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【摘 要】高速公路具有舒适、快捷、安全的特点，而监控系统是保证道路服务水平的主要手段，因此及时了解道路运行情况，制定控制方案将是监控系统的主要功能。本文首先介绍监控系统的特点、其次介绍高速公路监控体系的组成，即：信息采集子系统、监控中心和信息分布子系统，再次介绍声像信号的调用与存储，详细阐述收费系统的图像监视系统四个组成部分：收费广场、收费亭、收费车道和收费监控室内，最后从光纤介质进行模拟信号的长程传输和反向控制信号两个方面阐述如何进行远程图像的调用。目前我国高速公路通车总里程位列世界第二但是在高速公路监控系统方面的建设相对滞后，因此，我们要逐步完善高速监控系统，使其发挥最大的作用，充分发挥出高速公路方便、快捷、安全的特点。
【关键词】高速公路监控系统；声像信号；远程图像调用
The basic pattern of brief highway monitoring system
Xu Huan
(Shaanxi Han and Tang Dynasties Computer Co., Ltd Xi''an Shaanxi 710000)
【Abstract】The highway has a comfortable, efficient, and safe characteristics of the monitoring system is the primary means to ensure that road service levels, to keep abreast of the road running to develop control programs will be the main function of the monitoring system. This paper first introduces the characteristics of the monitoring system, followed by introduction of the composition of the highway monitoring system, namely: information collection subsystem, monitoring and information distribution subsystem, re-introduction of the calls and storage of audio and video signals, elaborated the image of the toll collection system and monitoring system four components: the toll plaza, toll booths, toll lanes and toll control room, and finally how to call to the remote image from the fiber optic media for long-distance transmission of analog signals and reverse control signal two aspects. Of highway open to traffic the total mileage of the world''s second but the construction of the highway monitoring system is lagging behind, so we need to gradually improve the high-speed monitoring system to make it play the biggest role, give full play to the motorway, fast, security features.
【Key words】Highway monitoring system;Audio and video signals;Remote image call
1. 引言
高速公路具有舒适、快捷、安全的特点，而监控系统是保证道路服务水平的主要手段，因此及时了解道路运行情况，制定控制方案将是监控系统的主要功能。我国高速公路的发展目标正在从公路建设的本身向高速公路的现代化管理迈进，其转折标志在于高速公路路网的逐渐形成并以此对信息传输即交换提出的新要求。高速公路监控系统是调整公路系统实现安全、高效、节能及环保运行的重要手段。高速公路监控系统的作用是对高速公路网实现实时监控和交通控制。在现有的道路和环境条件下，通过对采集的信息进行实时分析、处理和预测，采取有效的交通控制手段，预防可能发生的交通事件、事故和阻塞；当出现突发性交通事故或道路环境变化而导致交通阻塞时，通过系统及时发现并采取有效措施进行缓解和排除，以防止对路网交通产生更大的影响，进而提高路网运行的利用效率和安全性［1］。监控系统的特点主要包括［2,3］：
