【安防知识网】本系统通过对合安高速公路外场设备干线摄像机、收费站摄像机(广场、收费亭、车道)、车辆检测器、气象站、可变情报板等所采集到的干线、匝道、收费区等视频及资料信息(车流量、车速等道路信息和沿线气象信息)经处理后，按标准接口和通信协议，送往监控分中心，形成一个信息集成、分析处理的枢纽，可对道路状态进行遥测、遥视，对前端设备进行遥控，具有实时、直观的监控效果。通过对全路段进行有效的监管，并对道路运营状况进行统计、分析，为相关部门提供道路养护、管理和测评的第一手资料。它既是独立系统，也可与其它信息系统联网，形成子系统，并提供标准接口，可实施远程终端控制、维护等。

　　系统涉及采集发布主要信息如下：

　　·采集干线车流量、车辆平均速度、平均车头距、占有率、事故信息、设备状态等资料;

　　·监视干线重点地段(如立交、匝道)的交通状况并提供图像信息;

　　·外场设备的各种资料信息，经由各收费站通讯设备，上传至临近分中心，向监控分中心传输各种资料信息;

　　·系统向外部设备轮询并自检，保证运行正常;

　　·提供标准接口信道，进行远程维护;

　　·通过监控中心，由各情报显示屏发布路况情报等信息。

　　系统构成

　　系统设备由外场前端设备、通讯设备、分中心监控设备等组成，如图1所示。

图1  合安高速公路监控系统构成

                       点击查看大图  [nextpage]

　　外场前端设备

　　外场设备包括干线外场设备和立交区外场设备。

　　干线外场设备

　　干线外场设备包括干线摄像机、车辆检测器、车辆计数器、可变情报板、公路气象站、能见度仪、视频检测系统等设备。

　　干线摄像机——在严店、舒城、庐江、桐城收费站及丰乐、陈埠服务区附近设置11台干线摄像机，用于监视道路情况。

　　车辆检测器及计数器——主要用于采集干线车流量、平均车速度、车头距等资料，为道路管理、道路维修和养护提供有价值的资料信息资料。具体地，在桩号(距起点的距离)2K+400、20K+168、33K+438、54K+998、93K+998、122K+748、125K+550处各安装1套。

　　气象站、能见度仪——气象站可对沿路收费区、服务区的气象信息(如气温、湿度、路面情况、能见度等)进行采集、处理，及时向信息中心发送，为道路安全提供有效信息。在桐城管理处安装1台综合气象站(93K+960)，在严店收费站，鸽子墩立交区各设一套能见度仪。

　　可变情报板——主要显示各种交通图形和中英文字符，在正常情况下可关闭，在异常情况和故障报警时可控制车辆的行驶速度和保证车辆的疏通，对雪、雾、冰、是否修路等前方道路状况予以提醒。本方案共布设门架式情报板6座，分别位于桩号20K+120、21K+880、93K+960、94K+040、122K+830、125K+550处，立柱式情报板9块，分别位于桩号25K+400、33K+420、35K+040、54K+940、56K+940、68K+000、69K+040、109K+500、110K+100处，另外，在每个收费站入口处分别安装一块入口情报板，显示道路通行信息。

　　视频检测设备：在香铺服务区设置一套视频检测设备，用于检测主干道的车辆通行状况。该设备同时向中心发送图像及道路断面流量等信息资料。

　　立交区外场设备

　　立交区包括鸽子墩立交区和小西冲立交区。

　　合安高速南北两端分别和高界高速、合宁高速公路交接，承接着江西、武汉等地车辆北上、长三角地区车辆南下的国省道主干线，鸽子墩立交位于合安高速公路与高界高速公路交会处，车流方向分别列为安庆方向，武汉方向，合肥方向和怀宁方向;小西冲立交位于合安高速公路与合宁高速公路交会处，车流方向分别为南京方向、合肥市区方向、六安方向。这两处立交所处地理位置重要，交通情况复杂。根据合安高速公路监控系统整体设计原则，为实现数据采集、情报信息发布与图像监控的功能，拟在该立交设置图像监控设备及车流数据采集设备。主要设备包括室外摄像机、车辆检测器、车辆计数器。

　　鸽子墩立交区的设备如下。

　　室外摄像机：根据实际勘察情况及地形特点，立交区四台摄像机分别拟在合安高速桩号K122+750、K124+500和K125+630处;合界高速桩号K2+000处。这四台摄像机共同监控整个鸽子墩立交区的路况。

　　车辆计数器：鸽子墩立交区车流方向为安庆、合肥、武汉、怀宁四个方向，又可细分为12个流向，在这12个流向上布置车辆计数器与主干上的车辆检测器共同完成数据采集功能。

　　小西冲立交区的设备如下。

　　室外摄像机及车辆检测器：1)十八岗方向：在合宁高速桩号K14+400处设置摄像机、车辆检测器各一套，相应设置设备箱、配电箱;2)机场方向：在合宁高速桩号K17+400处设置摄像机、车辆检测器各一套，相应设置设备箱及配电箱;3)安庆方向：在合界高速合肥方向桩号K0+500处设置摄像机、车辆检测器各一套，相应设置设备箱。

