高速公路监控系统与收费系统研究

刘兴

摘 要：监控系统对于促进高速公路安全具有非常重要的作用，本文对高速公路主要模式对监控系统的要求进行了分析，提出在现阶段高速公路监控系统的改造中，应该做好外场和内场监控系统的改造，多采用性能优越的高清监控设备，优化传输设备，从而提升监控系统在高速公路建设与运营中的作用，确保高速公路的正常通行。

关键词：高速公路；监控；收费系统

1前言

随着经济的发展，高速公路得到了大力发展，直到2016年底，我国的高速公路通车总里程突破13万公里，超过美国，位居世界第一。在此背景下，高速公路机电设备跟随着高速公路的发展和社会的进步，也在不断发展，越来越多的设备进入高速公路行业，促使图像监控、数据通信等设备水平进一步提高。随着高速公路的发展，监控系统经历了三个不同的阶段，即从最早的全模拟视频监控发展到准数字视频监控，再到纯数字视频监控，现在逐渐以高清视频监控系统为主。高清视频技术已日渐成为现今视频监控的一个重要发展方向。为了提高实时信息的准确性、应对现代化高速公路的快速发展，需要快速提高各个监控系统的应用管理水平。

2高速公路监控系统的现状及存在的问题

随着我国交通基础设施建设的日益完善，高速公路发展的速度非常快。高新技术的应用给监控设备提出了很多新的要求。和闭路电视系统相比，高速公路由于取电以及传输原因，导致前端设置监控设备的地点比较分散，特别是外场监控设备，往往安装在高速公路沿线的各点上，最主要的安装位置位于各个隧道内，所处环境非常恶劣，油污、灰尘、汽车尾气等都会影响监控设备，这就对监控设备提出了适应性方面的要求。再加上远距离传输，中间光缆的熔接、同轴电缆接头的触点，会造成传输数据的大量损耗，影响视频的质量。目前高速公路监控系统存在着以下几方面的问题。

2.1监控设备本身存在的问题

由于高速公路建设时间长，使用年限及更新频率也越来越长，导致很多设备还保留在模拟的范畴内。目前，国内大多数已通车的高速公路，使用的监控设备主要包括外场、传输、室内设备。外场设备主要采用标清摄像机，视频图像显示效果不理想；传输设备采用视频光端机，通过视频同轴电缆连接摄像机与视频光端机；室内设备则通过视频同轴电缆来连接视频分配器、视频矩阵、硬盘录像机等设备。

2.2现今监控的要求

在高速公路迅速发展的前提下，对监控系统提出了很多要求，其必须具备以下几个基本特性：易使用、可靠以及存储要求。即在外场监控设备数量及距离增加的同时，系统仍能快捷、方便、流畅地使用，依靠磁盘阵列，使服务器的存储容量能够达到或超过30d的最低要求；而在紧急事件发生时，监控系统能够及时、可靠、快速地定位事故发生地点，并且能准确调用历史视频。

3高速公路主要模式对监控系统的要求

3.1高速公路监控级别

当前，高速公路的监控系统已由传统的本地存储、异地无法调用的监控方式，逐步转变为通过内部环网、数字摄像机和光纤传输相结合的监控方式，也改变了视频信号采用的监控管理方式，朝着科学化信息化的方向发展。（1）管理所。各个管理所均需将本地的监控视频图像进行存储，并能随时进行调用查看。在管理所所辖的收费岗亭及周边环境中，每个监控通过网络将视频实时上传至存储服务器内，管理所将对视频进行实时监控，其中包括收费亭内图像及车道图像、收费广场图像。（2）监控分中心。根据每条高速公路的管理里程及设备数量，设置监控分中心对设备进行有效管理。监控分中心可以通过网络远程进入光平台及存储服务器，控制及调用视频，对管理所内的收费站点及隧道实施统一监控和管理并发布信息。（3）监控中心。根据地域及需求，高速公路通过监控中心对全路段实施统一管理。