(1)由单点的监控扩展至全程的监控、区域的监控。
(2)本地的监控拓展为远程的监视与本地监控相结合。
(3)图像的模拟传输与处理拓展为图像与声音的数字化传输与处理。
(4)存储的模拟拓展为数字化、智能化。
2. 监控体系
监控系统由信息采集子系统、监控中心和信息分布子系统构成，其体系结构如表1－3所示。以监控为主有两级，一级是监控分中心，一级是监控中心。日常监控以监控分中心为主，但在特殊情况下或监控中心需要控制时，监控中心具有收回和返还监控分中心对外场设备的控制权，即监控中心控制有限权高于监控分中心控制权。管理及协调控制有两级，一级是监控中心，一级是监控总中心。系统中各级控制的优先级是监控中心、中心、分中心逐级排序降低。 3.迎声像信号的调用与存储
声像监视系统的应用，是对收费系统进行声像监视，通常监视任务是由收费站的监控室直接负责。由于我国目前的交通工程设计将高速路的收费站+监控室作为标准应用模式，所以传输线缆以视频电缆直接连接。收费系统的图像监视分为四大类：
(1)收费广场。收费广场采用带有云台、镜头控制器的专业摄像机，要求架设在收费站的进出广场两边，摄像机的跟随控制速度要求很快。
(2)收费亭。收费亭的摄像机专为监护收费员的工作而设，要求通过监控器可以很容易识别收费员桌面上的人民币的金额。同时，在收费窗口设置专用的麦克风，以监督和了解收费员与驾驶员的对话过程。
(3)收费车道。收费车道摄像机专为识别和录制行车的车型及车牌号，并以此自动鉴别行车是否军车、公务车等免费车辆，同时还可以对收费员选定的车型及收费金额及进行复核校验，以确保收费过程的正确性，杜绝各种形式的透漏票款行为。
(4)收费监控室内。监控室内的摄像机专为上级监控中心活啊领导了解监控室内的实时状况而设。为了便于沟通，通常还设有业务电话进行交流，同时也是对位于远端的现场人员即资金进行看护的一种必要技术手段。
4. 远程图像调用
4.1 光纤介质进行模拟信号的长程传输。随着高速公路进一步的延伸和路网的逐级形成，对道路经营的管理也越来约强调区域行监视或监控，尤其是高速公路管理局或高速公路公司都希望了解到所辖区区域内的日常运行情况，特别是雾天、雪天以及事故发生是的现场情况。所以图像的传输不能仅限于本地，而应当建立远程图像监控监控系统。目前常规的远程图像传输多采用通过光纤介质进行模拟信号的长程传输，从现象上来看，就相当于远程图像的接收和显示是本地监控室内的“屏幕拷贝”，完整再现了外场工作区的运行状况。所有各站点的模拟图像被直接送入到模拟多路传输光端机中，光端机分别对输入的各路音频信号进行频率调制，沿着高速公路向监控中心方向将合成后的光信号送出。送出的光调制信号被反馈到上一级光端机之中，并于上端本地的视频信号一起到混合调制之后再向上送出。经过多级复合调制与级联转换，沿线的信号即可以这种方式被送入监控中心或总中心的矩阵控制器之中。
4.2 反向控制信号。在上述的图像传输过程中，视频被由下到上单方向的传输了上来。与此同时，控制信号却是由上到下被反方向送了下去，即所谓“方向控制信号”。由于监控中心所面对的是由多个收费站构成的多组频信号，若想将所有的信号同时传送上来并同时显示，无论是光端机或是显示器墙均无法承载，而且也无此必要。重要的是能够根据需要随机调看外场某一收费站某一路的信号。这就要用反向数据信号来远程控制收费站监控室内的矩阵控制器，其反向控制信号是由RS－232给出的。
4.2.1 反向控制信号的控制内容有两大类：
（1）第一类，控制远端的矩阵控制器，实现对外场图像的选择与切换。如外场采集信号与上送信号的比例是32：2，也就是说，通过矩阵控制，完成对32信号中上送2路的选择。
（2）第二类，通过远端的控制矩阵，直接实现对广场摄像机，即“智能球”的控制，包括云台控制、镜头控制、预警布防控制等，可以直接观览收费站场的总体运行情况。
4.2.2 这种远程传输模型已经在我国的高速公路的建设中得到了不同程度的应用，也取得了不错的管理效益。其优缺点分述如下：
（1）优点：通过对光纤的复用，实现了点到点图像调用和调用控制，满足了长距离的图像传输需求，且图像即控制效果均能满足要求。
（2）缺点：系统仍采用了模拟信号的传输与接收，不利于数字化的存储和后期的检索与处理。随着高速公路管理域的不断增大，管理的技术手段和处理方式也应当有着根本的变化和升级。单纯采用模拟存储并辅之以后期的顺序查找已经很难完成现代交通的监控，数字化的采用已经成为发展的必然。
其次，该系统的造价很高，且仅能进行点到点的传输，且无法实现音频的监听或语音对讲，并要单独占有一定的光纤资源。监控效果只能在监控室查看，无法实现分管领导通过办公室内的桌面计算机进行浏览查看，更不容易进行数字化的抓拍和处理。
5. 结语
目前我国高速公路通车总里程达到3万公里，位列世界第二，而且已经形成了高速网络。但是在高速公路监控系统方面的建设相对滞后，尤其是联网收费和道路监控方面与发达国家还存在不小的差距。因此，我们要逐步完善高速监控系统，使其发挥最大的作用，充分发挥出高速公路方便、快捷、安全的特点。
参考文献
［1］ 张春贤. 21世纪我国公路交通事业展望［J］. 中国公路：2002, 12：14～18.
