高速公路建设方案Word文档格式.docx
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●原系统兼容性低,以网络高清为代表的新产品难以应用
高速公路监控系统通过近10多年的建设,多数已基本建成了以模拟视频矩阵、数字非压缩光矩阵平台及H.264标清视频编解码器为核心的监控体系。
但随着以高清视频网络摄像机、高清视频网络录像机为代表的高清晰度视频监控设备的规模化应用,原有的视频监控系统改造、兼容网络监控迫在眉睫。
同时,如何基于不同生产厂商的数字化高清视频监控设备,在统一的平台下建立新的同时兼容数字高清、标清视频监控设备的联网管理系统也是一个迫切要解决的问题。
●信息孤岛现象严重,联网程度较低
由于高速公路监控系统所包含的容〔收费监控、气象监测、全程监控、交通事件、信息发布等,往往是分阶段建设,所以形成了各个子系统"
各自为政"
的现象,没有实现集中监控、系统协同作战程度较低。
另外,部分省域的高速公路由于投资主体的差异,各个路段的建设模式、软件平台不尽相同。
造成了监控系统没有联网、区域协同性较低。
●面向公众的出行服务程度不高
伴随着全国高速公路的建设热潮,监控系统作为机电建设中不可或缺的一部分,在高速公路运营管理中也发挥着越来越大的作用。
但是,如何更好的利用这些监控资源为公众提供便捷、优质的增值服务,最大限度的发挥它的价值,这方面还有所欠缺。
系统简介
针对高速公路监控系统的上述现状和问题,本文设计了一套[高速公路综合监控系统]。
1.4总体框架
[高速公路综合监控系统]系统架构如图所示：
[高速公路综合监控系统]从监控容上,包含了视频图像监控、交通事件检测、气象环境监测、交通调查等容。
从业务应用上,以综合监控平台为依托,实现了实时路况监测与记录、交通流量控制、交通态势评估、交通信息发布四大业务应用。
其中：
实时路况监测与记录包含：
道路实时流量的监测、道路气象环境的监测以及道路异常事件和报警；
交通流量控制包含：
入口控制、互通立交的分流控制、特殊天气/施工保养的分道控制等；
交通态势评估包含：
流量态势和预测、道路养护分析、节假日/重大事件的预案管理等；
交通信息发布主要指面向公众服务的：
基础信息服务、路况信息服务、路径信息服务、安全驾驶提醒等。
1.5系统结构
[高速公路综合监控系统]由高速公路省级监控中心、路段监控分中心、基础监控单元三级管理架构构成。
以[路段监控分中心]为主要监控组织,收费站、隧道管理站、桥梁管理站辅助监控。
高速公路省级监控中心建议设置在高速公路管路局或相应的职能部门。
此中心除负责省域的高速公路监控外,还实现与上级单位〔部或省级路网监控中心、其他部门〔如高速交警指挥中心的互联互通。
路段监控分中心应根据路段建设情况、投资主体、运营管理模式,结合路段实际道路交通特点和长度设置。
基础监控单元包括隧道管理站<
无人值守隧道管理站和有人值守隧道管理站>
、桥梁管理站、部分收费站、其他监控外场设施等。
系统拓补图如图所示：
大型收费站、且管理资源配备齐全的,可考虑设置收费站监控中心〔即收费站A型；
一般收费站设置无人值守的机房〔即收费站B型,站长室通过平台客户端实时监控本站视频。
同一条道路,建议采用同一种监控模式。
隧道、桥梁,根据长度、等级设置相应的管理站。
1.6系统设计原则和标准
1.6.1设计原则
以保安全、促畅通为出发点,紧紧围绕高速公路运营管理业务与出行服务业务,并在秉持下述原则的基础上,进行系统设计。
●先进性
系统的设计应该具有技术先进性,所采用的理念、技术应当是业领先的,并能代表未来的发展方向。
●稳定性
监控系统是一个系统牵涉面多、运行环境恶劣、不间断使用的复杂系统。
系统设计时要统筹考虑所用设备和控制系统,符合当前技术和运营管理部门的工作发展方向,同时系统选用成熟的技术,减少系统的技术风险。
