關于道路監控系統的業務需求與功能分析

　　道路監控系統是路網管理的基礎。對道路監控系統的業務與功能進行分析是建立高效而可靠的運行監管與服務體系的基礎。本文借鑒管理學的基本理論，結合高速公路運行管理的具體業務，對道路監控系統的業務及功能進行了梳理，并對監控系統未來的發展進行了展望。

　　一、道路監控系統的作用和定位

　　道路監控系統是對高速公路單路運營業務進行信息共享和綜合管理的平臺。在高速公路現有的運營管理體系中，監控子系統與傳統運營管理子系統是一個整體。其中，監控子系統處于整個體系的核心位置，是運營管理的決策和指揮中心，可起到“大腦”的作用；其他運營部門根據監控系統的控制指揮，執行相應的管理活動，是運營管理的“手腳”。

　　二、道路運營管理業務的目的和內容

　　管理是指為達到一定目標，應用科學的手段安排組織社會活動，使其有序進行的一種活動，其中包括決策、計劃、組織、指揮和監督反饋等環節。

　　運營即運行與經營。高速公路的運營管理是指在高速公路竣工通車后，為了充分發揮高速公路的功能，使其最有效率地為社會提供服務所進行的一系列管理活動。高速公路運營管理的主要內容有路政管理、養護管理、收費管理和服務區管理。

　　三、道路監控系統業務需求分析

　　任何一種管理活動都是由管理主體、管理客體、組織目的和組織環境或條件等四個基本要素構成。根據管理活動的構成要素不同，可將道路運營管理活動大致分為對內管理和對外管理兩種。對內管理的管理客體是道路管理單位的內部業務開展情況、人員工作情況以及資源使用情況，目的是實現高效管理和提供優質服務；對外管理的管理客體是道路及道路使用者，目的是保障道路使用者行駛的安全、高效等。

　　通常情況下，監控策略應主要對道路交通運行狀況及相關部門業務操作進行監督管理，而不直接涉及相關部門的內部管理。在緊急情況下，事件處置對反應速度及處置效率要求較高，需由監控中心統一調度路政、養護、收費、服務區相關人員進行反應處置，從而使各個部門協調統一，提高反應能力和處置能力。綜上所述，本文對監控業務需求的梳理，應從對內對外管理，以及正常和異常兩個因素來考慮。

　　1.業務監管需求根據業務監管目標角度的不同，可將管理目標分為直接目標和間接目標兩個層次。

　　直接目標是優化服務水平，間接目標則是通過對業務管理中各資源活動情況的掌握來確保直接目標的有效實現。

　　正常情況下的直接目標內容是監督路政人員現場執法的操作情況；監督養護工程施工進度；監督收費站服務狀態，如車道開閉狀態；監督服務區服務狀態，如停車場可容納車輛數、剩余停車位數量、加油站可加油料種類等。

　　間接目標內容包括監督路政/養護部門巡查時間、路線、人員、巡查車輛等信息；其次是監督養護人員出勤情況及工作狀態、養護設備出動情況；另外是監督收費員出勤情況及收費過程；同時監督服務區工作人員的出勤情況及工作狀態；還有就是監測監控系統工作運行狀態及異常事件，以便了解整個系統的設備完好率。

　　此外，在異常情況下，還需要了解應急隊伍、物資裝備的響應和使用情況。

　　2.道路保暢需求

　　從公路運營管理單位的角度看來，影響道路安全與暢通的因素來自道路使用者、道路和環境三個方面。車輛及人的因素都來自于道路使用者，違章行駛、錯誤操作及車輛故障等都是導致交通堵塞和交通事故的隱患。一般道路因素為路基、路面、橋梁、隧道和沿線設施的運行狀態，路面平整度、強度、抗滑能力及路側附屬設施的健康程度對道路的安全與暢通具有較大影響。環境因素主要指氣象狀況，不同氣象條件對人、車、路有不同的影響，通過對人、車、路的影響，可能間接造成事故隱患。如大霧天氣下人的可視距離較小，易造成交通事故；雪天路面摩擦小，車輛控制困難，易導致交通事故等。

　　因此，為保障道路的安全與暢通，道路運營管理單位應根據交通流的狀態、基礎設施狀態、氣象環境狀態對道路及道路使用者進行管理。管理活動的環節包括決策、執行和監督反饋三部分。

　?。?）監督反饋需求

　　監督反饋需求指實時掌握交通流、基礎設施和氣象環境狀態的需求。信息是決策的基礎，決策者對決策的控制主要依據反饋信息，其目的在于準確而迅速地把決策實施過程中出現的問題及決策本身與客觀環境之間矛盾信息輸送回決策機構，從而使決策者能夠及時根據客觀情況的變化，對決策方案進行調整和糾正。

