高速公路通信监控系统分析

文/邬亮、许婷琴

1 前言

不同于一般性质的公路，高速公路素来承担着较重的交通通行任务，且长途车辆以及危险品车辆较多，因此在进行相关工程施工的过程中应提升高速公路的通行能力以及质量。随着我国高速公路通行里程的不断增加以及全线通信监控的高效落实，保障了高速公路的安全运营以及科学化运行。

2 通信监控系统的重要性

自融入世界经济体系以后，我国高速公路就进入快速发展阶段，极大带动了沿线城市的经济发展。但与此同时，在不断交织的高速公路网络环境下，交通事故发生的概率也在不断增加。

在高速公路中有效应用通信监控系统，降低了人工方面的成本，极大保障了沿线道路全天候、全方位的监控效果，确保高速公路运行的通畅和安全。鉴于此，加强高速公路中通信监控系统的建设就显得极为重要[1]。

3 通信监控系统组成

该类系统主要由数据采集和闭路监视以及信息显示和中心集控等部分构成，它能够实现对高速公路沿线信息的实时采集和全方位记录，极大保障了交通管制信息发布以及交通状况调控的科学与高效；另外，可细化为视频采集和云台控制以及信号传输和视频处理等系统，以下做具体介绍。

视频采集系统主要由分布于高速公路各个观测点上连接有云台装置的摄像机组成。通过这些高性能数码摄像机，即可采集路况实时视频图像信号，而通过云台装置则可进行沿线区域的实时视频监控。

云台控制系统主要由云台和控制器两部分构成。其主要作用在于遥控摄像机处理图像和调整观测位置。

信号传输系统主要包括电源和视频以及控制信号等线路，高速公路沿线交通以及收费站等附属设施的状况都是由其具体完成。

视频处理系统主要由特定的处理器构成。通过其与监测视频的连接，即可完成高速公路图像的分析以及后续的图像显示。

高速公路信息监控系统的硬件主要涉及交换机和监控单元以及主干网和远程终端等。另外，通信监控系统还包括收费监控和图像数据监控等，前者主要包括图像输入以及语音输入和通信监控等相关装置，而后者则由图像输入和外场设备以及宽带分布式网络单元等具体构成。其中，不仅包括宽带分布式网络单元，还包括计算机和通信控制板以及矩阵切换电路等模块，极大保障了整个系统的高效运行。

4 高速公路监控系统建设

4.1 软硬件建设

对于高速监控系统来说，因其自身的数据信息量往往比较大，因此相应的网络结构在传输速率应保持在不低于100Mb/s，且以以太网、局域网为网络类型，拓扑结构以总线型局域网为主，相应的传输协议采用通用的TCP/IP 协议。对于客户机，相应的操作系统为Windows 2000 Professional，涉及的开发工具以Delphi 为准，并采用ORACLE 类型的数据库系统。另外，摄像头以及气象设备等其他信息采集设备，应根据现实情况进行配置[2]。

4.2 服务器设置

高速公路运行安全有着极为重要的意义，相应的网络监控系统应发挥出相应的作用，通过高效的双服务器配置，稳定地提供信息数据服务。对于高速公路通信监控系统来说，其主要是由两台服务器和共享磁盘阵列构成的，在监测中有着显著的功效，且对于故障处理也有着突出作用。所谓的心跳检测，具体来说就是定期进行客户端的信息反馈，以获取两个服务器的运行状态；而故障恢复则是系统故障之前存储状态的一个恢复，如果出现故障，系统即会模拟时间反向的一个情况，例如重试和记录运行日志等，以达到既定的一个效果。另外，时钟同步在分布式系统中也有着极为重要的作用，该系统采用的是主仆式和时间服务器的时间同步化策略。通过在系统中建立高效的时间服务器，而系统中的其他节点则通过通信网络与服务器获取正确的时间，以达到修正各自时间的一个目的，实现了系统各节点时间的同步。

4.3 通讯模块设计

对于通讯模块的设计来说，其主要从通讯数据包设计以及线程两方面来具体实施。

4.3.1 通讯数据包设计。通常情况下，网络系统中传递的包主要有请求包和应答包两类，同时这两类又有其他的部分构成，请求包包括登录和心跳监测等，而应答包同样也有着相应的分包部分。对于网络通信中TCP 通讯包，其前24byte 主要用于相关信息的存放，为图形模块以及数据等的传输提供基础条件。因通信模块中每个线程只承担数据的发送或接收，则相应的控制就应更为具体，例如客户端向A 发送数据和A 向客户端发送数据，呈现出一种单个的传递，这样一种设定能够极大保障系统传递信息的高效性[3]。

