公路工程智慧化远程监控应用研究

彭振锋

（中能建路桥工程有限公司，天津 300041）

0 引言

随着经济的提升，人们的生活水平有所提高，很多家庭都可以自驾出行。随着车辆的增多，高速公路建设的规模也逐渐被扩大，因此这就需要相关部门不断加强对高速公路的管理力度。与此同时，车祸的发病率在近些年又开始出现攀升态势，所以为缓解这一问题，保护人们的生命安全，交通部门便建立了高速公路监测体系[1]。

1 远程监控系统的特性

（1）实时性。视频显示终端能够实时反映被监视场所的状况，因此传输延时作为一个衡量监控系统优劣的指标格外重要。

（2）安全性。监控系统要保证视频数据的完整性不被删除修改，能够在停电时自动触发UPS供电继续工作，能够在无视频信号时自动报警。

（3）兼容性。监控系统各部分应当统一协议接口，实现功能模块化、接口标准化、连接网络化、存储数字化，便于系统的升级和扩充。

2 智能控制与远程监测系统的现状

2.1 智能控制的发展及其现状

智能控制系统基于目前的时代社会发展从高精准控制的角度进行综合设计，旨在解决复杂性问题，推动人工智能的有效发展，将人工智能应用到更多元化的领域中，这是科技发展的必然结果。在常规理论的控制基础之上，智能控制技术得到进一步的发展与提升。而智能控制系统理论主要研究单入口、单出口的线性系统，在技术发展的同时，到目前已经发展为多入口、多出口的复杂性控制系统，形成了新的控制渠道。智能控制系统作为目前重点的研究领域热点，在科技技术不断发展的同时，控制理论也不断完善。随着社会发展，人们对智能控制的要求越来越高，控制系统越来越复杂，存在较多不确定因素。系统从单入口单出口的线性系统转变为多项式线性系统，发展为多入口多出口的复杂控制。智能控制理论的提出，为解决复杂的控制问题开辟了一条新途径，也是目前国内外研究和开发的一个热门课题。现代管理学的发展与控制理论密切相关，至今已经过三个阶段：第一阶段，即新古典控制理论（也就是所谓的复数域或频率域控制理论）。其主要的数学分析工具是拉式转换和转移函数法，采用基于伯德图和根跟踪法进行分析。第二个阶段也称为现代控制理论阶段，本阶段的重点是对线型多变量控制的基础理论进行进一步发展。现代控制理论领域研究在20世纪60年代开始，随着电子计算机的迅速发展，状态空间技术得到了极大的发展。第三个阶段也就是所谓的“非线性控制”。在实际现代控制理论应用中，人们逐渐认识到，大多数的工程系统都是非线性的，而且很多系统由于要求的控制精度不一样，可以在一定程度上满足工程设计的要求，对其进行线性化处理。然而，在一些控制系统中，采用线性分析法求解约束问题，却存在着困难。因此，不确定性的控制技术就由此产生。现代非线性控制专业体系是将现代微分几何与基本理论设计相结合而形成，在这个新的专业体系中，更快更高效的发展体现在现代智能监控方面，包括模糊监控、神经网络监控、专家监控[2]。

随着智能控制技术的不断发展，智能控制技术在现实生活中的应用越来越广泛，智能控制技术已经逐渐渗透到了人们的日常生活中，从卫星的智能控制系统到智能AI阿尔法下棋机器人、智能家庭的机器人，都代表着智能控制技术的发展成果。目前，智能控制系统的研究主要集中在认知科学、现代系统论、社会学、语言学、心理学、哲学等方面，智能控制系统将计算机网络、数字技术、数据库、语言和听觉、远程通信、计算机图形学、机器人学、流程管理等现代科学结合起来，为解决复杂问题提供了一种行之有效的途径。

2.2 远程监测技术的发展及其现状

远程检测科技的诞生，是计算机网络科学技术发展的必要成果。早期的远程监视技术手段都没有即时、非现场监视方法，而现代的远程监视技术手段都是即时现场监视方法，即通过利用计算机技术、网络与电话信息技术，工作人员们能够通过配置在现场的各类感应器与音视频装置，随时了解现场的状态，并对其进行监督和检验。而远程监控的发展方式，离不开数据通信的发展，相继产生了以下三类远程监控模式。

