试论高速公路管理中的监控技术
摘要：高速公路上的CCTV视频监控技术是随着电视和摄像机的出现发展壮大起来的。随着新技术革命的不断冲击，先后经历了如下几个阶段：全模拟、准数字化、数字化等阶段。本文主要在介绍我国高速公路发展及监控技术基础上，指出了高速公路闭路电视监控系统模式可行性。
关键词：高速公路管理，监控技术，监控系统模式
1我国高速公路发展及监控技术
随着我国现代化经济的快速发展，各省市间的公路交通流量发生了前所卷有的迅速增长，大规模建没高速公路已经成为交通运输事业发展的必然趋势。截止2004年底，我国高速公路的建成总里程已达到30000Km，有16个省的高速公路超过1000公里，总量位据世界第二位，增长速度位据世界第一位。但是，由于其白身特点的局限性，高速公路也刷城市道路一样存在着交通问题，即交通拥挤和交通安全问题。为了保证高速公路的服务质量，必须妥善解决上述问题。通常有两种方案可供选择：一是新建高速公路或在原有线路上附加支线。这样做，当然可以缓解交通拥挤状况，事故率也会减少，但是成本很高。二是利用技术手段对高速公路卜的交通情况进行管理和控制，以期达到合理的组织交通，减少交通事故，缓和或消除拥挤，提高道路利用率的目的。设置高速公路监控系统，其成本仅占公路全部投资的1％-3％。因此，方案二是解决高速公路交通问题的有效方法之一。
闭路电视监控系统(简称CCTV系统)是高速公路监控系统的重要组成部分，包括收费CCTV(主要用于收费车道、收费站等收费设施以及对收费业务的监视)和监控CCTV(主要用于对重要互通立交、特大桥、隧道以及特殊路段等的交通状况进行监视)。从国内外高速公路建设的实践所积累的经验来看，建设闭路电视监控系统是解决高速公路交通问题最有效的措施之一。它能提高道路通行能力约10％，减少事故约15％。它可以对收费员舞弊现象进行监视，对道路上的突发事件(如车祸、火灾等)及时掌握，对全路段的天气情况及时了解。因此，它是实时了解高速公路道路状况、交通运行状况，最大限度地发挥路网的通行能力的手段之一，是发挥高速公路“高速、安全、舒适”的特点必不可少的重要手段之一，也是实现高速公路高效管理的最直接的管理手段之一。
目前，各省己基本形成了以省会为中心，区域中心城市为枢纽的四通八达的高速公路网。在高速公路成网的情况下，管理上对闭路电视监控系统提出了更高的需求。表现在，一方面各省市路段联网快速推进，图像联网是其中的重要内容。车道和路段的现场情况不但要传到管理站、路段监控中心，还要传到地区路网监控中心、省路网监控中心。有时还需要将不同路段的图像相互交换。图像路数要求尽可能多，或者不同用户能灵活地按需选用。图像质量当然越清晰越有用。另一方面，管理部门对图像信息的需求显著增加，而不仅限于传统的监控室使用。包括收费、监控、稽查、路政、交警等部门和各级领导，对车道、广场和路段(包括特殊位置如互通立交、特大桥、隧道)等图像提出了更高的使用要求。各管理部门不仅对实时图像感兴趣，而且要求能查阅历史图像(录像)。这些部门处于不同的地理位置，它们之间的间距从几公里到几百公里，由于传输距离的增大，相应的信号干扰与衰减也随之扩大，传统的基于模拟信号传输的点到点方式构成的CCTV系统难以满足这些越来越高的需要，且代价高昂[1,2]。面对新的需求，网络数字化闭路电视监控系统是发展的必然趋势。
2高速公路闭路电视监控系统的现状
高速公路上的CCTV视频监控技术从80年代进入我国以来，发展速度很快，虽然网络CCTV系统的概念提出已有多年，目前，在我国高速公路建设中普遍采用、且经验丰富的仍是全模拟的传输方式。虽然在近两年，部分新建的高速公路也尝试采用了网络化的闭路电视监视系统，但还没有形成成熟的经验。网络化闭路电视监视系统在高速公路中的应用仍处于起步阶段。