［2］ 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, 10：92～94.
［3］ 孙大跃， 讲待有. 高速公路网络工程技术［M］. 北京: :人民交通出版社， 2001.
【关键词】高速公路监控系统；声像信号；远程图像调用
The basic pattern of brief highway monitoring system
Xu Huan
(Shaanxi Han and Tang Dynasties Computer Co., Ltd Xi''an Shaanxi 710000)
【Abstract】The highway has a comfortable, efficient, and safe characteristics of the monitoring system is the primary means to ensure that road service levels, to keep abreast of the road running to develop control programs will be the main function of the monitoring system. This paper first introduces the characteristics of the monitoring system, followed by introduction of the composition of the highway monitoring system, namely: information collection subsystem, monitoring and information distribution subsystem, re-introduction of the calls and storage of audio and video signals, elaborated the image of the toll collection system and monitoring system four components: the toll plaza, toll booths, toll lanes and toll control room, and finally how to call to the remote image from the fiber optic media for long-distance transmission of analog signals and reverse control signal two aspects. Of highway open to traffic the total mileage of the world''s second but the construction of the highway monitoring system is lagging behind, so we need to gradually improve the high-speed monitoring system to make it play the biggest role, give full play to the motorway, fast, security features.
【Key words】Highway monitoring system;Audio and video signals;Remote image call
1. 引言
高速公路具有舒适、快捷、安全的特点，而监控系统是保证道路服务水平的主要手段，因此及时了解道路运行情况，制定控制方案将是监控系统的主要功能。我国高速公路的发展目标正在从公路建设的本身向高速公路的现代化管理迈进，其转折标志在于高速公路路网的逐渐形成并以此对信息传输即交换提出的新要求。高速公路监控系统是调整公路系统实现安全、高效、节能及环保运行的重要手段。高速公路监控系统的作用是对高速公路网实现实时监控和交通控制。在现有的道路和环境条件下，通过对采集的信息进行实时分析、处理和预测，采取有效的交通控制手段，预防可能发生的交通事件、事故和阻塞；当出现突发性交通事故或道路环境变化而导致交通阻塞时，通过系统及时发现并采取有效措施进行缓解和排除，以防止对路网交通产生更大的影响，进而提高路网运行的利用效率和安全性［1］。监控系统的特点主要包括［2,3］：
(1)由单点的监控扩展至全程的监控、区域的监控。
(2)本地的监控拓展为远程的监视与本地监控相结合。
(3)图像的模拟传输与处理拓展为图像与声音的数字化传输与处理。
(4)存储的模拟拓展为数字化、智能化。
2. 监控体系
