摘要：作为高速公路重要组成部分的机电监控系统近年来有了较大的发展。本文主要对高速公路机电监控系统的设计和应用进行了比较全面和系统的探索分析，其理论意义和应用价值旨在为以后的设计提供有益参考。
关键词：高速公路；机电监控系统；设计；应用
一、前言：
作为当代社会不可或缺的建设工程之一的高速公路具有高速、高效、安全和舒适的功能。但在气象环境的复杂多变和交通流本身随机性影响下，我国部分高速公路在使用中仍存在如交通拥挤、污染以及安全等问题。因此若想顺利实现高速公路的高速和舒适优势，必须具备完善的系统支持部分，而机电监控系统就是这样一个系统。作为高速公路交通工程建设中的重要环节的机电监控系统主要是利用计算机技术和电子传感技术等高新技术的结合来及时监测和检查拥堵情况，在控制和平衡交通流量和道路通行能力的基础上保障高速公路的安全稳定运行。而随着社会发展和科学技术的进步，更多的新设备和新技术被应用到机电监控系统中，并推动着高速公路事业的发展[1]。
二、高速公路机电监控系统的设计
2.1设计目的
高速公路机电监控系统设计是实现对信息采集、传输、控制、发布等一系列活动，整体来讲其目标分几个方面：首先其设计要满足高速公路视频图像监控的需求（包括实时监控和后续查询、检索和调查取证的需求），要满足区域监控中心、路段监控中心和收费站三级传输网络的需求，要实现分级调度要求；其次要实现对高速公路的控制协调等交通管理功能，包括检测交通流分布情况、强化交通流的监控诱导、平滑主线交通流、收集道路运营及车辆运行信息、采集和分析道路交通状况并及时调控和提升突发事件处理速度等。最后是要满足内部语音通信和数据传输的需求，通过在各监控点配置控制台（话筒、广播）来协调控制进而实现全范围内的语音广播通话[2]。
2.2设计原则
高速公路机电监控系统设计要在遵循高速公路总体规划的基础上满足经济、实用和安全、易操作的要求，因此其设计应遵循以下几项原则：①系统协调、统筹规划。在通盘考虑整体效果的基础上来统筹规划高速公路监控系统，使其网络传输速度频率、视频图像质量不仅满足当前需要，也要满足高一级要求，还要满足不同部门的要求。系统设计要避免重复和矛盾设置，充分发挥功能和效益的结合；系统设计要协调配合其他系统，将交通设施最大整体效益发挥出来。②先进实用、安全可靠。首先是在使用成熟技术和可靠设备的基础上提高系统安全性，降低实施难度，进而保证系统顺利运行；其次是要在考虑未来技术和方案发展趋势的基础上留有一定余量，使之能融合未来发展。最后是通过综合国内外高速监控系统发展成果，选用高技术含量的设备从而在节约资金基础上实现最高性价比。③可扩充，易操作。不管是系统的软件还是硬件，在设计时都要考虑具有标准性、兼容性、开放性和良好的可扩展性，以减少未来扩展的障碍，便于系统升级与扩充；系统设计还需考虑易操作性原则，简化操作使之便于维护管理，使设计更人性化。
2.3设计功能结构
高速公路机电监控系统功能结构主要分为几方面：
（1）服务器：作为监控系统核心结构的数据库除了有数据存储和管理功能外，还有数据处理、打印管理和提供网络共享服务等功能，主要负责客户机数据请求的响应和处理、现场监控信息数据库的建立和各种数据和操作命令等的存放等。
（2）视频监控：主要是对视频切换矩阵主机、大屏幕投影仪的各项功能进行操作和管理，实现对视频图像的切换，对外场及隧道摄像机的镜头、云台的实时控制，对报警及其他相关图像的录像、保存、调度等。
（3）广播：其通过监控中心的广播控制机器和监控点的喇叭等广播元件共同实现。在监控中心可对有线广播系统的工作状态进行监视，故障可通过告警方式及时通知和显示。在现场控制计算机和隧道管理计算机间提供有线广播的备用音频通道。
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（4）路段通信：通过对数据信息采集、识别、信息分类、处理、存储、指令发布等进行管理，实现其相应通信功能（包括对交通流信息、收费计算机数据信息、各种外场设备工作反馈信息、通信故障等信息的采集，多串口数据通信，故障报警，设置参数以及缓存数据，下发指令等功能）。