　　车辆计数器：在合宁高速K16+500处设置合→宁及宁→合方向计数器，计4个线圈。另外，在合安高速匝道就近处(安庆→合肥方向)设置计数器，2个线圈，即该处设置一个设备箱，包括三个流向计数器，即合→宁、宁→合及安庆→合肥流向。

　　通讯设备

　　通讯设备主要包括光端机、光缆、通信线缆及SDH设备提供的通讯接口。1)光端机：在干线摄像机处设置视频/资料光端机，用以传输干线摄像机的图像和控制信号，在各收费站分别安装4路视频光端机1套，传输各收费站的图像。2)线缆及管线：通信管道工程中每个收费站、服务区附近的主干管道已为道路监控系统预留四根管道，干线摄像机和其它外场设备所需的光缆、电缆均可借助预留的管道敷设。3)SDH设备提供的通讯接口，由通信系统提供。[nextpage]

　　分中心(管理处)相关处理信息设备功能构成

　　在分中心监控机房计算机设备由1台信息发布计算机、1台中央控制计算机、1台大屏控制计算机、1台道路监控计算机，2台资料集中器，另外由信息系统提供的数据库服务器构成，主要功能如下。

　　第一，数据通讯传输：对各外设采集交通参数，并将处理好的数据传给分中心监控计算机。

　　第二，数据处理功能：将各断面的交通参数(如各车道的15分钟交通量、平均速度、密度等)分别累计，送到分中心监控计算机。

　　第三，执行分中心监控命令切换站传输的监视图像点，遥控干线摄像机云台，转发情报显示指令内容。

　　第四，分中心监控设备构成可分为图像显示部分、图像记录部分、监控信息的接入与上传几部分。每部分的具体构成为：

　　·图像显示、控制部分构成：本部分前端信号采集及末端图像显示部分采用模拟信号方式，在分中心监控机房内，能够任意调用全路段监控信息网内的所有图像信号，并能根据控制站点的授权，实时控制系统内的所有摄像机的动作，并同时观察实时图像;

　　·图像记录部分构成：图像录制系统由2台共8路信号输入的视频数字录像设备组成。各收费站上传的共6路监控机房信号和2路由监控员选定的视频信号分别接入视频数字录像设备进行录像。录像资料可以通过局域网，被网上其它有授权人员调用。另外，在总公司监控机房内需增加一台1路的数字录像设备，用来录像上传的桐城管理处机房信号;

　　·监控信息的接入与上传部分构成：其中干线15路模拟视频信号(包括4路立交信号)、1路视频检测图像信号和各下属收费站共24路模拟视频信号需上传至管理处的监控矩阵中。一方面将视频信号有选择地显示在大屏幕投影系统和屏幕墙上，并对各种资料进行统计分析;另一方面，将三路矩阵输出的视频信号和一路管理处监控机房信号及鸽子墩立交桥的4路视频信号经数字化后，利用通信系统提供的4路2M数字端口上传至高速公路总公司。

　　主要系统设备选型及主要技术指标

　　外场设备

　　摄像机(含云台、译码器)，选型上考虑到派尔高(pelco)SpectraⅢ型室外快球摄像机具备高倍率的光学变焦、光线不足时可彩色转黑白以提高摄像机的动态反应，以及后期维护的便捷性。

　　车辆检测器选用了上海世博瀚(SBH)公司线圈式车辆检测器，虽然近年视频检测、微波检测技术都有所应用，但从检测精度，尤其是从车辆并行时检测道路占用率考虑，线圈式车辆检测器仍具有不可替代的优势。

　　视频检测设备SBH：从技术发展的角度出发，选用了一套视频检测设备作为实验，以检测产品的可用性。

　　气象自动测试仪：考虑到系统的统一性及产品的技术先进性，同样选用了上海世博瀚的产品。

　　可变情报板：龙门架式情报板、立柱式情报板从设备稳定性、软件二次开发等方面考虑，选用上海三思产品。

　　避雷器：注重稳定及可靠，选用德国OBO防雷产品。

　　分中心设备功能选型

　　端口转换传输设备类

　　视频编译码器：用于将分中心矩阵输出的3路模拟视频信号、1路管理处监控机房信号和鸽子墩立交桥的4路视频信号转换为数字视频信号，通过通信系统提供的2M数字端口上传至高速公路总公司，并在总公司将上传的数字视频信号转换为模拟信号，接入到总公司的视频矩阵中。共需4台视频编译码器，其中2台放置于桐城管理处监控机房内，2台放置于总公司监控机房内。[nextpage]

