高速公路收费系统与监控系统方案智能交通设计.docx
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高速公路收费系统与监控系统方案智能交通设计
交通工程学交通设计方案
设计名称：
高速公路收费系统与监控系统方案
专业名称：
计交
班级：
2014240204
姓名：
王进娟
学号：
201424020411
指导老师：
张长青
高速公路收费系统与监控系统方案
一、收费系统
高速公路收费系统是涉及到计算机技术、通信技术、电子技术、交通工程学、交通经济学,管理学等多个学科的边缘科学，计算机系统的软件和硬件技术是高速公路收费系统的基础部分，硬件部分包括收费系统设备、收费监控、紧急报警和有线对讲、交通监控等设施。
由于高速公路收费制式的不同，收费车道设备的差别。
开放式收费按车型一次性收费，不需要通行券，车道设备配置重点放在识别车型和准确收费上，并且每个收费车道的设备配置完全一样；封闭式收费需同时确认车型和行驶里程，因而要增加读、写通行券数据和控制信息的能力，设备配置重点为识别车型、读写信息和准确收费。
同时，在封闭式收费系统中，由于进出车道的流程不同，所配备的设备也不尽相同。
1、收费车道系统的组成：
由于高速公路收费制式的不同，收费车道设备的配置和功能有很大的差别。
人口车道负责对进入本站的车辆判别车型，将车辆信息和本站信息（包括车型、入口代码、结束一个班次。
车道代码、日期时间、收费员工号等）写入通行券中，然后放行车辆。
出口车道主要是检验车辆携带的通行券，校核车型并根据它们计算、收取通行费，打印收费票据，放行车辆。
车道计算机安装在收费亭内，由中心处理单元、扩展接口板、电源和机箱等组成。
由于现场的工作环境较差，中心处理单元必须采用工业级计算机。
车道计算机用配备CPU、内存以及硬盘外，需要配备各种接口扩展板。
车道计算机是收费车道的核心，其主要功能包括：
1、收集车道信息，并上传收费站服务器。
2、把各种控制信号发给车道控制器。
3、通过外接的收费员终端（键盘和显示器），
4、以人机对话方式完成收费全过程。
5、可保存一个时间段的信息，可降级使用，但不丢失数据。
6、具有设备状态自检功能。
车道计算机的主要技术指标包括工业级计算机的主频、内存、硬盘以及接口等。
2、收费中心构成
构成收费中心计算机系统一般采用双绞线星型开放网络结构，选用10M/100M以太局域网技术。
该系统主要由微型服务器（或小型机服务器）、交换机、客户机（管理计算机、多媒体计算机）、路由器、打印机、数据备份设备和USP电源等组成。
（网络拓扑图如下）
3、收费中心功能
①接收和下传联网收费系统运行参数（费率表、黑灰名单、同步时钟、系统设置参数等）；
②收集管辖区内每一收费站上传的数据与资料；
③处理收集到的数据与资料，形成各种统计报表和屏幕显示；
④上传有关数据和资料给收费结算中心；
⑤票证的管理；
⑤联网收费系统中操作、维修人员权限的管理；
⑥数据库、系统维护、网络管理等；
⑦数据、资料的存储与备份和安全保护；
⑧通行费的拆分（如果采用的话）。
4、收费监控系统的组成
收费监控系统也成为CCTV系统，即闭路监控系统，一般由四个基本部分构成，包括产生图像的摄像机、图像信号和控制信号的传输、系统的控制和图像显示设备。
（收费站）
4、收费监控系统的功能
①收费亭监视
②收费车道监视
③收费广场监视
④财务室及金库监视
⑤监控室监视
收费道路是整个地区公路运输网络的一个重要部分，随着科学技术的进步和交通需求的增加，越来越多的人们开始研究如何提高收费系统的运行效率、增加经营管理效益、减少车辆通行延误。
未来的收费系统应具有收费和交通管理的功能。
二、监控系统
高速公路视频监控系统一般分为收费监控和道路监控两部分。
收费监控系统主要是对收费站的车道、收费广场、收费亭的收费情况，对收费车道通过的车辆类型、收费员的操作过程以及收费过程中的突发事件和特殊事件进行观察和记录，实施有效的监督。
道路监控系统主要是对高速公路干线、互通立交、隧道等高速公路重点路段进行监视，掌握高速公路交通状况，及时发现交通阻塞路段、违章车辆，及时给予引导，保证高速公路的安全通畅。
目前高速公路项目中对视频信号的监控和管理自下而上可分为以下几层：
1.收费站
收费站各收费站需要对本地的视频信号进行监控。
各收费站所辖的摄像机信号全部引入本地视频监控系统，收费站对本地所有图像进行监控管理。
2.监控分中心
一条高速公路通常设置1个路段监控分中心，对某一路段进行监控和管理。
各收费站图像根据路段监控分中心要求选择几路上传，路段监控分中心对路段中各收费站上传的图像进行统一监控和管理。
3.监控中心
（有些省不设此级，三级结构直接传输到省监控中心）多条高速公路的统一管理通常根据地域划分为若干个片区来进行。
一个片区对某一区域内相临或相连的几条高速公路进行统一的监控和管理。
