高速公路智能全程监控系统及关键技术研究

摘 要：为了能够更好地促进社会与经济发展，不断加快建設智能化高速公路的进程，就必须积极开发高速公路方面的智能技术，以突破目前智能化监控系统中某些关键性的问题。文章结合了多年实践工作的经验，对于当前高速公路发展中，关于智能监控系统的要求详细地进行剖析，并且提出一些关键技术的方法，从而为解决高速公路智能监控系统难题提供了思路。

关键词：智能监控；高速公路；高速视频监控

高速公路，具有路况相当复杂、车流量大和危险品车辆多等特点，另外，雾霾、台风等恶劣性天气也严重地影响着高速公路运输的安全。伴随着互联网与视频监控以及人工智能等各项科学技术的逐渐成熟，必须设计和完善智能化全程监控系统，以推动高速公路的管理向自动化与智能化方向发展，从而不断地提升高速公路管理效率与服务水平，有效地降低运营成本，提高紧急救援效率与处理事故的速度，这也是高速公路管理部门当前迫切需要解决的问题。

1 智能监控系统功能的定位

高速智能监控系统中功能定位主要是三个方面：首先，监测系统可以实时地采集到最新的高速公路路况信息，真正实现全程监控，并且能够及时地把搜集的信息，快速输送至信息监测中心，为管理中心及时掌握和应对提供依据；其次，如果出现交通事故等意外事件，信息监测中心应当能够及时地发现，并且针对具体的问题而采取相应的对策，可以快速地赶赴事故发生地，及时解决好各类问题；再次，对于高速公路中的违章行驶或者超速行驶等违章行为，均可以通过该智能监控系统，发出指令，把这类信息快速地转达给驾驶人员，并同时传递到高速公路的监控信息中心。

2 高速公路智能全程监控系统所存在几个关键问题

2.1 图像的检测问题

对于所采集的图像监测与处理，属于智能监控系统当中非常重要的问题，如果收集到的车辆信息不够清晰明确，那么其他各项检测工作都将根本无法继续。

2.2 设备电力供应问题

我们知道，高速公路中的智能监控系统设备都属于电气设备，必须每时每刻监测和收集行驶中的车辆信息及路况信息，所以，必须保证充足的电力供应，确保智能监控系统的正常运转。

2.3 相关数据信息的传输与存储

智能监控系统设备在收集到路面车辆路况图像信息以后，通常就需要将全部数据及时地传递到信息监测中心，若传送信息延迟滞后，就会影响到信息中心人员对于某些车辆与路况所做出的判断，而且，收集到的数据与图像数据信息需要进行长期存储，以便于事后事故取证以及车辆信息查询。

3 全程智能监控系统中的关键技术的分析

3.1 图像处理关键问题

视频图像处理，在高速路的智能监控系统中属于最为核心的部分，不但能够及时地捕获移动中车辆的所需信息，而且要确保对于该车辆的跟踪录像能够确保准确和完整性。但是由于高速路上的车辆较多，加之行驶路面状况又非常复杂，因此，应当采取不同的有针对性的处理方法，以保障传输数据中的图像质量。

3.1.1 采取归一化算法确定系统跟踪的目标

车辆在高速公路路面上行驶的过程中，智能监控系统必须对车辆做到360度的全方位监测，往往通过自动调焦的方式加以监测，但是以现有技术，还难以对于该行驶车辆做准确的定位，更无法同步车辆行驶的速度[2]。那么，为了防止车辆的行驶超速，就必须解决测量移动车速的技术工作，就是指必须确保视频对车辆的检测角度。采用归一化算法方案，先把所采集的视频图形进行分割，然后依据公路路面与车的颜色有差异的特点，把路面与路标等一些毫无关联的信息进行排除，再将剩下图片的有效信息采用垂直和水平滤波的方式过滤，最后再通过霍夫算法的变换，来确定出所监测中的行驶车辆所处的角度，以实现数据的有效跟踪。

