高速公路智能监控系统的结构组成及应用特点分析

智慧交通是在交通领域中充分运用物联网、云计算、人工智能、自动控制、移动互联网等现代电子信息技术面向交通运输的服务系统，于2014年9月2日创立。该平台还提供交通管制、道路施工、突发事件、交通天气等信息发布，无论是开车出行还是公共交通出行，都能通过该平台获取相关信息。

一、高速公路行业概述

近年来，我国公路建设取得举世瞩目的成绩，以高速公路为骨架、国省干线公路为主体的全国干线公路网基本形成。高速公路监控系统作为高速公路机电系统的核心也取得了长足的发展。高速公路监控系统作为一种可视化管理手段，为运营管理者提供实时、准确、完整的交通量及路况等交通信息；在发生交通异常时，通过系统可以及时发现事故或受阻区域，实时联动发布相应的诱导和救援信息，避免二次事故，保证高速公路通行效率和通行安全。

现有的高速公路监控系统存在高清化智能化水平不足，信息采集覆盖不全，各子系统信息孤岛，联网程度低，区域协同能力不足，面向公众的出行服务程度不高等问题。以上问题严重制约了高速公路信息化水平的提升，制约了高速公路网运行监测与科学管理能力，也影响了高速公路突发事件应急处置能力和公共服务能力。

随着安防科技迅速发展，如何利用现有先进的科技手段，提升高速公路网运行监测与科学管理水平，提升国家干线公路网安全性能和服务质量，提高公路突发事件应急处置能力和公共服务能力，实现国家干线公路网“可视、可测、可控”的发展目标，以及提升为人民群众安全、畅通、便捷、绿色的公路出行服务等成为了新一代高速公路监控系统建设的主要目标。

二、高速公路解决方案介绍

截止2014年底，我国机动车保有量已达2.64亿辆，高速公路通车总里程已超过11.2万公里。据《国家公路网规划（2013年-2030年）》披露：到2030年，国家高速公路总里程将达到13.6万公里。

交通基础设施和运输装备规模总量不断扩大，使我国交通运输管理能力面临巨大挑战。利用信息化手段对已形成的资产进行充分利用和潜力挖掘，提高交通基础设施和运输装备运行效率，保障路网畅通，已经成为迫在眉睫的重要任务。

高速公路监控系统，以视频监控系统为基础，集道路事件检测系统、违章抓拍系统、路径识别系统、货车占道检测系统、牌识系统、环境监测系统、信息发布系统等多种高速公路专项场景监控系统为一体，实现运营所需数据的统一接入，有效将高速公路数据与视频业务相融合，实现业务的统一应用。

高速公路智能监控系统以VAR3S高清数字视频综合平台为核心，构建了从收费站、隧道管理站到路段监控中心到省级监控中心三级联网监控，为高速公路实时路网检测、联动指挥、事件快速处置打下坚实的技术基础。

三、智慧交通系统拓扑图

四、智慧交通方案特点

（1）全高清化

整个系统采用全高清技术，实现高清采、传、显、存储一体化全高清视频监控。不仅可以提供清晰图像细节，还能带给智能分析系统更多的数据来源。

（2）采集传输一体化

推出一系列适合高速公路监控环境特点的采集传输一体化高清智能摄像机（包括云台、球机、枪机）。该系列摄像机将高清摄像机技术、智能视频分析技术与光纤交换机的光传输技术完美融合。

采集传输一体化高清智能摄像机采用新型光纤接入网技术（光纤环网冗余自愈保护技术），可实现10MS光纤快速自愈恢复。与传统的方案相比，具有节省光纤资源、低成本、高带宽、高系统可靠性、高扩展性等突出优点。同时摄像机内置智能分析模块，与一般后端分析方案相比，由于视频无需传输到后端检测，也就不存在网络丢包、延时等对检测效果的制约，有力保证了视频检测的准确率。

（3）全天候大范围高清监控

根据不同的监控环境特点，可以提供红外、激光等相应补光技术的高清云台和高清球机产品，不仅可以满足24小时高清监控需求，还可满足中远距离高清监控需求。

（4）无缝兼容高清标清系统

系统不仅可以兼容高清IP视频系统、高清HD-SDI视频系统，还可以无缝兼容标清非压缩系统、标清数字系统；既是新建高清监控系统的理想解决方案，也是旧模拟视频监控系统高清化扩容改造的理想选择方案。