监控系统由信息采集子系统、监控中心和信息分布子系统构成，其体系结构如表1－3所示。以监控为主有两级，一级是监控分中心，一级是监控中心。日常监控以监控分中心为主，但在特殊情况下或监控中心需要控制时，监控中心具有收回和返还监控分中心对外场设备的控制权，即监控中心控制有限权高于监控分中心控制权。管理及协调控制有两级，一级是监控中心，一级是监控总中心。系统中各级控制的优先级是监控中心、中心、分中心逐级排序降低。 3.迎声像信号的调用与存储
声像监视系统的应用，是对收费系统进行声像监视，通常监视任务是由收费站的监控室直接负责。由于我国目前的交通工程设计将高速路的收费站+监控室作为标准应用模式，所以传输线缆以视频电缆直接连接。收费系统的图像监视分为四大类：
(1)收费广场。收费广场采用带有云台、镜头控制器的专业摄像机，要求架设在收费站的进出广场两边，摄像机的跟随控制速度要求很快。
(2)收费亭。收费亭的摄像机专为监护收费员的工作而设，要求通过监控器可以很容易识别收费员桌面上的人民币的金额。同时，在收费窗口设置专用的麦克风，以监督和了解收费员与驾驶员的对话过程。
(3)收费车道。收费车道摄像机专为识别和录制行车的车型及车牌号，并以此自动鉴别行车是否军车、公务车等免费车辆，同时还可以对收费员选定的车型及收费金额及进行复核校验，以确保收费过程的正确性，杜绝各种形式的透漏票款行为。
(4)收费监控室内。监控室内的摄像机专为上级监控中心活啊领导了解监控室内的实时状况而设。为了便于沟通，通常还设有业务电话进行交流，同时也是对位于远端的现场人员即资金进行看护的一种必要技术手段。
4. 远程图像调用
4.1 光纤介质进行模拟信号的长程传输。随着高速公路进一步的延伸和路网的逐级形成，对道路经营的管理也越来约强调区域行监视或监控，尤其是高速公路管理局或高速公路公司都希望了解到所辖区区域内的日常运行情况，特别是雾天、雪天以及事故发生是的现场情况。所以图像的传输不能仅限于本地，而应当建立远程图像监控监控系统。目前常规的远程图像传输多采用通过光纤介质进行模拟信号的长程传输，从现象上来看，就相当于远程图像的接收和显示是本地监控室内的“屏幕拷贝”，完整再现了外场工作区的运行状况。所有各站点的模拟图像被直接送入到模拟多路传输光端机中，光端机分别对输入的各路音频信号进行频率调制，沿着高速公路向监控中心方向将合成后的光信号送出。送出的光调制信号被反馈到上一级光端机之中，并于上端本地的视频信号一起到混合调制之后再向上送出。经过多级复合调制与级联转换，沿线的信号即可以这种方式被送入监控中心或总中心的矩阵控制器之中。
4.2 反向控制信号。在上述的图像传输过程中，视频被由下到上单方向的传输了上来。与此同时，控制信号却是由上到下被反方向送了下去，即所谓“方向控制信号”。由于监控中心所面对的是由多个收费站构成的多组频信号，若想将所有的信号同时传送上来并同时显示，无论是光端机或是显示器墙均无法承载，而且也无此必要。重要的是能够根据需要随机调看外场某一收费站某一路的信号。这就要用反向数据信号来远程控制收费站监控室内的矩阵控制器，其反向控制信号是由RS－232给出的。
4.2.1 反向控制信号的控制内容有两大类：
（1）第一类，控制远端的矩阵控制器，实现对外场图像的选择与切换。如外场采集信号与上送信号的比例是32：2，也就是说，通过矩阵控制，完成对32信号中上送2路的选择。
（2）第二类，通过远端的控制矩阵，直接实现对广场摄像机，即“智能球”的控制，包括云台控制、镜头控制、预警布防控制等，可以直接观览收费站场的总体运行情况。
4.2.2 这种远程传输模型已经在我国的高速公路的建设中得到了不同程度的应用，也取得了不错的管理效益。其优缺点分述如下：
（1）优点：通过对光纤的复用，实现了点到点图像调用和调用控制，满足了长距离的图像传输需求，且图像即控制效果均能满足要求。
（2）缺点：系统仍采用了模拟信号的传输与接收，不利于数字化的存储和后期的检索与处理。随着高速公路管理域的不断增大，管理的技术手段和处理方式也应当有着根本的变化和升级。单纯采用模拟存储并辅之以后期的顺序查找已经很难完成现代交通的监控，数字化的采用已经成为发展的必然。
其次，该系统的造价很高，且仅能进行点到点的传输，且无法实现音频的监听或语音对讲，并要单独占有一定的光纤资源。监控效果只能在监控室查看，无法实现分管领导通过办公室内的桌面计算机进行浏览查看，更不容易进行数字化的抓拍和处理。
5. 结语
目前我国高速公路通车总里程达到3万公里，位列世界第二，而且已经形成了高速网络。但是在高速公路监控系统方面的建设相对滞后，尤其是联网收费和道路监控方面与发达国家还存在不小的差距。因此，我们要逐步完善高速监控系统，使其发挥最大的作用，充分发挥出高速公路方便、快捷、安全的特点。
参考文献
［1］ 张春贤. 21世纪我国公路交通事业展望［J］. 中国公路：2002, 12：14～18.
［2］ 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, 10：92～94.
［3］ 孙大跃， 讲待有. 高速公路网络工程技术［M］. 北京: :人民交通出版社， 2001.