●集成化
一方面系统高度集成可以有效减少系统故障点；
另一方面系统集成可以有效实现信息共享。
以适应高速公路视频监控系统的业务发展要求。
●可拓展性
不同客户的诉不同的,这就要求我们的核心架构具有足够的灵活性,具有良好的分层、模块化设计。
针对不同的应用场景可以实现灵活、快速的定制,及时响应客户需求。
系统应采用灵活、开放的模块化设计,赋予结构上极大的灵活性,为系统扩展、升级及可预见的管理模式的改变留有余地。
●易用性与易维护性
系统从实战出发,围绕当前运营管理部门的核心诉求进行设计,采用简洁、友好的人机界面,具有多媒体化操作设计,在出现系统故障时,能够简便快捷的进行处理。
前端设备支持远程升级和远程故障排除功能,维护便捷,降低系统运维管理成本。
使用稳定易用的硬件和软件,即降低了对管理人员进行专业知识的培训费用,也节省了日常频繁地维护费用。
1.6.2设计标准
[高速公路综合监控系统]参考下述标准设计：
[1]《中华人民国道路交通安全法》
[2]《中华人民国道路交通安全法实施条例》
[3]《高速公路监控技术要求》
[4]《高速公路通信技术要求》
[5]《路网运行监测与服务暂行技术要求》
[6]《GB/T28059-2011公路网图像信息管理系统平台互联技术规》
[7]《全国道路交通管理系统数据交换格式》
[8]《预防道路交通事故"
五整顿"
三加强"
实施意见》
[9]《道路交通标志和标线》〔GB5768-2009
[10]《建筑物防雷设计规》〔GB50057-2010
[11]《民用闭路电视系统工程技术规》〔GB50198－2011
[12]《中华人民国行政区划代码》〔GB/T2260-2007
[13]《高速公路隧道监控系统模式》〔GB/T18567-2001
[14]《安全防监控数字视音频编解码技术要求》〔GB/T25724
[15]《公路网图像信息管理系统平台互联技术规》<
GB/T28059-2011>
[16]《机动车登记信息代码》〔GA24-2005
[17]《中华人民国机动车号牌》〔GA36-2007
[18]《LED道路交通诱导可变信息标志》<
GA/T484-2010>
[19]《车载式道路交通显示屏》〔GA/T742-2007
[20]《机动车号牌图像自动识别技术规》〔GA/T833—2009
[21]《公路交通标志板技术条件》〔JT/T279-2004
[22]《LED车道控制标志》〔JT/T597-2004
[23]《ATMS智能交通管理平台软件集成接口规集》〔EIISA2.0
[24]《公路交通气象观测站网建设暂行技术要求》〔2012
[25]《高速公路LED可变限速标志》〔GB23826-2009
[26]《道路交通信息显示设备设置规》〔GA/T993-2012
[27]《GB24726-2009-T交通信息采集视频车辆检测器》
[28]《GB/T28789-2012视频交通事件检测器》
基础监控单元设计
[基础监控单元]的建设是高速公路综合监控系统建设的外场核心,是实现高速公路监控功能的主要载体之一。
基础监控单元的建设成功与否,直接影响了高速公路综合监控系统的建设成效。
从系统和产品的角度,可以把基础监控单元分为以下6类：
视频监控类：
以视频图像为监控手段的、以可视化管理为目标的基础监控单元；
事件检测类：
以道路交通事件为主要监控目标的基础监控单元；
动环检测类：
以道路环境〔如气象、积水、积雪为主要监控目标的基础监控单元；
交通调查类：
以道路交通量调查〔流量、车型分布等为主要监控目标的基础监控单元；
信息发布类：
面向公众出行服务和道路管理的信息发布载体;
综合监控类：
指隧道管理站、桥梁管理站等针对特定场景专设的监控单元,其监控手段、监控目标一般均具有多样性。
1.7[视频监控类]基础监控单元建设
[视频监控类]基础监控单元建设包含：