然而，随着CCTV系统各个部分数字化产品的出现(从前端的摄像采集部分、中端控制处理、传输到网络管理)，CCTV的数字化趋势已经越来越明显。前端的摄像机，目前已出现了网络摄像机、数字摄像机、视频服务器等产品均为数字化产品，能作为一个独立的WORKSTATION在网络中工作。中端的录像机，目前的各种类型的DVR设备，包括PC-BASEDDVR和EMBEDDEDDVR等产品，均以软件代替了画面分割、矩阵切换、录像检索等功能，最重要的一点是它存储、传输的数字化。后端的后台综合管理软件。目前已有DVR及WEB--CAM的相关管理软件产品。并且出现了集成了多个系统(报警、监控、出入口控制系统)的网管型产品。其中，DVR产品一直是最近强势发展一个产品。它具备了某些系统管理功能。但是，这些数字化代表的仅仅是某个部分或环节的数字化，它们未能考虑将整个CCTV系统完全数字化。
因此，CCTV的数字化还是各自为阵，这必然为CCTV的发展带来障碍。由于宽带网络技术的发展、新的压缩标准的制订、视频组播技术、流媒体技术的发展、数字化监控产品的不断涌现，制约传输与存储的瓶颈都一一得到解决，这些都为CCTV的全数字化打下了坚实的基础。数字化、网络化、智能化、移动化就成为CCTV系统发展的必然趋势[3]。
再者，网络CCTV监控系统对网络本身提出很高的要求。即使有了强大的图像压缩设备，没有足够带宽的网络，系统建设仍然遥不可即。近年来，宽带网络技术迅速发展，千兆光纤主干、百兆到桌面已经成为现实，数百路图像的传输可以得到有效保证。目前一些具有超前意识的高速公路已经建成连接站、中心和管理部门的千兆办公网。因此，高速公路通讯系统设计初期，必须积极考虑千兆光纤网的建设，并把主要用途放在图像传输方面。数据、语音、图像”三网合一”是行业内近年一直探讨和追求的方向。现在最困难的图像传输已经得到解决，通讯系统统一为基于IP的以太网，已经快水到渠成。新系统在建设时已经有条件探索和实践“三网合一”。
3高速公路闭路电视监控系统模式
高速公路图像监控系统主要是对收费站的车道、收费广场、收费亭的收费情况，对收费车道通过的车辆类型、收费员的操作过程、收费员的收费过程以及收费过程中的突发事件和特殊事件进行观察和记录，实施有效的监督；同时，高速公路图像监控系统还可以对高速公路干线、互通立交、匝道等高速公路重点路段进行监视，掌握高速公路交通状况，及时发现交通阻塞路段、违章车辆，及时给与引导，保证高速公路的安全畅通。
高速公路图像监控系统是一个树型分层控制结构，即区域联网分级监控，最顶层一般以省级路网为单位建设监控总中心，实现对整个路网的全面监视与控制，监控总中心以下按路段下设监控中心，实现路段级的全面监视与控制，监控中心以下按收费站／所下设监控分中心，实现收费站／收费所级的全面监视与控制。
监控总中心、监控中心、监控分中心之间采用联网分级控制，监控总中心需要控制监控系统时，首先控制监控总中心的监控系统，同时通过网络转发控制到监控中心，监控中心在控制本级的监控系统，同时再通过网络转发控制到监控分中心，最后由监控分中心实现视频像的调度及摄像机的管理。区域联网分级监控是通过各级授权实现。按层次对应的关系摄像机定义为视频源层了，收费站定义为接入层，路段监控中心及监控总中心定义为汇聚层。
4结语
前端一体化、视频数字化、监控网络化、系统集成化、管理智能化是高速公路闭路电视监控系统的发展方向，而数字化是网络化的前提，网络化又是系统集成化的基础，所以高速公路闭路电视监控系统发展的最大特点就是数字化、网络化、智能化。
参考文献：
[1]孙培元,陈启美.高速公路监控网络管理系统的研究与实现[J].公路交通科技,2004,21(10).
[2]李勃,陈启美,王颖健.基于路况图像模式识别预警网络的技术实现[J].仪器仪表学报,2004,25(z1).
[3]胡欣如.基于GIS的高速公路监控管理系统的开发[J].铁路计算机应用,2009,18(5).