（1）人工或远程监控。这些方式都无法做到即时在线监控，且具有不少缺点，这也是比较原始的方法。

（2）有线互联网远程自动监测。这是一种最先进的远程自动监测系统，通过通信线路将现场的所有取样点连接在一起。但这种方式需要大量的投资，而且由于距离的关系，每个数据节点之间的间隔越远，需要更多的资金来铺设网络。有线互联网远程监控的一个最主要因素是路由器的设置。

（3）无线网络远程监视，这一类监视的通信方法是借助覆盖全国的GSM网进行监视。无线网络远程监视最大的优势在于它可以跨越时空，实现全球范围的远程监控。这种监控通常采用GPRS数据服务，利用GPRS系统，实现远程监控，具有通信速度快、运行费用低廉等特点，具有很好的应用前景。目前，无线网络远程监视许多应用都需要对多元化的数据进行准确收集、储存、传输、分析，从而使数据的分析和处理结果可有效解决实际问题。包括城市电力、燃气、自来水等的运行及利用率，包括城市公共区域的环境监测资料及无线报警等。无线网络远程监视具备应用范围广、数量多、布局零散、作业距离远、服务地域复杂等特点。但采集监控系统中广泛使用的RS二百三十二和红外线等，不能满足目前的需要。因此，需要一种新型的、有效的数据监测系统来解决远程数据监测与设备管理问题[3]。近年来，无线传输技术也有了长足的进展，其中GPRS信息技术蓬勃发展更引起了人们普遍重视。GPRS信息技术是在已有的GSM网络系统上蓬勃发展起来的一门新兴的分组技术数据支撑服务，其以数据分组互换信息技术为主要基石，通过在手机用户与数据网络中间建立的这种连接方式，为手机用户带来了高速度的无线IP和X.25服务，用户通过GPRS，能够在移动状态下，应用于各种高速数据服务。GPRS系统主要是使用移动公网中的资源，而采用IP的网络，传输速度比较高，所以理论上也能够实现171.2KB/s，其数据传输时延小、系统性能平稳，并满足了连接快速、永久在线、小流量收费等优点，在远程突发性统计信息传送中有着难以比拟的优越性，尤其适用于远程监控系统这样的频发小数据量的信息传送系统110。

2.3 高速公路的交通现状

通过实际研究可以看出，当前的路面事故多发数已成了世界之最，这对中国来说并不是一种好现象，其中，在公路上出现的交通事故也最多。究其根源，则由于高速公路规模在得到扩大的同时，又促进了周边城市的经济社会发展，进而车辆数量也越来越多了。当驾驶者开车车速过快时，便很难应付突发状况，再加上汽车数量的增加，便更易于引起事故，甚至有的司机疲劳驾车，而这种不规范的开车动作也就导致了车祸的出现[4]。

除此之外，为了提高人们的驾驶水平，在各个地区涌现了许多驾驶培训学校，参加考试的人员也逐渐增多。但是，驾驶培训学校的教练水平不一，甚至有的驾校并不是在正规程序下开办的，并没有资格证书，那么在利益的驱使下，就会产生很多作弊的现象，甚至有的地区不需要参加考试，只需要交上数额巨款，便可以获得驾驶资格证。这样的操作，使得驾驶人员的水平不但没有得到提升，反而越来越低。

同样，驾驶人员虽然具有不错的驾驶水平，但是道德素养不够，经常违反交通规则，这不但是对自己的不负责任，也是对他人生命的一种不尊重，还有可能对社会的公共设施造成伤害。因为在高速公路上，速度本来就比较高，一旦有交通事故发生，就可能造成连锁反应形成大型交通事故，损毁公共设施。基于这些严重问题，加强高速公路中的远程监控就显得尤为重要了。

3 在高速公路上设置远程监控系统的重要性

高速远程监视系统，主要是用来防止驾驶人员为规避高速费用和避免司机逃跑等现象安装的，如果同时实现监视，则能够使执法人员利用监视摄像管理高速上的全程路况。而且，监控系统还能够在交通事故发生后适时发布警报，并提醒监控系统工作人员在第一时间进行处置，不仅能够避免司机逃跑，还能够将损失减至最低。中国高速公路的远程监控系统，主要是通过采集、处理路况信息、视频，保障高速公路的安全、高效。并且，利用高速监控系统，能够对高速公路实行360°无死角监控，这比人力监控更加方便和完善，而且国家也在不断提高这方面的技术。最重要的一点便是，高速公路监控系统能够将高速公路上各个时间段、各个路段的信息加以保存，为以后的事故评判提供证据[5]。