这几条高速公路的监控分中心根据片区监控中心的要求上传图像，片区监控中心对各路段监控分中心上传的图像进行统一监控和管理。
（监控分中心传输信号到中心系统
4、省中心
各省高速公路管理局（高速集团等）需要对省内所有的高速公路进行统一监控、管理和调度。
各片区监控中心将自己所辖区域内的视频信号选择上传到省中心，由省中心统一监控和管理。
1、收费站监控系统
收费站监控系统对公路收费站的重要部位和重点区域，如车道、收费亭、广场等，进行全天候24小时连续监视。
对摄像机进行合理的布点，过多既会增加工程投资，又会对日常活动带来负面的心理影响，过少则不能对公路收费站环境进行有效的见识，会出现死角。
距离收费站前50-100米的广场，放置一台高速智能球型摄象机。
主要目的是为了监视车辆来往的情况。
•在每条车道安装一台固定彩色摄像机，主要目的是为了监视车辆有没有进入收费站监测及收费，并能够拍清车辆的车牌号。
•在收费站的每个收费亭安装一台彩色半球摄像机，主要监视整个收费窗口的情况。
2、收费站监控系统的特点
采用现今比较先进的压缩格式，全实时显示及录像。
具有良好的人机操作界面且功能齐全，完全能满足用户的需要，有一定的灵活性、扩展性。
1.系统能自动地通过摄像机进行摄录，进行无终止监视。
系统平时的工作方式为各摄像机循环扫描全面监控，监控人员可以任意放大观看任意摄像机的画面。
每天不同的时段、星期几、每月的几日到几日，可以有不同的设置参数，即系统可以按时间划分不同的工作模式。
系统也可以实现无人值守。
2.通过调整摄像机，可以清楚地看到视场中的情况，分辨出进出车辆。
3.录入的图像数字化压缩存贮在计算机硬盘里，压缩比可用软件进行调整。
存贮的图像文件自动循环删除，硬盘中图像文件保留的时间取决于：
硬盘空间大小、图像分辨率、图像压缩比、扫描切换时间等，系统可以不间断循环工作。
还可以根据用户需要，加大硬盘以扩展存储周期，或增加其他外存设备。
4.系统可以随时方便、即时地检索、回放记录存贮的图像，如可按时间、地点（镜头）或图像文件进行检索和回放。
回放图像稳定、清晰，可反复读写，不存在传统监控系统中所存在的录像带的信号衰减和磨损问题。
5.系统利用计算机强大的图像处理功能，可对采集的图像进行处理，包括画面修改、编辑、调节、放大、缩小以及打印等等；也可以将图像保存为通用数据文件格式，用其他专业图像处理软件进行处理。
6.全数字智能监控系统有安全密码，没有权限的人员将不能对监控系统进行查询、设置系统、删除文件等操作。
系统一旦遇到意外断电时，可以自动恢复工作。
3、道路监控
目的是通过视频画面监视公路上车辆运行状况，检查任何违章、事故的发生，协助公路交通警察快速、直观对公路现场交通进行分析指挥和调度，以保证公路车辆正常有序的交通秩序。
道路监控的摄象机通常为高档、全天候摄象机。
具备较低的故障率和持续稳定的运行状态。
道路监控因范围大，在视频传输上通常采用光纤和波两种途径。
无论是光纤还是微波，终端的信号依然为模拟信号，所以视频矩阵是大型道路监控中不可缺少的设备。
利用矩阵的控制键盘可以方便的操作摄象机的旋转和变焦控制。
是最理想的控制设备之一。
系统还必须使用数字硬盘录像机，对监视画面进行长时间的记录保存。
（沿路设施）
4、站级视频传输方案
站级监控系统：
收费站或隧道监控室主要是完成对本地收费亭、收费车道、收费广场、或隧道的视频信号的采集、管理。
由于其传输距离较近，一般采用同轴电缆、数字光端机，完成从收费亭、收费车道、收费广场（隧道）到收费站（隧道监控室）的视频信号传输。
数字光端机可以将收费站、广场、收费亭的视频、音频、数据和以太网信号任意组合，在一根光纤上同时双向传输到收费站。
可支持多模或单模光纤传输。
5、站级到路段监控分中心视频传输方案
一条高速公路通常设置1个路段监控分中心对某一路段进行监控和管理，各收费站（隧道监控室）图像根据路段监控分中心要求选择几路上传，路段中心对路段中各收费站上传的图像进行统一监控和管理。
站级到路段监控中心的音视频及控制信号传输一般可采用VOX全数字音视频传输平台，VNX数字节点式光端机，多E1数字视频编解码器。
（E1系统将收费站信号传输到监控分中心图）
监控分中心到监控中心视频传输方案
从路段监控分中心到监控中心视频传输模式与从收费站（隧道监控室）到路段监控分中心视频传输模式基本相同，音视频及控制信号传输可采用VOX全数字音视频传输平台,多E1数字视频编解码器。
6、监控中心到省中心视频传输方案
由于省中心与区域监控中心之间一般采用2.5G的SDH通信系统，有充足的E1/2M信道，且省中心与区域监控中心之间距离较远，采用各种光端机设备价格都比较昂贵，实现起来也比较复杂。
同时客户需要的图像清晰度较高。
所以省中心与区域监控中心之间一般采用VEX-8多E1数字视频编解码器实现音视频及控制信号的传输。
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