收费站视频监控系统建设、服务区视频监控系统建设、沿线视频监控系统建设。
1.7.1收费站视频监控系统建设
1.7.1.1收费站监控业务描述
高速公路收费站视频监控系统,是收费机电系统的重要组成部分,在实际的运管管理中,视频数据需纳入综合监控系统中进行统一监控。
其监控场景包括：
●监控职责及场景特性
收费广场：
监控收费广场整体情况；
大场景,光线变化强烈,部分区域夜间照度低,非固定式监控,需支持变倍；
收费车道：
监控车辆通行状况、车辆收费情况；
小场景,固定式监控,夜间有照明,监控主体〔汽车夜间有车灯强光；
收费亭：
监控收费员收费情况、服务情况；
小场景,固定式监控,夜间有照明；
站监控：
站安保监控,固定场景,室环境。
收费站监控系统等级
1.7.1.2收费站视频监控系统结构
按照交通运输部《收费公路联网收费技术要求》中的规定,大型收费站、与监控中心距离较远、且管理资源配备齐全的,可考虑设置收费站监控中心；
不具备此条件的设置无人值守的机房,站长室通过平台客户端实时监控本站视频。
结合上述要求,以及收费监控的业务特性,我们可提供两种建设模式。
1.7.1.3收费站视频监控系统功能
●[看]实时预览
收费车道的模拟视频,经过车道控制器中的字符叠加器和视频分配器后,一路进入收费主机,供收费员预览；
另一路经编码器编码后传至后端中心。
广场等外场的网络码流,经硬盘录像机、解码器后在监控中心显示设备上预览。
●[查]录像检索
●[控]前端控制
1.7.1.4收费站视频监控系统核心设备
●车道摄像机
鉴于收费车道监控小场景、固定式监控、夜间有照明、监控主体〔汽车夜间有车灯强光等业务特性,本方案采用[模拟监控枪机DS-TU2CC1004]
核心性能参数：
700线/强光抑制/ICR。
●收费亭摄像机
鉴于收费亭监控小场景、固定式壁挂、夜间有照明等业务特性,本方案采用[模拟半球DS-TU2CC1008]
700线/宽动态/2.8-12mm/ICR。
●广场球机
鉴于收费广场大场景、光线变化强烈、部分区域夜间照度低、非固定场景监控等业务特性,本方案采用[高清网络红外球DS-TU2DF1001]
200万1080p实时/30倍变焦/红外150米/ICR。
●站摄像机
鉴于站安保监控固定场景、室环境等业务特性,本方案采用[红外网络半球DS-TU2CD1059]
25fps<
1920×
1080>
/红外30米/2.8-12mm/ICR/支持音频和报警。
1.7.2服务区视频监控系统建设
1.7.2.1服务区监控场景及业务
服务区是高速公路的重要组成部分,它为高速公路全封闭、高速行车提供保障。
随着社会经济的发展和人民生活水平的提高,服务区的功能面也不断更新,目前,服务区的职能围已经不再仅仅是为行车提供物质供应服务和为旅客及驾驶人员提供生活服务,而是已经发展为提供一体化多功能服务的综合服务体系。
在这种背景下,传统的服务区外包后对服务区情况"
不管不问"
的方法将不利于高速公路的整体安全防。
服务区的视频监控系统需纳入高速公路综合监控系统中进行统一监控。
需要纳入统一监控的重点监控场景有：
1.7.2.2服务区视频监控系统结构
如图所示,服务区入口、服务区停车广场、服务区出口等高速公路运营、管理单位建设的视频监控点位,直接接入路段监控分中心。
在服务区不设置存储设备和监控中心。
1.7.2.3服务区视频监控系统功能
●[看]视频预览
1.7.2.4服务区视频监控系统核心设备
●服务区出入口
鉴于服务区出入口有固定车道、监控主体为车辆、夜间无照明等业务特性,本方案采用[枪机DS-TU2CD1070]
性能参数：
1080P实时/超宽动态/强光抑制/ICR。
●服务区停车广场
鉴于服务区停车广场监控场景大、非固定场景监控、夜间部分区域照度低等业务特性,本方案采用[球机DS-TU2DF1001]
1.7.3沿线视频监控系统建设
为了充分发挥高速公路"