（5）系统架构优势

系统以VAR3S高清数字视频综合平台为核心，实现从收费站/隧道管理站到路段监控分中心。再到省级监控中心以及到每个桌面用户的完整视频联网监控网络。整个视频联网监控系统采用全光纤组网传输方式，支持光纤星型、链型、自愈环网型组网，极大的保障了视频传输的安全性、稳定性以及经济性。

采集传输一体化高清摄像机的应用，节省了传输设备，不需要信号电缆，也无需信号防雷，简化了中间设备，最大限度地提高了前端系统的可靠性和稳定性。

VAR3S高清数字视频综合平台作为中心端视频监控系统的核心设备，集高清数字视频光纤传输工业交换机网络、高清数字视频矩阵、高清数字视频大屏控制、万兆以太网交换、多级视频联网等功能于一体，设备集成度高，稳定可靠，安装维护工作量少。

（6）多系统综合管理

系统以视频监控系统为基础，集道路事件检测系统、环境监测系统、信息发布系统等多种高速应用为一体，有效将高速公路数据与视频业务相融合，实现业务的统一应用。

五、高速公路行业各子系统介绍

（1）收费站监控系统介绍

收费站监控系统包括视频监控系统（车道监控、收费亭监控、收费广场监控、站内监控）和出入口牌识系统。

收费车道采用一体化高清牌识单元，用于监控通过的车辆和收费员的对应操作过程以及车牌抓拍识别；收费亭采用高清半球用于监视收费员的操作；收费广场采用高清球机，用于监视收费广场范围发生的交通堵塞状况及其它异常状况。

以上摄像机通过网线接入千兆环网远端工业交换机接入设备，多条车道的千兆环网远端接入设备通过光纤，以光纤冗余环网方式接入收费站的高清数字视频综合平台内。收费亭内监听，报警信号直接接入亭内高清半球的音频口及报警接口，以完成视音频同步编码，报警联动等功能。财务室、监控室等站内监控采用高清半球，直接通过网线接到高清数字视频综合平台内。

收费站端以高清数字视频综合平台（VAR3S）作为核心设备，并配置IPSAN、报警主机、视频工作站、电视墙、拼接屏等设备组成收费站端监控系统。实现收费站视频接入、矩阵控制、存储、报警联动、上墙显示、联网上传等功能。

（2）隧道监控系统介绍

隧道监控系统包括视频监控系统（洞内监控、洞口监控、横洞/停车带监控、变电所监控）和视频事件自动检测系统。

隧道内普通点位采用高清采集传输一体化枪机，用于监控隧道内交通运行情况；根据建设要求，在一些特殊点位采用高清采集传输一体化智能枪机，用于隧道内交通参数的检测及各种交通事件、事故的自动检测；隧道洞口采用高清采集传输一体化云台/球机，用于全方位监控隧道洞口交通运行情况和周围环境；隧道横洞/停车带采用高清采集传输一体化云台/球机，用于全方位监控横洞/停车带交通运行情况。

隧道监控采用中威采集传输一体化系列摄像机，机身内嵌传输模块，通过摄像机自身光接口以光纤环网方式接入隧道管理站的高清数字视频综合平台内。

隧道管理站端以高清数字视频综合平台（VAR3S）作为核心设备，并配置IPSAN、视频管理服务器、视频事件检测服务器、视频工作站、电视墙、拼接屏等设备组成隧道管理站级监控系统。实现隧道视频接入、矩阵控制、存储、大屏控制、联网上传、视频事件检测、与其他子系统（火灾、紧急电话、视频检测子系统）联动等功能。

a、视频事件自动检测功能：视频事件自动检测系统是利用高清采集传输一体化智能枪机，通过对视频图像的处理分析，在图像的覆盖范围内，能够进行交通参数的检测及各种交通事件、事故的自动检测，并且系统能够实时地快速自动报警和录像。

b、实时交通测量：包括交通流量，平均车速，占有率、车间距、排队长度等。

c、交通事件检测：包括车辆事故、车辆停驶、交通拥堵、车辆慢行、行人、车辆逆行、遗弃物、烟和火灾检测等。

（3）外场监控系统

外场监控系统包括视频监控系统（互通区监控、路面监控、服务区监控）、大货车占道检测系统、违章抓拍系统、多路径识别系统和视频事件自动检测系统等。

互通区、路面、服务区视频监控采用高清采集传输一体化云台/球机（红外/激光系列），用于全方位实时观测互通区、道路沿线、服务区的交通流、路况以及运行秩序；在一些特殊点位采用高清采集传输一体化智能枪机，用于路面交通参数的检测及各种交通事件、事故的自动检测。

