能
(1)對交通流量數(shù)據(jù)(包括交通量,、平均車速、車道占有率等)進(jìn)行采集統(tǒng)計處理;
(2)對視頻交通事件檢測圖像進(jìn)行分析處理和判斷;
(3)對氣象數(shù)據(jù)(包括路面狀態(tài),、溫度,、降雨量)進(jìn)行采集統(tǒng)計處理;
(4)根據(jù)設(shè)備通信狀態(tài)和數(shù)據(jù)，分析設(shè)備狀態(tài)報警和通信故障報警,。
數(shù)據(jù)存儲功能
(1)道路交通流量數(shù)據(jù);
(2)設(shè)備狀態(tài)信息;
(3)氣象檢測信息;
(4)交通事件事故信息;
(5)預(yù)警,、報警信息;
(6)控制方案存儲,。
顯示與控制功能
(1)監(jiān)控中心和分中心可通過數(shù)字軟矩陣調(diào)用外場攝像機(jī)圖像在中心和分中心監(jiān)視器上顯示;
(2)實(shí)現(xiàn)報警聯(lián)動,，將報警信息所關(guān)聯(lián)的圖像或信息切換到主畫面(或大屏幕)，綜合控制臺上放置的主監(jiān)視器具有“強(qiáng)插”顯示功能;
(3)可控制道路沿線設(shè)置的遙控攝像機(jī)動作;可切換顯示攝像機(jī)圖像在任一臺監(jiān)視器上顯示,，或到監(jiān)視大屏上顯示,，并在收費(fèi)站和監(jiān)控分中心對所有圖像進(jìn)行錄像;
(4)控制方式有人工控制和自動控制兩種，人工控制優(yōu)先;
(5)顯示可變信息標(biāo)志內(nèi)容,。
智能決策功能
(1)系統(tǒng)能利用視頻交通事件自動檢測數(shù)據(jù),，對該斷面的交通擁擠、事故等交通異常事件作出自動判斷,，作出相應(yīng)的預(yù)警或告警信息;同時可以通過交通流量數(shù)據(jù),、交通事件檢測數(shù)據(jù)根據(jù)設(shè)定的閥值，判斷交通擁擠、交通阻塞或事件等交通狀況,，作出相應(yīng)的預(yù)警或告警信息;
(2)系統(tǒng)可根據(jù)告警事件的嚴(yán)重程度分成預(yù)警,、輕故障、重故障,、嚴(yán)重故障四個級別分別進(jìn)行處理,。一旦有告警信息，則在操作員工作站上立即顯示告警信息,，并自動彈出控制誘導(dǎo)預(yù)案等,，并且有相應(yīng)的聲光信號提示操作員;
(3)監(jiān)控計算機(jī)在接到報警信息后，能自動彈出報警窗口,，可輸出報警圖像在監(jiān)視器進(jìn)行“強(qiáng)插”顯示;同時,，監(jiān)控計算機(jī)上的視頻管理軟件也能通過軟解碼方式看到報警點(diǎn)的視頻圖像;系統(tǒng)能通過I/O模塊自動監(jiān)控計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的聲光報警器進(jìn)行聲光報警;
(4)當(dāng)系統(tǒng)自身發(fā)生故障(包括設(shè)備故障、通信故障等)時,，能在監(jiān)控計算機(jī)上自動彈出報警窗口,，同時在監(jiān)控計算機(jī)上發(fā)出報警聲音;
(5)出現(xiàn)報警后，系統(tǒng)能自動記錄事件的屬性(如事件類型,、事件,、地點(diǎn)等)以及事件的處置過程。并能夠?qū)Υ尜A的告警事件進(jìn)行打印,，打印內(nèi)容包括故障日期,、時間、地點(diǎn),、故障性質(zhì)等;
(6)半自動控制：對系統(tǒng)自動提出控制誘導(dǎo)方案,，操作員根據(jù)外場攝像機(jī)及巡邏車等確認(rèn)或修正后，再下發(fā)控制指令(包括通知路政,、交警部門),，執(zhí)行控制誘導(dǎo)方案;