高速、安全、舒适、高效"
的功能特性,监控辖区行车状况,及时了解行车状况。
除收费站、服务区及其他构造物监控之外,沿线全程监控也是必不可少的。
根据交通运输部《高速公路监控技术要求》中的规定,沿线监控可按3个等级实施。
服务水平
国家高速公路网
省级及以下高速公路网
四车道
六车道
八车道
一级
A2
A1
A1
二级
A3
三级
四级
其中A1为●；
A2为●＊；
A3为●＊＊。
1.7.3.1沿线视频监控场景
沿线视频监控系统的监控场景主要包括：
在事故多发地段、互通分流处、辖区交界处设置视频监控点位,普通路段监控根据高速公路服务等级设置,建议每1km-2km设置一处。
1.7.3.2沿线视频监控系统结构
沿线视频监控系统结构如图所示：
沿线视频监控摄像机直接接入路段监控分中心,进行统一监控。
附近收费站监控室可通过路段监控分中心进行视频预览。
1.7.3.3沿线视频监控系统功能
1.7.3.4沿线视频监控系统核心设备
●事故多发地段、互通分流处
鉴于事故多发地段、互通分流处大场景、非固定式监控、夜间无环境照明等场景特性,本方案选用[网络高清红外球DS-2DF7A86-A/I5]
200万1080p实时/30倍变焦/ICR/I3支持300米激光红外/I5支持500米激光红外
●辖区交界处、普通路段监控
鉴于辖区交界处、普通路段大场景、超远距离、非固定式监控、夜间无环境照明等场景特性,本方案选用[一体式云台枪DS-TU2ZCN1001]
200万像素一体化网络高清激光云台摄像机,30倍网络一体机,8w激光灯。
1.8[交通事件类]基础监控单元建设
随着高速公路里程的发展,前端的监控摄像机也越来越多,运营管理部门借助传统的人工监视、巡逻车等方式采集高速公路的运行状况,已越来越困难。
●人工监视判断效率低
通常高速公路上安装有很多视频监控设备,依靠人工盯看监控画面方式发现高速公路上的交通事件,如果一个人需要监视的视频画面太多,就会远远超出人的接受能力,会导致实际监控效果降低。
实验结果表明,在盯着视频画面仅仅22分钟之后,人眼将对视频画面里95%以上的活动信息视而不见。
因而,监视这些摄像机也为我们带来了挑战,由于人类本身的弱点,实时、有效地监视和发现突发或有威胁的事件警报的能力受到极削弱。
●巡逻车存在巡逻空当
高速公路的巡逻车经常是按预订线路进行巡逻,存在巡逻空当,而各种交通事件的发生存在不确定性和即时性,经常会出现巡逻车与各种交通事件擦肩而过现象,减少了及时发现事故隐患的可能。
鉴于以上情况,合理安装交通事件视频检测系统,实现对各种交通事件的自动检测、自动报警、实时显示,做到"
早发现、早处理"
越来越有必要。
1.8.1交通事件检测点位选择
1.8.1.1点位选择
高速公路入口后、出口前、分流点、事故多发点段、交通易拥堵路段、服务区出口和入口应设置一处,隧道视情况设置。
1.8.1.2外场架设
●高度
检测摄像机的安装高度H与检测围L有直接的关系,一般情况下：
L=15*H。
为保障检测场景,建议摄像机安装高度在8m以上,如8m、10m和12m。
注：
隧道受限于隧道高度,一般架设高度：
3-5米,建议检测汽车尾部。
●角度
一般有路测安装和道路正上方安装,道路路正上方安装方式一般采用L杆或者龙门架安装。
侧重于交通事件检测的点位可采用路侧安装方式,也可在中央绿化带安装；
侧重于交通参数采集的点位可采用道路正上方安装方式。
画面中的道路方向与垂直方向夹角应当小于45度,角度越小越好。
1.8.2交通事件检测系统结构
系统主要由前端采集单元、事件检测单元组成。
前端视频采集单元可以新建摄像机,也可复用视频监控子系统中的摄像机。
交通事件及参数检测单元是子系统的核心单元,部装载交通事件检测模块和交通参数检测模块。
既可前置室外使用,也可后置于中心机房。
单台主机支持多路接入,支持4路1080P码流同时进行检测分析。
