GPS路况养护信息实时监控系统在公路养护中应用

孙亮亮

(长治高速公路有限责任公司，山西长治 046000)

1 应用背景

高速公路是国民经济的基础性产业，而信息化则是实现交通现代化的必然选择。随着信息化的不断推进，实现交通跨越式发展，已经成为高速公路养护管理面临的一大重要命题。正是在这样的大背景下，长治高速养护中心对GPS路况信息实时监控系统进行了有益的尝试应用。这标志着长邯高速公路的养护管理已经开始向信息化方向迈进，这一技术的应用在长治公司的养护管理史上是具有划时代意义的。在以往的养护实践中，中心及公司领导对路况的了解，除自己亲自上路外，一般情况下，都是由上路巡查人员通过口述或笔录的方式转达给决策层，决策层再根据巡查人员的口述或笔录制定解决方案。其中存在的弊端较多导致日常养护业务信息收集工作被动，不符合及时、准确、全面的信息管理要求，难以顺应养护管理信息化的未来发展。

2 应用的目的和内容

1)主要应用目的。通过应用系统后，将逐步实现路况信息采集存储、路况实时监控、实况录像上传、路况信息共享的四个目标，全面实现信息化养护。

2)主要应用内容。高速公路基本路况信息的掌握，主要通过巡查人员口述或者笔录的方式转达信息，这样容易造成信息转达遗漏或谬解，致使决策层制定解决方案依据不足或证据失真，并且做不到全天候24 h对雨、雪、雾等特殊天气情况、重要构造物、事故多发路段、部分易脏路面情况存在问题的全面掌握，导致日常养护业务信息收集工作被动，不符合及时、准确、全面的养护信息管理要求。为了解决上述问题，我们对GPS路况信息实时监控系统进行了有益的实践应用，并通过经济分析论证其经济效益。

主要技术特点:GPS路况信息实时监控系统主要由通过三套设备传输现场实况:1)动态监控巡查车携带的全景摄像机可将现场实况清晰、准确地上传至设在养护中心的监控室内以及省局、公司领导的电脑或手机。并且巡查车内配备了应急照明灯、切割机、发电机、电焊机等应急设备，可全天候开展养护作业和应急抢险工作。2)安装在巡查人员头盔上的目标摄像头，其主要功能是将高速公路两侧边沟、涵洞、渡槽等监控巡查车到达不了的地方进行影像传输。3)安装液晶显示屏的监控平台，其主要功能是接收传输的现场实况视频和声音信号，实现中心领导在监控室内直接指挥现场养护作业。关键技术:车载监控系统整套系统的关键技术，融合了电子监控、IT软件、信息通信等多个领域的先进技术，系统性能稳定、优越。头盔的目标摄像头采用H．264视频压缩技术及OggVorbis音频压缩技术，压缩比高，且处理非常灵活。通过设备精良的养护监控巡查车或头盔目标摄像头将路况信息清晰、准确地上传，并实现现场对讲。

3 系统应用概述

3．1 设备简介

GPS路况养护信息实时监控系统产品来源海康威视DS-8600HMF系列动态车载系统，由主机、手控器、液晶屏幕、全景摄像机、目标摄像机、防振硬盘盒、数据导出设备、后台软件、实时对讲设备九个部分组成，是集现场影像传输、实时对讲、信息储存等各项功能于一体的综合性信息处理系统。

该系统支持3G无线视频网络传输和GPS卫星定位功能，可在指挥中心实时浏览车辆GPS定位信息和实时视频图像，视频应达到CIF分辨率(352×288)，3G无线环境下网传视频帧率应高于8帧/s。并且视频录像存储功能，可将视频图像存储在硬盘中。

3．2 应用特点

1)GPS路况信息实时监控系统应用特点。该系统主要由通过三套设备传输现场实况:a．动态监控巡查车携带的全景摄像机可将现场实况清晰、准确地上传至设在养护中心的监控室内以及省局、公司领导的电脑或手机。b．安装在巡查人员头盔上的目标摄像头，其主要功能是将高速公路两侧边沟、涵洞、渡槽等监控巡查车到达不了的地方进行影像传输。c．安装液晶显示屏的监控平台，其主要功能是接收传输的现场实况视频和声音信号，实现中心领导在监控室内直接指挥现场养护作业。

2)重点路段监控平台应用特点。在应用GPS实时监控系统的基础上，我们又利用监控中心原有路面监控图像资源，进行改进，经过对传输信号提取、解码、合理整合后，将避险车道、事故多发路段、收费广场、隧道、特大桥等重点地段的监控图像传输至养护中心监控平台，与监控中心实现了资源共享。这样监控范围就实现了“点与线”结合，既能够对重点路段实时监控，同时也可利用GPS监控巡查车全线路段监控，及时将现场实况上传至监控室内。