(7)手動控制：任何情況下，操作員在得到各方面的確認(rèn)信息后,，可手工編制控制誘導(dǎo)方案;
(8)手動控制的優(yōu)先級最高,，半自動控制次之;
(9)控制誘導(dǎo)方案被確認(rèn)后，將誘導(dǎo)信息發(fā)送到大型可變情報標(biāo)志;交通事件處理結(jié)束后,，將改變大型可變情報標(biāo)志的信息內(nèi)容,，同時填寫事故處理情況備案。
統(tǒng)計查詢,、報表功能
(1)完成數(shù)據(jù)統(tǒng)計,、數(shù)據(jù)查詢;
(2)按預(yù)先規(guī)定的格式和內(nèi)容，定時進(jìn)行日,、周或旬,、月、季、年報表的統(tǒng)計處理,，并且進(jìn)行打印;
(3)關(guān)于報表的類型和格式可根據(jù)要求確定,。
系統(tǒng)管理功能
(1)系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置功能;
(2)安全防御功能：具有針對網(wǎng)絡(luò)攻擊的防御能力，具有防范網(wǎng)絡(luò)病毒的措施,。對中心,、分中心不同層次和職責(zé)的人員，分別設(shè)置不同的操作使用權(quán)限,，設(shè)置不同的操作口令和密碼,，防止越權(quán)存取和修改，保障數(shù)據(jù)的完整性,，并且對值班員的操作進(jìn)行存貯,、記錄、打印;
(3)自動數(shù)據(jù)備份和系統(tǒng)恢復(fù)功能：系統(tǒng)具有數(shù)據(jù)自動備份功能,，系統(tǒng)能自動完成每日的系統(tǒng)數(shù)據(jù)備份,，包括重要事件，操作,，設(shè)備狀態(tài)變化等的記錄,。記錄的同時，自動進(jìn)行時間標(biāo)記;在系統(tǒng)出現(xiàn)故障時,，系統(tǒng)具備提供能迅速恢復(fù)運(yùn)行的措施;
(4)系統(tǒng)具有自診斷功能;能自動測試系統(tǒng)的工作狀況,，并且在檢測到異常情況時，自動顯示和打印診斷報告;能自動并循環(huán)測試系統(tǒng)的軟,、硬件及外場設(shè)備的工作狀況,，并且在檢測到異常情況時，自動顯示和打印診斷報告,，并向值班員發(fā)出信息,。發(fā)生故障時，可及時準(zhǔn)確地報告故障點(diǎn)的位置和類型,，并提示值班人員盡快采取措施,，排除故障。
系統(tǒng)擴(kuò)展功能
(1)預(yù)留聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)接口;
(2)預(yù)留與其他系統(tǒng)整合的數(shù)據(jù)接口,，比如：信息發(fā)布,、路政,、養(yǎng)護(hù),、公路交警等;
(3)預(yù)留社會公眾發(fā)布途徑的接口;
(4)預(yù)留其他路段全程監(jiān)控系統(tǒng)的接口。
值得注意的是,，在該高速公路項目中,，新建的全程監(jiān)控項目必須與舊有的監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行整合，發(fā)揮數(shù)據(jù)和信息互補(bǔ)的優(yōu)勢才能在信息容量、監(jiān)控策略制定,、應(yīng)急指揮等方面發(fā)揮全面的作用,，提高整個系統(tǒng)的準(zhǔn)確性和響應(yīng)效率。與此同時,，要完成系統(tǒng)的整合和全省或是更大范圍的系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng),，也需要形成統(tǒng)一的技術(shù)規(guī)范，從軟件和硬件方面都要進(jìn)行必要的改造,，包括軟件的升級或重新研發(fā),、硬件的升級或更換等等。