3.2高速公路主要模式對监控系统的要求

随着信息技术的高速发展，管理所、监控分中心、监控中心之间采取监控联网，控制信号可以通过网络直接下发至前端设备。现各单位采用数字摄像机，可通过网线传输至数字光端机，另一端数字光端机连接至H3C交换机，并入光平台。需要时各级可随时通过网络连接到光平台内直接调用需要的图像。这四个级别监控的特点如下。（1）所级监控系统。该级主要是收费及隧道站点，通过实时采集本地收费亭、收费车道、收费广场或隧道、配电房内的音视频信号，实施监控和管理及下发指令，对各个收费亭视频进行远程监控。主要通过摄像机采集数据，交换机完成收费亭、收费车道、收费广场之间的汇聚，光端机采用点对点方式进行传输。（2）管理所至监控分中心。根据实际情况，自管理所到监控分中心的音视频控制信号主要通过全数字点对点光端机方式传输。管理所与监控分中心之间建立光平台系统，监控分中心通过内部网络远程连接光平台系统及内部存储服务器，查看前端监控点。（3）监控分中心至监控中心。在当前技术条件下，一般采取与上述相同的模式进行传输。

4现阶段高速公路监控和收费系统的改造方向

4.1外场监控设备的改造

由于图像质量无法达到要求，现阶段高速公路针对图像品质进行改造，首先是将外场的摄像机进行改造，即由原有的模拟摄像机改为数字高清摄像机，并将模拟光端机更换为网络数字光端机，并通过网线，将图像进行集中，统一通过光纤进行图像传输。

4.2内场监控设备的改造

由于原有矩阵需要光纤转换模拟数据，无法达到提高监控图像品质的目的，现已采用光平台，可以将光纤信号直接接入，不需要进行多重转换，直接进行视频录入，而视频的调用也不需要采用视频线路的连接，直接通过网络的方式，连接进光平台设备直接调取，减少中间环节。

4.2高清监控设备的改造

高清监控设备具有图像清晰度更高、细节清楚、可靠、先进、性价比高等特点，传统的标清摄像机，其受制于原先的设备制式，视频图像显示效果不佳，只能依靠模糊的图像分析车辆的情况，即使放大图片，也几乎无法看清车辆的具体牌照，由于高清摄像机、图像的传输采用综合布线网络，降低了费用，且可靠性提高幅度较大；并且中间减少了很多节点，降低了大量中间环节损耗，使得线路走线比以往更加清晰。因此，在现阶段高速公路监控系统的改造中，应该将原有图像质量不达标的监控设备换成高清的监控设备。

4.4传输设备的改造

在传输方面，对于传统传输效率低的设备应该进行改造，现采用节点式光端机与H3CiVSIP智能监控系统。节点式光端机又被称作总线型数字光端机、链路式数字光端机。利用电信中常用的分插复用技术（ADM）和时分复技术（TDM），节点式光端机不仅能节省光纤资源、延长传输距离等，还可通过全程数字非压缩视频传输的方式，获取高质量的视频信号，实现视频信号与数字非压缩点对点传输图像达到完全一致。基于IP数据传输、数字图像处理及数据存储等技术，H3C推出基于NGN架构的iVSIP智能监控系统，并引入控制信令的IP通信概念，把传统监控的简单连接方式提升至IP通信方式。iVSIP智能监控系统发挥作用的过程，包括IP网络、监控前端、流媒体交换、图像存储、用户访问等，具备图像清晰、画面流畅、实时传递等优势。

5结束语

在高速公路快速发展的今天，提高监控系统的性能，即提高视频的清晰度及传输的高效性，也可以确保高速公路的正常通行，发现问题或事故能够及时解决。监控系统应该注重监控设备和传输设备的改造，确保图像清晰，从而保障高速公路的安全、稳定运行，促进我国高速公路事业的长远发展。

参考文献：

[1]裴绪成. 高速公路收费监控系统的管理及应用[J]. 现代工业经济和信息化， 2017， 7（3）：76-77.