高速公路监控系统联动控制实施方案探讨

　高速公路监控系统作为高速公路信息化建设的一个主要组成部分，正逐渐引起业内同行的关注，据了解，许多单位在机电三大系统的建设中，往往仅重视硬件设备的建设，对软件方案尤其是对监控系统如何满足实际运营需要，花的精力不多，承包商对此也重视不够，建成的监控系统中，外场及隧道监控设备花费巨大，但由于核心监控软件编制简单，导致花费巨资建设的监控系统未完全发挥其作用，相关治理部门无法通过监控系统实现其指挥治理中心的功能。实际上，监控系统的建设是今后实现智能交通的一项重要基础性工作，必须认真抓好。现将本人在此方面的一些研究心得做一总结。与各位同行交流。
　　
数据采集
　　
　　一切控制系统的可用性都必须要有一个基础，那就是数据采集的准确。数据采集的准确来自于三个方面，1、传感器设备的优劣；2、数据传输系统的稳定；3、核心采集数据系统的完善。
　　
　　就高速公路监控系统而言，数据采集设备主要为：交通流量检测设备，气象检测设备，隧道环境分析仪。就目前高速公路所使用的上述数据采集设备而言，单机设备基本能满足使用要求，性能稳定；传输线路若采用光纤通信系统实现，其传输性能也基本稳定，目前大部分数据采集不准确的原因，主要与上端核心数据采集软件的粗糙以及软件编程者对现场单机设备了解不够有关，上端核心数据采集软件设计简单，没有起到综合分析的作用。因此，在实际项目实施过程中，应注重以下内容：
　　
车辆检测器
　　
　　车辆检测器在外场监控设备中数量最多，误差最大，主要原因在于过去对车检器的技术要求未标准化，备施工单位凭各自的理解进行相关软件的开发，传输数据量太大等，为此，对设备的功能和上端软件提出以下要求：
　　
　　车辆检测器应有每小时平均车速、最大、最小车速、车流量、占有率的计算、存储及输出功能，所有数据不应由于设备掉电、复位而丢失。平时上位机采集实时数据作为数据显示及隧道交通拥挤、堵塞判定，每小时的车流量作统计车流量用，为尽量减少通讯数据量，通讯中断情况下车辆检测器只保留每小时的平均车速、最大、最小车速、车流量、占有率数据，以保证交通流量历史数据的准确。车辆占有率的时间周期统一按5分钟计算。

当车辆检测器发生故障，所有车检器的平均车速、最大、最小车速、车流量、占有率取前十天同一时段的加权平均值作为近似值上传监控分中心，以保证交通流量计算的基本准确。
　　
　　隧道内根据车检器占有率{一般应大干60％）或连续三次有车辆通过且车速均低于20Km／H判定是否交通堵塞，从而产生警信号，同时将摄像机切换到警区域由值班员来判定是否发生交通堵塞情况。
　　
气象检测器、环境检测器
　　
　　采用加权平均的方法判定环境是否超标，产生警，警的阈值应可以由监控人员人工修正，以满足实际运营需要。对于道路交通控制而言，由于实时性要求不高，为保证联动控制的准确性，相关情板的联动可由人工确认后下发。
　　
　　可变情板的数据传输与控制情板的数据传输量最大，要求所有情板的数据传输均通过光纤以太网收发器进行传输，对于未采用以太网传输的情板，可按以下方式实现数据传输：
　　
　　可变清板应有定时自检功能，若检测出情板出现象素点损坏，则采用故障坐标点的方法将故障点反馈给上位机，以减少数据传输量。
　　将情板的固定显示信息进行编号，并存储在情板的存储器中，新增加的信息在预置人情板内的同时生成该信息的编号，上位机以编号的方法发送相应情板显示信息。
　　
联动控制方案
　　
　　在保证数据采集稳定可靠之后，完善、严密的联动控制方案的实现才有可能。控制的对象主要有三大类：交通监控、照明控制、通风控制。三个系统相对独立，又协调统一。
　　
　　交通监控可分为隧道监控和道路监控。目前高速公路路网还不够发达，道路交通信息除了通过车检器、气象检测器检测外，还通过摄像机、紧急电话、路政治理等获取信息，监控分中心通过读取道路车检器、气象检测器检测数据超标，在发出告警信号后，一般等待人工输入控制命令，同时开始计时，在延时一定时间未得到人工输入命令后，则自动按预案，通过可变情板、可变限速标志等设备对道路交通进行控制，主要起到信息提示和疏导交通的作用。同时，监控人员应跟踪路政交通信息，及时发布或解除交通告警信息，做到信息发布及时，有效。
　　
　　而隧道监控内容相对复杂，涉及的数据采集控制设备较多，下面分析隧道监控实现方案。
　　
　　当隧道内车流量过大或交通阻塞时，可以通过隧道内车辆检测器及隧道摄像机判定其阻塞程度，确认后在相应隧道内外情板显示“隧道拥堵，注重安全”。同时，假如发现隧道内CO浓度增加，能见度降低，则由人工或自动控制风机启动。
　　
　　隧道出现以下紧急情况时，监控分中心的监视器可以自动切换图像、紧急电话告警，将距离告警紧急电话前端最近的摄像机图像切换到监视器及大屏幕投影仪。
　　
　　交通堵塞：一般从车检器采集的数据经过分析而得出，此时将提示交通堵塞最近的摄像机图像切换到监视器及大屏幕投影仪。
　　
　　CO／VI超阈值：将CO／VI超阀值洞的所有摄像机的图像切换到监视器，将距离CO／VI告警设备最近的4个摄像机图像切换到硬盘录像机，距离告警设备最近的4个摄像机图像切换到大屏幕。
　　
　　火灾告警：将发生火灾隧道的所有摄像机的图像切换到监视器，将距离火灾警点最近的4个摄像机图像切换到硬盘录像机，距离火灾警点最近的4个摄像机图像和两端隧道广场的摄像机图像切换到大屏幕。
　　
　　隧道照明控制方案包括正常、火灾、交通事故、停电以及光强检测状况下各种天气、一天内各时段的照明灯开启等级。
　　
　　火灾时的照明控制：如遇火灾，无论照明现状如何，照明控制系统将隧道照明开到最大程度。