基于高分可视化技术的高速公路监控系统设计
时间：2023-01-22 16:15:05 来源：柠檬阅读网 本文已影响 人 
潘进忠
甘肃紫光智能交通与控制技术有限公司，甘肃 兰州 730000
我国高速公路体系日益完善，信息化建设的需求也越来越迫切。对于庞大的高速公路体系，传统的指挥调度和运营监控模式已经无法满足使用要求，高速公路监控要求出现新的变化。为了适应高速公路发展的新需求，需要积极开展智慧高速公路建设，实现高速公路监控智能化管理。从我国高速公路信息化建设情况来看，我国高速公路信息化建设已经逐渐完善，监控系统也逐渐呈现信息化趋势。但是由于高速公路监控信息来源不一、格式不统一，导致高速公路信息化建设存在局限。为了推动高速公路监控系统的发展，需要建立一套基于现有技术的高分可视化系统，有效连接高速公路监控系统的各个子系统，实现信息共享和统一，为高速公路发展提供技术支持。
1.1 工程概况
某地高速公路监控中心负责该地区12 个高速公路路段的路网监测，监控人员可以了解高速公路路况、出行状况及高速公路突发事件。高速公路的数据由该地区的机电维护站机房汇总，机房会搜集高速公路路段的通信、监控及收费等相关信息，并且统一接入高速公路管理平台，为用户提供出行建议和服务。高速公路信息统一接入12122 服务电话，由监控中心汇总后下达指令，在监控中心实现高速公路状况信息可视化，可以为高速公路安全运行提供保障。为了适应高速公路发展的需求，拟在当前的高速公路公司综合楼设置高速公路信息中心，对该地区的12 段高速公路进行可视化监控管理。高速公路监控系统主要用于运营管理和监控高速公路，并且传递数据、图像等信息。以高速公路监控系统的信息作为应急调度的数据来源，充分发挥信息化的作用。
1.2 监控系统新需求
（1）采集基本的交通数据。采集路况信息、天气情况等，并且对全县交通运行情况进行监督管理，提升监控管理人员的及时反应能力，并且为用户提供必要的路段信息。
（2）减少交通事故。保障道路交通安全，建立高效的监督系统，减少交通意外事故，减少二次事故发生率。
（3）实现可视化监控。传统的监控方式是由监控人员进行视频监控，并且以此掌握道路信息，但是由于高速公路数据复杂，监控大屏无法呈现所有数据，因此需要利用监控系统进行数据的采集与分析，利用可视化、高分辨的方式展现监控图像，满足高速公路管理需求。
（4）满足节假日出行的需求。重大节日高速公路车流迅速增加，而且行车人员疲劳驾驶率增加，交通意外发生率提高，高速公路监控系统应该成为应对重大节假日的保障平台，以满足居民出行需求，降低交通事故发生率。
2.1 多元数据整合
高速公路信息化会产生大量数据，由于不同的信息化系统建设时间与建设标准不同，导致数据信息不统一，造成信息碎片化及信息孤岛，降低了信息的可用性。在应对高速公路突发状况时，监控人员需要分析处理海量信息，影响了决策效率[1]。为了解决信息碎片化的问题，需要建立统一的监控系统，整合多源数据，包括高速公路视频监控数据、情报板数据、应急指挥数据等，从而提供关键信息，提升决策效率，有效应对突发状况。
2.2 数据可视化管理
传统的监控模式利用专业大屏幕播放信息，监控人员从屏幕了解相应信息。当前的高速公路监控系统以列表和数据的方式进行管理，可视化系统和数据信息不统一。高速公路监控管理需要应对庞大的信息，传统的屏幕播放和信息管理系统无法应对当前高速公路管理的需求。为了应对更加复杂的业务场景，需要将数据信息与可视化技术结合，直观且全面地展现各项业务数据，实现可视化管理。
2.3 指挥调度效率化