　　视频控制类设备

　　道路监控计算机：分中心监控机房内放置一台道路监控计算机，通过控制软件控制矩阵切换主机、切换由出口车道、收费亭、广场摄像机的图像。

　　视频矩阵切换器：用于控制外场监控设备及切换视频信息。本系统矩阵输入信号包括收费站上传图像24路，干线上传图像11路，立交桥视频信号4路，视频检测图像信号1路，画面分割器MON A输出的组合视频信号6路;矩阵输出信号共13路，所以控制主机采用一台Pelco CM9740 48-16型矩阵切换主机。矩阵切换主机通过RS232接口接受监控计算机的工作站指令，并通过RS232接口完成对摄像机输入的图像进行切换，以及完成对摄像机的云台、镜头、雨刷等的控制。

　　视频显示类设备

　　监视器屏幕墙：由2组12孔屏幕墙支架和24台监视器组成，一台图像监视器显示一路视频信号。

　　DLP大屏：图像显示系统采用2×2背投式大屏幕，用于显示矩阵切换主机切换的图像。

　　视频传输及记录设备

　　视频数字录像设备：本方案采用2台4路的视频数字录像设备，对重要资料进行数字化录像。管理员还可使用安装在视频数字录像设备上的光盘刻录机，将存储在计算机上的录像资料刻录到光盘上，以供今后资料的查阅;视频数字录像设备自动按摄像机、记录的年月和时段将信号记录到图像存储模块上，用户可根据存储模块上建立的相应目录，查看录制的图像信息;视频数字录像服务器采用先进的模块化设计，每台设备的视频处理模块和图像存储模块都可扩充，扩展性极高。所有视频录像服务器可通过共享器使用1套键盘、鼠标和监视器。

　　视频编译码器：本方案采用4台(2对)视频编译码器，用于将管理处的4路视频信号和立交桥的4路视频信号上传至总公司。其中每对视频编译码器可同时传输4路信号，2台视频编译码器作为发送端，放置在管理处监控机房内;2台作为接收端，放置在总公司监控机房内。

　　系统设备安装一般要求

　　第一，摄像机杆架高为12米，采用钢制(菱形)镀锌框架，设置避雷针与基础接地，基础接地电阻应<4Ω，摄像机应加装避雷器(信号、电源避雷器)。

　　第二，车辆检测器主要安装在主干线上，在上下行四个车道(或六个车道)上均安装环形线圈。环形线圈安装应尽量减少路面损伤。干线的信号电缆和电力电缆一直引进到车辆检测器的设备箱内。车辆检测器的设备箱放置在水泥基础上，引进的线缆由钢管保护，设备箱能防水、防雷、防尘、防盗、散热。

　　第三，可变情报板(立柱情报板、龙门架情报板、人口情报板)是箱体式结构，应防水、抗风、便于装卸。其框架应为钢制镀锌，其避雷针与基础地相接。基础接地电阻应<4Ω，电源部分和信号部分应分别加装避雷器。

　　第四，控制中心设备主要包括监控屏幕墙、彩色监视器、视频数字录像服务器、画面分割器、多媒体矩阵切换主机、多媒体计算机。其中，多媒体计算机、视频数字录像服务器、画面分割器、多媒体矩阵切换主机安装于监控设备机柜中;彩色监视器安装于屏幕墙中;控制台与屏幕墙的距离保持3米以上。

　　桐城管理处需向高速公路总公司上传8路视频信号，其中4路管理处信号和4路立交桥信号。桐城管理处需4个E1信道，高速公路总公司需4个E1信道。

　　系统供电

　　干线摄像机：150W。车辆检测器：120W。可变情报板：1500W~4000W。监控机房：数据采集器100W。

　　软件功能

　　系统软件

　　开发软件使用ASP，在Windows server操作系统上运行，实现计算机网络输入/输出，系统外部设备软件在接收采集计算机指令后，实现资料分析和处理。功能如下：

　　·接收连接、控制信号，软件协议遵照上位机指定的协议进行;

　　·具有容错和故障分析能力，能检测设备正常工作状态信息;

　　·通过查询/中断方式，接收并执行控制命令，进行显示或向上位机发送信息资料;

　　·模块化设计，可靠性高，便于修改、移植和扩充。

　　上位机输入信息，包括：上位机控制命令，上位机状态查询信息，上位机输入资料信息。

　　本机资料输出，包括：向上位机发送采集的资料信息，执行可变情报板信息显示，执行命令并检测设备状态，完成上位机各种命令、执行相应采集工作。

　　监控工作站软件设计

　　监控工作站软件接口主要包括两部分：图像和数据。

　　图像主要来自于摄像机。单击摄像机图标，可以显示摄像机对应的图像，并弹出包括云台、镜头等控制的软按钮控制器的窗口，实时进行控制。数据主要显示可变信息情报板、车辆检测器等设备采集、处理后的信息。

　　结语

　　合安高速公路“道路监控系统”是一个覆盖合安高速的广域监控网络系统。在此基础上，省道路监控系统利用光纤通讯技术将全省所有已建和待建的收费管理处收费站、分中心监控系统，与总公司建立网络联接，实现全省交通干线和收费站的闭路电视监控，交通信息和收费信息的安全迅捷传输，以及所有信息的计算机管理，将极大提高高速公路的管理和经营效率，创造更大的社会经济效益。