4 远程监控系统技术的应用

4.1 远程监控系统技术功能

（1）采集与处理功能：在大型企业中，其主要用于采集流水线的生产过程，或者选取一些样本。最终使生产过程实现了可视化的信息输出，从而让管理者理解整个生产流程，也能够协助管理者更加迅速地对生产过程进行分析与整理，从而做更有保障的决定。

（2）监督功能：对（1）的信息进行二次加工，并分别作为实时数据和历史数据进行保存和备份。

（3）管理功能：利用收集到的信息总结，查找不足，并实施远程管理。

（4）质量控制功能：对测量结果进行加工后直接确定要改进的方面，并通过对刚开始设置的异常情况直接监控结果输出，将其作用于整个制造流程，因而大大减少了无谓的时间耗费，并提高了工作效率。

4.2 远程监控系统技术应用于路面监控系统

公路隧道、桥梁、收费站等路段属于特殊路段。通过建立公路路面远程监测系统，可以直观、准确地监测，使公路管理者能够准确掌握公路运营的实际情况，及时引导交通拥堵，发现各种交通事故。公路隧道的交通监测装置，主要分为车辆检测器、车道指示仪、交通信号灯、可变信息标志等。针对交通的实际行驶状况，利用车载探测器收集车流量信号，并测算隧道的实际车辆通行量，从而评估隧道交通状况。从而利用道路监测控制器，手动（或远程操作）对车道指示器、道路信号灯、可变信息标志等设施实施管理，以发挥道路疏通和引导的功能，从而保证车辆安全行驶[6]。

4.3 远程监控系统技术应用于隧道和特大桥梁监控

特大桥和山路隧道是高速公路的危险路段。一些驾驶者在疲劳行驶一段时间后，经过这种特殊道路时，由于多种原因，很容易出现车祸。这样，就需要在隧道内和大桥上设置高速远程监控系统，对特定道路的交通状况实施监控与管理。同时利用高速公路监测网络系统，可以完成照明管理、火灾监测报警、隧道通风管理、供水设备、灭火、恒压供水以及与中心控制室间的协作联系。利用高速特大型路桥远程监控网络系统，可以控制高速公路超大型桥梁的交通[7]。

4.4 远程监控系统技术应用于收费监控系统

数据监测、图片生成和音频采集等一起构成了远程收取监测管理系统，当然这里面最重要的功能就是对车辆的收取状况进行实时监测。收取监测管理系统原本是用来减轻收费站的压力，不过由于现代技术的提高，后来不仅能够代替了部分人工收费站，同时对交通运输主管部门的远程监测也发挥着重要的辅助功能。而远程收取监测管理系统则基本上是利用对各种数据加以收集，并使用读卡器和车速称重检测器来实现的，在监测整体收取流程的基础上，重新评估收费标准，然后再把整体收取流程中形成的各类信息记录下来，以方便于日后整理和使用。同时，为什么说高速道路远程收费管理监测管理系统还能对交通部门的监测工作起到辅助效果，主要是因为它能够对高速的各种指标实施监测，比如对路面进行监测，通过对采集的数据进行分析，可以了解路面的温度和使用情况，并及时进行排查和修复，这在一定程度上降低了交通事故的发生率。此外，因为远程收费监控系统可以进行图像监控，因此监控人员可以通过轮流值班观察每个时间段和每个角落的交通状况，对于交通事故可以在第一时间就进行处理。当然，这些图像资料还可以协助交通警员办案，可以作为惩治违法行为的有力证据。而远程监测系统中的声音监控又可以实现无线对讲，这可以让交警在处理交通事故时更加方便，能够做到实时沟通，提高处理交通事故的效率。同时发生交通事故时会产生比较大的声音，其能够让监测人员及时听到并进行处理[8]。

5 结语

综上所述，高速公路在中国经济社会发展的过程中扮演着至关重要的角色。目前，由于人们的生活品质普遍提高，也导致不少家庭都选择了购置私家车，这也导致公路的车流量越来越密集，更易导致一些事故的出现。所以应该提高我国的技术水平，完善监控系统，让高速公路向着更便捷、安全的方向发展。