高速公路监控系统的子系统不断增加，子系统的数据难以统一，而且数据呈现方式不直观，导致数据无法发挥相应作用；
高速公路信息中心协同不足，无法对突发情况进行综合判断。构建高速公路监控系统，可以利用大屏实现现实多业务场景的可视化，对高速公路的日常场景、收费场景及事件处置场景进行可视化呈现，并且调控各个系统，提升各个系统的协同能力，从而及时发现问题并解决问题，以满足高速公路安全运行的需求。
高速公路监控系统是利用相应技术打造的多级联网视频监控系统。系统由多个子系统构成，每个子系统能够独立运作，也能够彼此协调，完成相对复杂的工作。在监控系统运行中，所有信息都能够及时交换和共享。系统能够满足高速公路安全运行的需求，为广大群众提供服务，也具有集成性和开放性，能够满足未来高速公路运营的需求。
在展示高速公路监控信息时，高分可视化技术可以联动不同的子系统，在一个平面上显示不同系统的数据，从而确保信息全面且准确；
利用高分可视化技术，可以显示全路段信息，并且有效调度高速公路路段信息，包括GIS 地图信息、可变信息标注等。管理人员在高速公路监控大屏中了解相关信息，可以明白突发事态的情况及路段信息，可以确保决策正确、资源调配合理。
3.1 屏幕选择
将高分可视化技术应用于高速公路监控系统，能够充分利用高速公路的大屏显示功能，充分展示高速公路相关信息。为了满足高速公路运营管理需求，通常选用LCD 屏幕、DLP 屏幕和小间距LED 屏幕。相比于其他两种屏幕，DLP 屏幕的分辨率高、视角广，能够充分展示高速公路相关信息。DLP 屏幕使用时不会产生较大的拼缝，可以将其应用于高速公路监控系统，充分显示相关信息，为指挥调度提供数据支持。因此，本次高速公路监控系统建设选择DLP 屏幕。高分可视化技术和DLP 大屏技术结合，可以利用DLP 屏幕的高分辨率，显示每个子系统的数据，确保每个子系统都可以发挥出相应功能。
3.2 信息采集和展示
应用高分可视化平台时，为了确保其功能，需要对高速路段的监控信息进行全面采集和汇总，并统计和分析相关信息。将高分可视化系统和大屏显示、GIS地理图像信息结合，能够确保定位准确，图像清晰，并且使数据直观地展示在管理人员面前，协助管理人员处理突发情况。
该工程的监控系统共分为4 层，其中第4 层为监控大厅，第3 层为信息中心机房和光缆交接室，第1、2 层分别为电源进线室和通信电源室。根据高速公路监控系统的需求，将此监控系统作为辖区内的高速公路信息中心及应急指挥调度中心。为了满足相关需求，需要优化设计业务平台的网络结构、机房工程和视频电话系统，并设置高分可视化工作站，将高分可视化技术应用于高速公路道路监控系统，收集必要的数据、语音和图像信息，并且对高速公路进行可视化管理。
4.1 业务平台的网络结构
（1）视频网。视频网主要采集高速公路的道路沿线、收费广场车道、隧道内外、事故现场等区域的数据信息，在工程中，利用单模光纤将采集到的图像视频信息传输到信息中心和数据中心，借助数据中心的监控电视墙，能够展示视频网采集到的信息，并通过监控系统记录设备故障、截取摄像机视频等，为合理调度提供依据。
（2）收费网。该工程的高速公路选择4 级结构组网的方式组成收费网，4 级结构分别为战级网络、中心级网络、市级网络和省级网络，由于收费网信息相对完善，而且收费网设置在信息中心附近，因此只需要将相关服务器搬到信息中心机房，然后上传收费网信息到信息中心，便于后续管理[2]。