高清采集传输一体化云台/球机和高清采集传输一体化智能枪机，机身内嵌传输模块，通过摄像机自身光接口以光纤环网方式接入路段监控分中心的高清数字视频综合平台内。外场智能应用系统、可变情报板、微波车检、气象监测等设备通过千兆环网远端接入设备与采集传输一体化云台/球机混合光纤组网方式接入到路段监控分中心局域网内。路段监控分中心端以高清数字视频综合平台（VAR3S）作为核心设备，并配置IPSAN、视频管理服务器、智能应用服务器、视频工作站、电视墙、拼接屏等设备组成路段分中心级监控系统。实现全路段视频和数据接入、矩阵控制、存储、上墙显示、联网上传、多种智能应用等功能。

（4）中心级监控系统

监控中心是整个监控系统的中心节点，完成所有监控数据的汇聚、处理、分析、发布。一个统一的联网的监控中心，可以充分发挥交通监控的全局路径诱导、联网调度、突发事件时统一调度等功能，最大发挥高速公路网的通行能力和通行效率。

a、路段监控分中心

路段监控分中心由VAR3S高清数字视频综合平台、IP-SAN存储设备、视频管理服务器、视频流媒体服务器、智能应用服务器、电视墙、拼接屏等设备构成。负责接收全路段各收费站、隧道、外场上传的视频、数据信息，同时向省级监控中心上传有关信息并接收省级监控中心发布的各种控制命令和系统参数信息。

b、省级监控中心

省级监控中心由VAR3S高清数字视频综合平台、视频管理服务器、视频流媒体服务器、GIS服务器、拼接屏等设备构成。负责接收各个路段分中心上传的视频、数据，实现全省高速交通状况的监视、数据汇聚，协调路段分中心之间的管理和应急处理工作，在突发事件状态下，下发处置指令。

六、业务子系统功能模块介绍

（1）车牌自动识别业务子系统

车牌自动识别系统对收费站出入口的汽车牌照进行自动识别对比，可以有效防止倒卡、换卡造成的通行费流失，同时减少汽车在收费站的通行时间，提升收费管理系统技术含量和服务质量。

（2）大货车违法占道检测业务子系统

大货车占道检测系统对高速路上大货车违法占用快车道的行为自动检测并抓拍，同时完成车牌的识别及数据上传，为后期的处罚教育提供依据。

（3）检测取证流程业务子系统

在三个位置均检测到车辆行驶在快车道上且慢车道上没有干扰车辆的情况，可判断车辆存在长时间占用快车道的行为，再通过先进的车型识别判断该车辆是否为大货车。

（4）违章检测业务子系统

违章检测抓拍系统可以实现对停车、逆行（倒车）等违法车辆自动跟踪，对违法过程进行记录，并自动识别车牌，为后期的处罚教育提供完整的证据链。

（5）多义性路径识别业务子系统

路径识别系统利用车辆牌照识别技术建设标识点，同时复用收费站牌识系统，解决路径识别问题，建立基于车辆牌照识别技术的多义性路径识别系统，实现网内行驶车辆路径的识别，对多义性路径车辆的通行费进行精确拆分。

（6）视频事件检测业务子系统

高速公路事件检测系统对违章停车、拥堵、逆行、行人、抛洒物等各类交通异常事件进行检测，并将报警上传到监控中心。同时可以对车道流量、车道平均车速、排队长度、车头时距等交通数据的检测采集分析，为交通规划和指挥调度提供数据支持。

（7）冲卡逃费检测业务子系统

高速公路收费站防闯卡系统实现冲卡车辆的全景图像抓怕，通过车牌识别、车型识别、人脸识别技术进行冲卡车辆和驾驶员的辨别。从而实现形成冲卡车的抓拍图像、冲卡视频、冲卡车牌、司机特征为一体的证据链，达到事前预警、事后稽查的目标。

（8）车载视频监控与移动互联网业务子系统

车载系统是基于无线传输网络，实现前端视音频信息、GPS信息和报警信息通过无线网络传输到后台中心，同时融合移动互联网方面各种应用，既能提供车载视频本地监控和录像，利用车载无线网络把车辆监控视频优先传输到移动视频监控中心平台，又能利用车载无线网络提供乘客共享WiFi上网、浏览本地资源、广告分发等功能，广泛应用于公交、长运、校车、物流和出租车等行业。

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