高速公路监控系统的问题和改进研究

叶晓波

（陕西省高速公路建设集团公司西延分公司，陕西 西安 710000）

0 引 言

得益于电子信息技术的进步，高速公路电子监控系统发挥了重要作用。智慧交通建设中，高速公路的电子监控系统是重要的组成部分，提供交管部门之间的交通运行状况，可操作性在不断提高，即监控系统是高速公路正常运行的重要保障。但是现实情况是由于经费或者是规划等方面的原因，高速公路的监控系统完善程度并不高，一些高速公路并没有较为完整的监控体系。近年来，高速公路上的交通安全问题越来越严重，高速公路监控系统的重要性更加凸显。基于习近平总书记提出的以问题为导向，深入探索高速公路监控系统的问题，并探讨改进的方案。

1 高速公路监控系统问题

高速公路的机电系统由收费、通信和监控三大系统组成。收费系统与收费运行紧密联系，一直以来都是投入的中心，但是监控系统的重要性已经凸显，它是高速公路机电系统的核心部分。如果监控系统有问题，将对高速公路的运营管理产生非常大的影响。因此，深入探索了监控系统存在的问题。

1.1 监控系统建设盲目

实际上，高速公路监控系统的设计建设是有比较明确的规范和标准的，但是标准和规范相对不够完善，缺乏深度和广度，导致很多监控系统在设计和建设中功能和规模都有一定盲目性。具体表现为投资非常大，但是所建设的设施用途不大，价值不高，尤其是交通流量小的高速公路，表现最为明显。同时，经费不够导致监控系统设计中功能不够健全，价值不高。此外，技术上也有一定盲目性，云台加球机、枪机等常用的监控设备在能见度较好的情况下有效视距大约为800 m。实际设计建设中，设施间隔比较大，在交叉口、事故多发点及路线险要区域内多是按照1 000 m的间隔来进行布局，存在很大的监控盲区；若在路况较好的地段，也按照1 000 m的间隔密度来布局，又会存在很多闲置设施[1]。

1.2 监控系统使用低效

监控系统使用低效，主要是因为没有统一的标准。建设中，早期建设的监控系统和后续扩充的监控系统在编码制式上存在差别，造成监控分家的局面。例如，某省已经开通的高速公路项目中很多监控画面（包括交通画面和收费图像画面）采用的是MPEG-2格式的数字编码标准，但在早期的规范中要求的是ITUTH.264。这就造成了监控系统中存在两种视频制式，出现二次编解码现象，造成图像质量损失问题，且浪费了财力、物力及时间。

1.3 监控系统信息处理

监控系统要时刻运行，时刻进行数据的采集、处理。如果高速公路监控系统的数据能够通过大数据利用起来，不仅可以最大化地发挥监控系统的功能，而且能提高服务质量，并对运营管理决策提供支撑。但是现阶段，高速公路的监控系统数据仅做到了简单加工处理，对数据的深层处理和挖掘利用较少。

2 高速公路监控系统改进

2.1 明确系统功能

监控系统要突出如下功能。能利用前端设备实现气象、交通流等信息数据的收集，并提供报警功能。系统要能够基于相应的方法，基于收集到的数据实现自动实时的交通事件监测。系统要满足相关管理人员、操作人员及维修人员的管理操作和维护，方便用户对前端设备以及后台设备进行分类编组，同时对报警功能进行设置。系统要具备一定外部接口，能够及时收到高速公路收费系统的数据和紧急信息，要能够向信息中心传输数据，并在数据库的帮助下，基于大数据提高运营管理决策能力[2]。

2.2 加强重点路段实时监控

高速公路运营管理和设计规划中，要强化对道路状况、交通状况以及气象状况的感知能力和处理能力。监控系统作为主要的监控手段必须要建，但是建设必须科学合理，避免出现盲目性和低效性，特别是事故多发段、交叉路口等特殊路段。要基于现有的监控设备使用情况，根据投资成本和使用效益两个层面来进行改造，达到最优化的安全效益和经济效益。例如，摄像头选型，重点路段可以使用边角红外双波段热成像摄像机或者是高清红外夜视摄像机，而非重点路段则可以降低设备的性能标准。

2.3 提高监控数据利用率

高速公路的里程数是非常高的，且高速的利用率也在日益提高，监控系统的数据也日趋庞大，对数据库的要求非常高。因此，监控系统的改造过程中要突出监控数据的集成性，并基于数据的集成来提高数据的利用率。要求相关部门加强沟通，构建综合信息平台，并将新增车辆注册登记、道路运输证配发及车辆年检等数据资源实现共享，进而实现联动监控机制，真正实现“车辆一动，监督受控”的全动态监管。

要突出监控系统的实时动态监控。高速上行驶的车辆会受到自身速度、气象及道路通行情况的影响，所以在数据库的优化方面要重点把握住两个信息，交通事故信息和交通信息。前者主要是交通事故发生的时间、路段以及事故发生时事故路段的交通信息，如事故的危险级别、气象状况及诱导因素等。交通信息则主要是车流量、气象状况、路段平均速度及一些特定的属性数据。为满足日趋庞大的监控数据的存储、利用，数据库方面建议构造数据仓库。数据仓库的构建是基于物理数据、逻辑数据及概念数据三个层面的模型。其中，物理数据就是监控前端设备采集的数据[3]。

概念数据模型是决定数据库主题以及各个主题之间的关系的关键点。设计中，要突出主题的选定、系统边界的界定以及各主题之间关系的确定。监控系统中，要将人工输入数据、气象数据、交通事故视距及交通流量数据提取出来，确定主题与主体的映射关系，需设计出E-R模型，如图1所示。

图1 数据库E-R模型示意

此外，逻辑数据模型是开发者与使用者之间沟通的桥梁，其与另外的物理数据、概念数据是有相互依存关系的。改造设计中，要以概念模型的设计为基础，进行深化设计，构造出功能性强的逻辑数据模型。其中主要突出分析和确定主题，可以指定实际可行的设计策略。确定数据粒度，粒度是数据单位在数据细化方面的级别，粒度越小，细化越高，可影响数据查询问题的类型。概念数据模型中，将交通信息作为主题，并在模式划分中构建数据表，确定主题之间的关系。但是因为信息量大、字段多，会影响访问效率，所以可以通过构建公共键码来实现所有数据表的映射，构成一个完整的主题。进一步增加导出字段。根据初始数据汇总生成数据，即导出字段。例如，双向八车道高速在划分中将1～4车道汇总并定义为上行车道，5～6车道汇总定义为下行车道，监控系统的交通数据就按照车道的类别来进行信息的收集，数据库生成数据表则按照行车方向来进行构建，并生成表。要确定数据分割，将原则上统一的数据进行分割，划分成独立管理的物理单元，进而提高数据处理的效率。最后，定义一个记录系统，表面数据关系表中某个字段来自业务表。

3 结 论

高速公路的监控系统必须要建设，但是要思考经济性和针对性，避免出现盲目投资，盲目建设。本文主要基于运营管理的思路对监控系统的问题和改进进行了研究，提出大数据时代下高速公路监控系统建设发展方面可以借鉴的思路，以运营管理水平的提升为核心，深入分析监控系统的建设问题，构建更加具有技术含量的高速公路体系。