3.1.2 采用残余光流检测的算法来判定区分车辆与行人

在高速公路上，行驶车辆速度相当快，若存在行驶车辆因故障而停车现象，或者是行人肆意在车快速通道当中行走，非常容易出现交通事故，对于行人以及车辆做出辨别，通常可以应用残余光流检测的算法[3]。其主要的原理是，高速上车辆同行人的行驶方式存在较大差异，车辆在行驶的过程中，因为自身车体的组织架构，都属于刚体运动，而道路行人在的行走时候则属于非刚体运动，所以，认真观察运动方式所存在的明显差别，这样，就可以轻松地分辨出道路车辆同行人有效区分的问题。

3.2 电力供应是智能监控系统关键问题

高速公路监测工作有着信息量非常大同时效性非常强的两大特点，这就要求确保智能监控系统不间断正常运行，所以，要及时采集和处理全面的高速公路信息，就必须做到充足的电力和及时供应。对于电力充足供应的问题，实践中一般采用的是外接长距离电缆，来保证远途的系统供电，另外是采用太阳能自发电系统进行供电。在二者方式选取上，要实现合理的电力供应方案，应当因地制宜，若道路路面较为平坦宽广，而且当地治安环境较好，就可以选取外接长电缆的供电方式；而当高速公路路基铺设的电缆情况比较差，而且远离供电站，那就需要选取太阳能自发生电的供电方案，这样的话，在获得正常电力供应的情况下，还可以免去道路电缆被盗的风险。

3.3 网络数据传输和存储是智能监控系统的关键性问题

3.3.1 网络数据传输

为了把通过智能监控系统所采集的各类视频数据快速地传回到高速公路信息处理中心，必须依赖于现代网络传输技术。所以，必须要考虑到网络的传输速率以及网络传输的可靠性影响因素[4]。针对于这类问题，系统设计时可选用TCP/IP网络传输协议，将IP作为监控技术中心的基本构架，通过开放式的NGN最新架构技术，运用IP视频的服务器和数据处理的服务器，做到快捷地把每个系统的视频数据秒传到系统信息处理中心，以便于及时处理数据和应对。

3.3.2 视频数据存贮

智能系统采集到的视频数据在经过一系列技术处理以后，以方便于日后进行检索和调取，这就要求将这些数据存储。但是视频数据的自身所需存储空间相当大，因此，就必须要解决所需存储空间的问题，以保证数据信息存储[5]。在存储方面，可以作物理分布式的存储，通过采用ISCSI扩展的快存技术，把收集的大量的视频数据快速地存储，在进行数据的调取时，真正做到秒级回放，从而将存储空间的使用率大大提升。

4 结束语

伴随着社会经济的快速发展，高速公路的车流量也日益加大，那么，为了更为有效地预防各类交通事故发生，就需要采用先进的计算机网络监控技术，积极开发和完善科学的高速智能监控的系统，从而不断推动高速公路智能化与自动化监控的进程，有着十分重要的意义。因此，只要我们及时地对一些关键性问题，采取合适的技术手段来加以解决，就一定能够降低交通事故发生率，从而促进我国高速公路正常运行和健康可持续化发展。

参考文献

[1]祝介融.全程监控系统在石黄高速公路中的应用[J].交通世界（运输·车辆），2011（Z1）：157.

[2]刘轰，王瑞，杨根成.高速公路智能全程监控系统及关键技术分析[J].中国交通信息化，2011（2）：231.

[3]邵长桥，周洁，荣建.道路通行能力不确定性分析方法研究[J].武汉理工大学学报（交通科学与工程版），2009，22（4）：241.

[4]杨雷，陈澍，张铁岩.智能化高速公路监控管理系统的软硬件结构[J].信息技术，2002（2）：138.

[5]刘宇平，席胜花.数字高速公路的关键技术[J].信息系统工程，2011（3）：192.

作者简介：郑基（1977，2-），男，安徽萧县人，本科学历，助理工程师，研究方向：高速公路机电工程。