4 应用效果

1)提高养护管理效率和应急抢险速度。在日常养护中，养护中心充分发挥GPS实时监控系统的现场实况传输和现场对讲功能，中心领导在监控室内指挥养护作业，尤其是在应急抢险工作中，直接指挥现场开展抢险作业。因为所有事故及灾害现场情况均可在第一时间上传给监控室，便于领导决策，也可将有价值的现场情况录像保存，以供日后参考。该系统应用使中心日常养护业务工作效率和应急抢险速度显著提高，节约了人力、物力、财力等各项管理成本(见图1)。2)提升日常养护和道路保畅水平。通过监控室内的重点路段监控图像与监控巡查车传输的路面实况，中心领导可以观察到路面抛洒物情况、雪天道路积雪情况、路产设施恢复情况，以及避险车道使用情况、收费广场环境整洁情况，及时掌握现场，指挥和调度养护人员开展作业，确保道路的安全畅通。并且，养护巡查人员可以头戴装有目标摄像头的头盔深入到高速公路两旁，查看水毁、边沟、激流漕、涵洞、路基情况，将现场巡查实况上传和储存，弥补了巡查车监控不到这些地方的缺点，尤其在雨、雪、雾特殊天气中该系统的两套监控设备发挥了很大作用，有利于养护管理的指挥和调度，及时开展应急抢险和养护作业(见图2)。3)益于信息储存和经验积累。在实际应用中，充分利用该系统的录像存储功能，将全线路面、路产设施等巡查情况录像存储，方便日后的参考和比较，作为第一手资料记录存档，实现了养护工作的真实性。

图1 高速公路养护中心道路应急指挥调度

5 经济社会效益分析

1)经济效益。a．提高了养护管理效率。应用GPS路况养护信息实时监控系统后，路况信息收集、上传、处理速度加快了50%，在监控室内管理者可以直接指挥现场开展养护作业，大大提高了日常养护业务工作效率和管理水平。b．节约了各项管理成本。在日常道路监控巡查中，只需一名司机和巡查人员就能够进行全线路况巡查，不仅减少了巡查人员、巡查车辆的投入，长邯高速公路巡查日常次数每日2次，特殊巡查次数每月4次，巡查一次的总里程为54．137 km×2=108．274 km，巡查车辆巡查一次耗油费用为14×7．8元 =109．2元，一天巡查车耗油为109．2×2=218．4元，按一年计算，日常巡查车辆耗油为365×218．4=79 716元，再加上特殊巡查一月四次，一年巡查车辆总共耗油为79 716+218．4×48=90 199．2元。在利用GPS监控巡查车系统后，日常巡查次数减少为一天一次，特殊巡查减少为一月两次，相应的一年巡查车辆耗油费用减少了一半，经济效益明显。而且利用该系统的录像储存功能，将路面病害、路产设施等第一手资料取回，进行分析、存档，避免了管理人员或者巡查人员重复上路采集路况信息，节约了人力、物力、财力等各项管理成本。c．减少事故发生造成的损失。当高速公路发生意外事故时，通过该系统的现场实况传输和现场对讲功能，能够迅速开展养护应急抢险并提供应急指挥决策支持，在第一时间内将损失减到最小，大大提高应急抢险能力。

2)社会效益。a．提高整条高速公路养护管理的有效性、及时性、准确性。在实际应用中，中心领导通过该系统实时传输回来的画面，及时掌握路面抛洒物情况、雪天道路积雪情况、路产设施恢复情况，收费广场环境整洁情况，以及避险车道使用情况，指挥和调度养护人员开展养护作业，确保道路安全畅通，其社会效益将是显而易见的。b．对道路突发事件进行迅速响应，提高社会舆论的满意度。该系统将道路事故及灾害现场情况第一时间上传给监控室，结合实际情况，立即指挥和调度养护人员进行人员抢救和事故现场处理，监控车巡查内配备的应急设备，可全天候及时开展养护作业和应急抢险工作，防止交通堵塞，确保道路畅通，提高应急抢险的能力，增强公众和社会舆论的满意度。

图2 公路应急抢险与养护作业

6 亟待解决的问题

1)GPS路况养护信息实时监控系统这一基础设施，已经具备了实现养护信息化四个目标的硬件环境和技术要求，但是由于该系统受所处局域网环境的限制，所有基层单位共用一根专线，直接导致带宽低、网速慢，后端传输的信号不流畅，经常出现传输画面和声音不稳定等问题。如果能单独架设一根专线，可以使现场传输回来的声音和图像更加清晰、流畅。

2)该系统的前端设备即车载监控系统是支持在3G模式下运行的，要求全无线信号传输。但是，目前长邯高速3G信号覆盖率低，信号弱，导致前端设备不能够完整通畅运行。如果3G网路全线覆盖，不仅能够实现该系统的路况实时监控、实况录像上传两大重要目标，同时可以将路况现场视频信息上传至省局和公司领导的办公电脑或3G手机里，方便领导决策，以实现信息资源共享的目的。对此，我们还在市区对该系统在3G网络下运行进行了测试，且测试结果显示:传输画面和对讲信号非常清晰、声音流畅。

3)随着高速公路养护信息化的发展，养护信息化方面的专业人才短缺，维修和使用很大程度上仍依靠外部专业人员，我们将更加注重培养一支能够熟练掌握应用信息技术的养护人才队伍，以适应和面对高速公路信息化时代的到来。