（5）图形处理：是通过图形和数字结合方式直观显示采集分析的数据、外场和隧道内设备布设、设施位置、检测参数等高速公路交通状况，包括大屏幕显示屏（显示动态图形及统计信息、监控外场和隧道摄像机图像及收费站上传图像等）和地板图（包括动态显示和固定显示）等方式。
（6）路段监控：主要是对服务器提供的数据分析处理后形成控制策略和控制方案，并自动或手动形成控制命令进行控制。路段外场监控模块包括路段交通控制、路段外场信息动态显示、监控参数设置和路段线路及外场设备图形的显示控制等功能。
（7）隧道监控：主要用于管理隧道数据、采集隧道设备数据并进行计算，具体包括隧道状态信息的动态显示，相关隧道信息的采集，隧道交通、通风、照明、消防等的控制，以及对隧道火灾事故的处理等方面的功能。
（8）信息管理：主要负责以报表或图形方式显示分析和输入的数据并进行打印及查询，如数据处理、数据维护、统计打印及查询打印等。
三、应用
3.1路面机电监控系统的应用
当前，全程监控与路网结合是我国高速公路普遍运用的监控系统实现方式。路面监控系统的主要应用是监视高速公路干线从而掌握高速交通状况。因其直观性和准确性的优点，路面监控系统在帮助交管人员在拥挤路段的疏导、故障车辆的及时发现和交通事故的及时处理都发挥着重要的作用。近年来由于高速公路规模的扩大发展，路网结构区域化发展也成为主流，在这种背景下，应结合信息化和智能化技术来保证对道路状况的实时监控，提供更准确和及时的信息给管理人员，提升高速公路管理效率。
3.2隧道桥梁中的机电监控系统应用
近年我国交通量有较大增长，隧道和特大桥梁的密度也在不断增加，隧道和桥梁的高危险性加之驾驶人员的安全意识缺乏易引发事故，而机电监控系统对隧道和特大桥梁的监控能有效提高高速公路交通安全。其中隧道监控主要包括隧道交通检测和诱导控制、隧道内的照明、通风控制、紧急通道以及火灾预测系统等。而特大桥梁监控则主要包括桥梁结构检测、车辆动态称重系统、视频车辆检测系统、景观照明监控及水域安全通航系统监控等方面。
3.3收费站机电监控系统的应用
为配合管理高速公路，收费站监控系统除了对收费情况进行实时的监控外，还需要监看过往的长途车辆在进出收费站前后的情况，并监察违章车辆情况（如对酒驾、疲劳驾驶等情况的监管），为管理人员提供即时的数据和信息，使管理人员能够随时掌握收费站的运行情况，提升高速公路管理效率。
3.4机电监控系统智能化应用深入
机电监控系统应用的广泛，监控系统的应用也越来越向智能化发展：①实现违章行测检测分析。监控系统的前端摄像机除了能自动对违章车辆检测、判断、抓拍存储外，还能进行违章车辆的定位和自动跟踪、自动识别。②远程维护和升级。对监控设备故障的排除和维护可通过视频监控平台远程操作，不仅降低故障发生概率，还能节省人工时间和资金，提高管理效率。③互联共享。高速公路机电监控系统通过内部安全设施联动、外部公安部门报警联动等方式来规范管理数据，实现各部门的信息数据交换，从而实现信息互联共享，改善高速公路管理工作。
四、结语：
高速公路工程建设上已具有一定规模，而机电监控系统作为其重要部分也得到了广泛应用。在以后高速公路建设同时也要积极研究机电监控系统，在综合考虑实际情况基础上建设科学的高速公路监控系统，推进高速公路快速发展。
参考文献：
[1]陈任姝. 于高速公路机电工程的监控系统的探讨[J]. 科技资讯，2013，6：21.
[2]李宏郑. 高速公路监控系统设计与应用 [D]. 长安大学，2009.
论文作者:陈署鑫
论文发表刊物:《基层建设》2017年第12期
论文发表时间:2017/8/24
标签：监控系统论文; 高速公路论文; 机电论文; 隧道论文; 外场论文; 数据论文; 系统论文; 《基层建设》2017年第12期论文;