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打造具有中国特色的高速公路安防系统
2014/7/2 10:31:00      来源:《中国安防》    作者:黄轶文 龚霖迪
   至2013年年底,我国高速公路的通车里程已突破10万公里,超越了美国的92000公里的洲际高速公路,建设了世界上规模最大的高速公路系统。我国的高速公路安全也颇具“中国特色”,高速公路安全威胁主要来自以下几个方面

  一、项目背景
  至2013年年底,我国高速公路的通车里程已突破10万公里,超越了美国的92000公里的洲际高速公路,建设了世界上规模最大的高速公路系统。我国的高速公路安全也颇具“中国特色”,高速公路安全威胁主要来自以下几个方面:
  密集度最高的收费站,安全事故频发。密集的收费站和高额收费,引发了一些安全方面的问题,例如机动车冲卡,撞伤工作人员;收费站工作人员监守自盗;不法分子与收费站工作人员沆瀣一气,盗卖充值卡等。
  服务区拥堵不堪,治安案件时有发生。每到周末、假日,各高速公路的服务区总是拥堵不堪,车流、人流混杂在一起,极容易引发冲突。外出人员返乡往往携带大量财物和现金,服务区的偷窃、诈骗等治安案件的案发率也很高。
  高速公路上抛洒物多,严重影响行车安全。与欧美等发达国家不同的是,我国驾驶人的行车安全意识普遍薄弱,在高速公路常见抛洒包装袋、饭盒、生活垃圾的现象,严重影响行车安全。因避让抛洒物而导致的重大安全事故时有发生。
  冒牌套牌车,在高速公路超速行驶,危险行驶。使用套牌车在高速公路上超速行驶,是危害高速公路安全的常见行为。危险驾驶的行为有多种,较为常见的是不按车道行驶,不打转向灯变道,错过出口时,驾驶人头脑发热,紧急减速或者变道造成追尾等。另外还有一些高速公路逆行、竞速飙车等极端恶性、极端危险的驾驶行为。
  违法停车、违法占用应急车道。在发生事故引起堵塞时,很多驾驶人贪图方便,占用应急车道,不但严重影响救援工作进展,也容易酿成新的安全事故。
  大型车辆占用快速行车道。在实际中,大型车辆常常长时间占用超车道,大大降低了整体的车流速度,引起车辆堵塞,很容易造成快速行驶的小型车辆的追尾事故。
  人畜对高速公路安全的威胁。由于高速公路跨越地域广泛,情况极为复杂,高速公路上因人畜引起的安全事故不在少数。据广西交警2008年数据,仅广西一地,半年在高速公路上被撞死的行人就高达16人。
  车匪路霸严重危害高速公路安全。经过多年的打击治理,“路霸”少了,但是在边远地区的“车匪”还是存在的,“车匪”严重危害司乘人员人身和财产安全,是严厉打击的对象。

  二、我国高速公路安防的发展历程与现状
  在我国现阶段,高速公路的安防系统是作为高速公路机电工程的一个重要组成部分,高速公路机电工程是高速公路主要的辅助管理系统,主要由视频监控、收费、通信、照明、供配电和隧道安全运行保障等子系统构成。
  视频监控作为高速公路安防系统的重要组成部分,经历了从无到有,从低端到高、精、尖端的发展过程。
  1、模拟阶段
  图像采集、传输、分配、控制和存储均为模拟设备,整体架构为模拟摄像机+同轴电缆+模拟处理主机+模拟存储器。
  2、数模混合阶段
  光纤通信技术、视频编解码器、视频矩阵、数字硬盘录像机的应用,实现了半数字化。
  由于光纤传输技术和视频编解码设备的应用,远距离的视频信号传输得以实现;视频矩阵的使用,使收费站与路段监控中心的级联得以实现;数字硬盘录像机的应用,可以对系统内所有视频信号进行存储、查询。数字技术和网络技术的融合应用,使得系统在整体功能扩展的同时,监控系统的结构具有了一定的灵活性和设计空间。
  3、数字高清阶段
  数字视频监控网络是以网络摄像机和数字视频传输设备为核心,前端采用一体化的网络摄像机,在视频监控的前端完成网络化、数字化,视频流通过网络进行传输。数字视频监控系统架构在以太网的传输平台上,设备之间实现了互联,在系统内任一网络接口都可以访问全部视频网络,在权限允许的范围内进行操作。
  4、智能阶段
  近年来,视频智能分析技术得到了长足的发展,根据高速公路的实际情况,把视频智能分析技术成功应用到高速公路的安防系统中,满足了客户在传统系统阶段未能实现的智能需求。

  三、具有中国特色的高速公路智能安防整体解决方案
  根据我国的高速公路特点,高速公路智能安防方案包括以下几个子系统:收费站监控子系统、服务区监控子系统、沿线道路监控子系统、桥梁隧道监控子系统、制高点监控子系统、环境安全监控子系统、网络传输系统、路段监控中心、省级监控中心等。

                                    
    1、收费站监控子系统:主要是对收费站的车道、收费广场、收费亭的收费情况以及对收费车道通过的车辆类型、收费员的操作过程、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。
  在距离收费站前100米,每条车道安装一台固定彩色摄像机,主要目的是为了杜绝收费站工作人员对来往的货运车辆进行强行收费和监视车辆来往的情况。选用高清晰彩色摄像机。
  在收费站门口的岗亭10米处每条车道安装一台彩色摄像机,具有车牌识别功能,主要目的是为了拍清车辆的车牌号,监视车辆有没有进入收费站监测及收费。
  在收费站的每个收费窗口安全一台彩色半球摄像机,主要用于监视整个收费窗口的情况,选用彩色半球摄像机。
  由于卸货场占地面积比较大,安装一台带云台和变焦镜头的彩色摄像机,全面监视整个卸货场的情况。
  收费站正中间安装一台带云台/变焦镜头的彩色摄像机,主要是为了监视整个收费站的情况。
                                
