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高速公路监控系统在现代高速公路的营运管理中起着举足轻重的作用。随着通车里程的急剧增长,区域性路网正逐步形成,独立路段监控系统已经不能高效发挥交通监控的路径诱导、多路径交通流调节控制的作用,更不能充分调用地区高速路网的通行能力。监控系统必须动态地掌握相关路网的交通运行情况,对大范围交通拥堵的疏导、交通诱导、紧急救援都能进行跨路段的协调控制,在各路段间实现视频资源和交通数据的共享和互控。联网监控是整个高速公路监控系统发展的必然趋势。为此,本实验室申报并承担了江苏省交通厅重点科研项目——《省域高速公路联网监控实现技术研究》(编号03X004)。
由于高速公路采取先后分段建设,分段管理的模式,其监控系统庞杂,设备众多,结构相异,性能不一。同时,数据格式多样,数据库异构,互联通信协议没有统一标准。此外,传统监控系统又大都采用模拟图像方式,不具备数字化视频联网的条件,这些都给省域高速公路的联网监控实现带来了极大的困难。
1.依托此项目的研究开发展开探讨,从先进性和实用性的角度探讨省域联网监控的技术实现,构造适于省域联网监控系统的技术实施方案,以实现监控图像的数字化处理、数字化传输、数字化存储、数字化控制,以及监控数据的远程共享,从单条路段的内部监控向路网环境的跨路段跨地域联网监控转变,从而满足省域联网监控的需求,拓展高速公路通信网的信息化支撑功能。
2.分析了省域高速公路联网监控系统的需求特点,包括联网监控数据、联网监控图像,存储及备份,数据交互方式、联网监控系统的网络管理、权限管理、图像的远程控制、交通信息的实时发布,以及网络带宽需求、网络安全等内容;归纳了省域高速公路联网监控系统方案设计中所涉及到的关键技术和重难点;并对现有路段监控系统现状和通信平台的支持进行了描述分析。
3.给出了省域高速公路联网监控系统的总体设计方案,包括系统总体结构组成及硬件、软件功能模块的划分;然后面向联网需求,提出了三级监控中心(江苏省中心、南北网区域中心、路段监控中心),及数字化路段监控系统建设的设计方案。此外,针对兼容已有路段模拟图像监控系统的联网,也提出了具体的技术改造方案。
4.结合具体的设计方案,分别对联网监控设备、联网监控网管系统、联网监控系统监控图像的数字化处理及发布,以及联网监控联邦数据库内容展开了讨论;其中重点描述了基于IP分布式网络的视频传输模型和基于B/S模式的分布式视频监控流媒体发布系统,首次给出了自适应网络带宽的码率控制方法;针对联网监控中的数据通信,描述了联邦数据库的相关内容,并给出了联网监控联邦数据库的网络构架及具体实现方案。
5.介绍了已应用的系统设计实例,对设计方案予以验证。依托本实现技术研究构建的“江苏省高速公路经营管理中心区域联网监控系统”,含1个省高管监控中心,4个路段监控中心,以及2个开放收费站,其涵盖了数字、模拟矩阵方式等4个结构相异,并具有代表性的路段监控系统,总里程数约500公里,率先实现了这5个节点多达数百路模拟、数字监控图像的远程调看与控制。该联网监控系统已运行一年多,系统稳定可靠,图像实时清晰,为进一步建设省域高速公路联网监控系统奠定了基础,并对全国高速公路的联网监控建设具有前瞻性的指导示范作用。