（3）综合网。综合网的主要功能是综合管理高速公路办公管理系统、视频会议系统、监控系统和12122呼叫语音系统等系统的数据，并且完成数据交换。该监控系统工程主要是对辖区内高速公路监控数据及内部管理数据进行整合，将数据通过机电维护站综合网上传到信息中心，并且与辖区内的隧道监控、火灾报警等进行联动，实现对突发事件的综合管理，并且将原有的12122 电话系统迁移到新的通信中心[3]。
4.2 机房工程
为了满足高速公路监控需求，根据楼层分布，信息中心共分为4 层，分别为第1 层的电源进线室、第2 层的通信电源室、第3 层的信息中心监控机房和光电缆交接室以及第4 层的监控大厅。整个信息中心的用电负荷为一级，生活用电和系统用电分开，为了保障信息中心用电，在第1 层的电源进线室设置UPS，为指挥中心提供独立用电。根据信息中心的用电需求，配置相应容量的UPS，并且配置相应的电源电池柜和通信电池柜。
第3 层的信息中心监控机房和光电缆交接室也配置相应的配线柜，主要分为视频网、收费网、光综合、综合网布线总配线柜，以及备用柜。本层选择集中布线的方式，将不同网络的综合布线总配与其他网络连接，并且选择单模光缆接到机房通信机柜，以满足数据采集和传输的需求。综合布线系统共用接地系统，以保障接线用电安全，并且机房内的所有设备、光缆、接地装置和端接点均进行标识，打上标签，便于后期的管理和维护。
第4 层的监控大厅设置DLP 大屏和3 座综合控制台，综合控制台前面设置标准坐席，便于管理人员监控高速公路相关情况。在坐席第1 排设置领导指挥坐席，领导指挥坐席配备麦克风，便于领导进行调度指挥；
在第2 排设置监控员和信息员坐席，为了给用户提供服务，在每个坐席设置视频网终端、综合网终端和12122 座机；
在第3 排设置其他业务设备，包括服务区监控管理工作站、办公内网终端、可视化平台、收费系统查询终端、火灾报警工作站等，对其他工作站进行统一管理[4]。
4.3 视频会议系统
通过视频会议系统，可以与高速公路各级分公司进行沟通交流，并且对不同区域开展指挥调度。在视频会议系统中，设置大屏显示、扩声、会议发言等子系统，并且利用通信网络进行链接，以满足沟通交流、演练观摩、远程会议的需求。
4.4 高分可视化工作站
高分可视化工作站是具备超高分辨率的专业图形工作站，具有超强的计算力、图片解析力，并且能够与屏幕管理系统兼容，从而实现高速公路监控全面信息化管理。该工程中，将高分可视化技术引入高速公路监控系统，在设置高分辨率GIS 地图显示引擎软件的基础上，由信息中心对管辖路段信息进行综合管理。利用高分可视化技术，可以对高速公路地图进行放大、缩小处理，并且能够调节检测器、摄像机等，以及收集收费站、服务区及隧道等位置的信息；
如果高速公路路段发生意外，可以及时预警；
如果高速公路路算测流量超标，也可以进行告警，便于后续的调度管理。
在应对应急事件时，高速公路监控系统的高分可视化工作站可以结合不同子系统的数据，全面整合相关资源。高分可视化工作站可以在对事故信息进行精准定位的基础上，及时掌握相应信息，标注事故发生原因、地点、时间及具体情况，统计事故相关车辆信息，对周边交通进行调度管理，以免事故影响扩大化。面对车流量暴涨的节假日，高速公路监控系统的。高分可视化工作站能够统计道路交通信息，并且引导车辆，确保车辆通行顺畅，一旦车流量超标，会开启监控视频并且预警，便于后期调度管理[5]。
综上所述，高速公路监控系统是高速公路信息化的重要组成部分，能够保障高速公路正常运行。为了满足高速公路监控需求，需要充分发挥高分可视化技术，融合不同子系统，协调各方面数据，并且根据相应信息作出决策，提升应对应急事件、节假日的能力，提升高速公路管理水平。
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