   2、服务区监控子系统
  为实现对高速公路服务区的全方位监控,满足服务区安全防范要求,各服务区的进出口各安装一个红外摄像机,便于对进出服务区内的车辆进行全天监控;在服务区广场安装一个室外高速球,对广场车辆及休息区环境进行监看;服务区内餐厅、商店内各安装一个红外夜视摄像机,用于对来往客流进行实时监看。在以上监控点的作用下,可以实现服务区的全方位监控,为进出服务区内人们生命财产安全提供了保证。
                               
  3、沿线道路监控子系统
  沿线道路监控子系统是整个高速公路安防的重中之重,它主要是对高速公路干线进行监视,掌握高速公路交通状况。
  该系统主要是通过计算机应用技术,将数据及时传达给路段监控中心,并汇聚到省级监控中心。
  该系统主要由带“视频智能行为分析”功能的高清摄像机和配套设备组成。每一个监控点包括一台或几台枪形摄像机和一台球型摄像机,以实现“枪球联动”。“枪球联动”,指的是利用智能视频分析技术和自动跟踪高速球技术,打破传统监控系统各前端都是孤立设备的现状,对枪机视频信息、智能跟踪高速球视频信息进行智能分析,然后由枪机自动、智能地引导自动跟踪高速球进行旋转,锁定目标图像,自动进行目标跟踪,并把报警数据上传到路段监控中心,完成各种语音、鸣笛、短信、地图追踪等报警联动预案。“枪球联动”采用30倍变倍的球型摄像机,在高速公路上的监控半径可达500米,平均一公里部署一台球机,即可以实现高速公路的无缝监控。
                                      
    4、桥梁隧道监控子系统
  自昆明“3.01”恐怖暴力案件发生后,恐怖袭击也成为了对高速公路安全的潜在危险,对桥梁和隧道等重要设备应实现无肓区监控。隧道出口、入口、中间拱璧都安装高清摄像机;在暗度很低的隧道内安装超低照度摄像机,在昏暗的隧道内能清晰成像;出入口则安装超宽动态的摄像机,可以避免强光对图像的影响。桥梁在首尾两端安装透雾球型摄像机,桥梁一般在江面上,雾气很大,透雾球型摄像机能在浓雾中还原清晰图像。
                                  
  5、制高点监控子系统
  制高点监控是指在距离地面30-50米乃至100米以上的位置布设PTZ摄像机以实现方圆一公里到十几乃至几十公里范围的视频监控。不同于普通的图像监控,它着力于在较高的位置实现大范围的图像精确监控,是一种既兼顾大场面,又实现具体目标特写拍摄的视频监控手段。PTZ摄像机安装在高速公路路旁的山头上,可以俯瞰几十公里的范围。
                                   
   6、环境安全监控子系统
  环境安全监控子系统,通过各种传感设备。监测车况、路况,监测桥梁,隧道安全性,以及各种环境参数如亮度、风速、温度、能见度等,并将这些数据传送汇聚到各级指挥中心,实现对高速公路的整体监控。
  主要监控设备包括:
  通过车辆检测器、线圈车辆检测器等准确地检测交通量、平均速度、占有率、车型、车头时距等交通参数。
  通过位移计、应变仪、速度计等检测仪器监测桥梁桩基的位移、变形、频率、振型等参数。
  通过亮度检测器、co/vi、风速风向检测器、火灾检测器可检测隧道内的亮度、一氧化碳浓度、烟雾能见度、隧道内的风速风向和隧道火灾。
  气象检测器,常见的有温度、风速风向、能见度检测器等。通过这些设备,可以准确得到监测点周围的温度、风速风向、能见度等环境参数。这些设备都具有信息反馈功能,故障时自动返回故障类型,正常时能够通过监控中心上位机的访问并返回设备信息。
                                         
   7、网络传输系统
  网络采用全IP组网,分成核心层、汇聚层、接入层。核心层位于省级监控中心,采用两台高性能以太网交换机;汇聚层采用高性能汇聚交换机,通过千兆光纤分别接入核心交换机,对接入层提供二层接入,对核心层启用三层转发;接入层采用的交换机安全稳定地把子系统的视频监控信号传输到路段指挥中心。
  8、路段监控中心、省级监控中心
  路段监控中心汇接各级子系统,将所需的视频、音频、数据通过网络进行传输、存储和共享。为现场应急指挥调度提供平台支撑。
  省级监控中心汇接全省的路段监控中心,根据授权进行远程调阅、查询,实现互联、互通、互控,开放接口和多种应用的共享平台,为领导决策、指挥调度、取证和处置突发事件提供及时、可靠的图像信息。
                               
  
    结束语
  纵观影响我国高速公路安全的因素,主要为三类:一是自然气候因素,风雪、暴雨、雾霾等恶劣天气条件;二是各种不良安全行为,越界、逆行、抛物、违停、占道等等;三是各种违法犯罪行为,车匪路霸,服务区偷盗等。无论是天灾还是人祸,如今都可以通过技术手段得到一定程度上的缓解,打造具有中国“特色”的安防系统,解决一部分有“特色”的安全问题,但是要达到欧美等先进国家的道路安全标准,还需要我们配套管理制度出台、落实执行,也需要每一个司乘人员的共同努力。





编辑:侯雨婷
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