1.8.3交通事件检测系统信息流向
1.8.4交通事件检测系统主要功能
1.8.4.1实时监控功能
系统在进行事件检测的同时,可以输出监控码流,中心可实时调阅高清视频图像。
1.8.4.2行人、抛撒物检测
功能描述：
对监控视场的抛撒物、行人自动检测并报警；
检测区域、停留时间、布防时间由用户指定；
最小检测物为10*10像素。
1.8.4.3机动车逆行检测
对逆行行为、倒车行为进行自动检测并报警；
检测区域、正常方向、布防时间由用户自定义。
1.8.4.4机动车违停检测
对监控视场内违章停靠的车辆进行自动检测并报警；
检测区域、如布防时间段、车辆停留报警触发时间由用户自定。
1.8.4.5交通拥堵检测
自动检测高速道路上车辆拥堵事件并报警；
检测区域、布防时间由用户自定义。
1.8.4.6隧道烟雾检测
能够实时监测到隧道内烟雾的发生；
视频分析检测,无需其他外围设备,无需单独报警系统。
1.8.4.7交通数据采集
交通数据
描述
车流量
车道通过的车辆数目
车道速度
车道车辆的平均速度,以千米／小时表示
车头时距
同一车道前后两辆车通过同一地点的时间差,以秒表示
车头间距
同一车道前后两辆车的之间的距离,以米表示；
车道时间占有率
车辆通过时间的累积值与观测总时间的比值,以百分比表示
车辆排队长度
车辆发生拥堵时的车辆实际排队长度信息
1.8.4.8交通事件报警功能
交通事件检测器对视频信息进行实时智能分析,在检测到交通事件后,即以[图片+视频]的方式向中心报警,供指挥调度人员关注路面状况,从而及时做出指挥调度。
1.8.5交通事件检测系统核心设备
●视频分析记录仪
嵌入式高性能视频分析服务器,性能参数如下表。
项目
参数
处理器
高性能Davinci™数字媒体处理器；
存
1GB；
Flash
512MB；
硬盘
部最多可接4个3.5"
SATA硬盘或者4个2.5"
SATA硬盘<
若装2.5"
硬盘需配支架>
。
网络接口
置独立的8口100M以太网接口及2个1000M网络接口,1个可光电转换网络接口；
报警接口
报警接口：
4路报警输入；
4路报警输出；
其他接口
2个RS232接口,4个RS485接口,2个USB2.0接口,1路音频输入接口,1路音频输出接口,1个eSATA接口,1个VGA接口,4个标清BNC模拟输入接口；
操作系统
嵌入式Linux；
操作界面
WEB；
处理性能
支持对接入码流进行交通事件分析、交通参数分析；
支持报警信息存储、上传；
可接入路数：
4路；
支持录像存储功能；
支持前端与后端设置不同的网段；
一般性能
工作电压：
DC12V；
功耗：
＜30W<
含1块3.5"
硬盘>
；
工作环境温度：
-30℃~70℃；
工作环境湿度：
10%～90%40℃,无凝结；
外形结构及尺寸：
全铝机身,无风扇设计；
370mm<
W>
×
106mm<
H>
260mm<
D>
重量：
7.2kg。
1.9[动环监测类]基础监控单元建设
2010年,交通运输部、中国气象局联合发文《关于进一步加强公路交通气象服务工作的通知》,明确了公路气象工作的推进要求。
在全球气候变化的背景下,大风、暴雨、暴雪、冻雨及大雾等极端天气事件逐年增多,给道路交通运输安全和防灾减灾工作带来全新的挑战,其中突发性的低能见度雾、霾、沙尘暴,短时强降水,路面结冰、积雪,强风等气象灾害对高速公路交通运营的危害日益严重。
建设"
高速公路气象灾害监测站"
可以及时提供影响交通运输的各类气象要素实况,制作具有针对性和时效性的专业气象服务产品,对于保障高速公路安全畅通,提高道路管理水平和应急处置能力至关重要。
恶劣天气下的交通安全已经成为当前高速公路运营管理的重要课题之一。
●预警的必要性
交通运输属于对气象
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