系统建立stocket 的过程具体如下：首先构建相应的客户端并向服务端发送数据，以建立Send Socket连接，然后通过客户端与服务端数据的连接，形成Receive Socket 的连接。通常情况下，以上两个连接完成以后，即代表客户端与服务端建立成功。

4.3.2 线程实现。 主要涉及DeviceThread 和GetOrderThread 等两个线程，前者以发送命令和采集参量为主，后者用于读取命令并执行。DeviceThread线程类的实现方式如下：根据特定对象进行分析和设计，并完成设备的封装。对于外围通信设备来说，相应的通信一般都应在DeviceThread 线程类中实施。一个串口对应一个相应的实例，从该串口发送命令时即随即生成，这样条件下的运行对于节约系统资源无疑是极为便捷的。通常情况下，一个命令发出以后，ConunandQueu 中的第一个元素就会被清空，而其余的元素则依次前移，由此形成了命令的一个排队发送的形式。总体而言，在监控系统构建时，为了达到整体系统的要求，还需要结合项目的实际情况，综合性选择有效措施，以此保证线程高效性。

4.4 事务管理模块设计

事务处理模块分为查询统计模块和桥梁、隧道、道路等管理模块以及变电站管理模块。查询统计模块用于收集用户查询信息，将该信息传递给通信模块；桥梁、隧道、道路等管理模块用于不同路段不同设备的状况显示，并收集用户的控制信息将该信息传递给通信模块；变电站管理模块用于各个变电站不同设备的状态显示，并收集用户的控制信息将该信息传递给通信模块。具体实现时，桥梁模块负责监视桥梁的道路运行情况，隧道模块负责监视隧道交通情况，道路模块则监视非桥梁和隧道的道路情况[4]。

4.5 视频交通事件自动检测系统设计

在交通安全领域中，视频交通事件自动检测系统设计起到的作用很大。在通过事故多发段固定摄像头对视频录像、数据采集后将其作为输出点，然后在处理分析图像后可全面检测交通参数，达到各种交通事件事故的自动化动态监测。此时，系统能够快速报警，为交通安全运行奠定良好的基础。而针对交通事件中的自动检测系统而言，需要将固定的摄像机等全套设备安置于对应的监控分析系统中，确保事件监测数据能够直接、快速地传递到系统中心，从而在综合性分析数据后给出决策。

5 通信监控系统的发展趋势

5.1 云计算服务于通信监控系统

在实践的过程中，通过海量工业标准服务器，在相应的系统中全面储存交通的通行情况、天气信息以及车流数据，并且构建服务中心，然后利用云计算的方式处理相应的数据，就能够达到高速处理的效果，并且还能全面分析获取的数据，这对增加行车路线的选择、强化高速公路的安全通行性能有着非常重要的帮助。在未来工作开展的过程中，通过互联网计算机技术的联合应用以及在协同云计算机技术作用下，省去了服务器的运算过程，在一定程度上能够为用户的访问提供良好的基础，大大降低交通堵塞风险[5]。

5.2 物联网服务于通信监控系统

在新时期背景下，通信监控系统的未来发展趋势也逐渐向着物联网服务方面去发展。随着物联网技术中相互联通信息技术的应用越来越广泛，目前物联网技术已经在高速公路ETC 车道和高速公路视频建设等领域中得到了广泛应用。在未来的发展中，随着物联网技术的不断更新与加强，该技术还能逐渐应用于车辆道路环境周围，将各项周围环境有机连接在一起，同时将通信技术、信息技术、电子控制技术等连接成一体，实现高效监控，为车辆的出行提供丰富、安全且准确的信息，大大提高车辆交通运行的能力。

6 结语

在现代高速公路稳定、高效运行过程中，通信监控系统有着极为重要的现实价值。尽管我国在通信监控系统方面的建设尚处在起步阶段，但相信在社会各界以及技术高速发展的条件下，我国在这方面的应用和实践必定会更为高效和科学，能够更为便捷地服务于高速公路运营。