　　監督反饋的信息分為狀態信息和事件信息兩種。事件信息又分為兩種：一種是事前可預知的事件，另一種是事后通過檢測或上報才能得知的事件。

　　一般的狀態信息包括交通流的交通量、平均車速、占有率、車型、車頭時距等參數；另外還有基礎設施的使用狀態、隧道的亮度、co濃度、能見度等參數；其次是環境天氣類型、氣溫、氣壓、濕度、風速、風向、降水量、能見度、路面溫度、路面濕度、積雪厚度等參數。

　　對于事件信息，通?？深A知的事件信息包括重大活動的類型、時間、影響；道路養護工程的位置、施工范圍、工期；預測發生極端天氣的類型、強度、范圍等。不可預知的事件信息包括交通事件位置、類型、影響程度；設施狀態損壞的位置、類型、程度；環境異常的位置、類型、強度等。

　?。?)決策計劃需求

　　通常情況下的決策計劃需求如下：

　　根據實時交通設施的狀態信息，判斷是否采取交通控制措施，并分析決策采取何種實施方案；

　　根據當前及預測氣象環境狀態信息，判斷是否采取交通控制措施，分析決策采取何種實施方案；

　　根據歷史交通狀態信息，判斷是否有必要對道路基礎設施進行保養；

　　根據道路設施狀態，判斷是否對道路基礎設施進行維修；

　　根據道路環境狀態信息，判斷是否采取融雪除冰措施。

　　緊急情況下的決策計劃需求如下：

　　研究制定針對各中類型時間的應急處置預案，充分調度路政、養護、收費、服務區人員及各種應急資源，對事故進行快速反應和有效處置；

　　根據緊急情況的性質、類型、傷亡情況、對交通的影響等因素，選擇相應的應急預案，制定具體的應急處置方案；

　　根據應急預案實施的效果，分析決策應急處置的調整措施。

　　(3)組織指揮需求

　　組織指揮需求主要是按照交通誘導分流方案，指揮引導道路使用者按方案行駛，或者按照事件處置方案，指揮道路管理單位各部門人員及物資按方案進行處置。

　　四、道路監控系統的功能分析

　　監控系統的功能即實現業務管理的技術手段。本文從實現業務管理中監督反饋、決策計劃和組織指揮的手段對道路監控系統所應具有的功能進行分析。

　　1.信息采集

　　采集信息的類型分為視頻信息、數據信息和語音信息。

　?。?）視頻監視平臺

　　視頻監視系統能夠提供監控點周邊各監控目標的實時圖像信息，具有信息量大、準確、直觀的特點。

　　通過視頻監控對道路各監控點進行巡視，管理人員可直觀地掌握道路上的交通流的運行情況。一是辨別有無發生交通事故，確認事故發生的位置、事故的規模；辨別是否發生擁堵，確認擁堵的位置、擁堵的長度。二是辨別橋梁、隧道有無危險隱患，確認隱患的位置和類型。三是觀察天氣狀況及能見度等信息。這樣，通過對道路運行狀態的掌握，可根據情況采取不同措施來保證道路的安全和暢通。

　　另外，通過視頻監控系統，可以對路政路產路權的處置過程進行監管，具體包括對路政/養護巡查工作進行監督，對道路養護的狀態及進度進行監督，對收費服務狀態進行監督，對服務區資源的應用和運營狀態進行監管以及對應急處置行動實時監管等。

　　（2）數據監測

　　視頻信息僅能定性地描述當前監控點的周圍情況，這是視頻監視平臺的缺點。為彌補定量描述狀態信息的缺失，需要各種專業檢查儀器來對交通流、基礎設施和環境狀態參數進行監測。

　　首先，可通過微波車輛檢測器、線圈車輛檢測器等準確地檢測交通量、平均速度、占有率、車型、車頭時距等交通參數；其次，通過位移計、應變儀、速度計等檢測儀器監測橋梁樁基的位移、變形、頻率、振型等參數；第三，通過亮度檢測器、co/vi、風速風向檢測器、火災檢測器可檢測隧道內的亮度、一氧化碳濃度、煙霧能見度、隧道內的風速風向和隧道火災；第四是氣象檢測器，常見的氣象檢測器有溫度、風速風向、能見度檢測器等。通過這些設備，可以準確得到監測點周圍的溫度、風速風向、能見度等環境參數。

　　有許多設備都具有信息反饋功能，故障時自動返回故障類型。正常時能夠通過監控中心上位機的訪問，返回關心的設備信息，例如通過訪問下位機情報板得到當前顯示內容。

　　當然，也可以人工采集數據信息。當前技術水平還不能實現對高速公路所有監控對象的狀態進行智能化監測，同時，當前已有的智能化監測設備也存在漏檢、誤檢等問題和配備費用較高的問題。為了彌補這些缺陷，可利用人工信息報送的手段，對信息進行補充采集。

　?。?）語音報送

　　語音報送主要有緊急電話和業務電話兩種形式。通過安裝在路側的緊急電話系統，可在發生交通事故或車輛故障時，由道路使用者利用其向監控中心通報事故情況并尋求幫助。監控中心能夠記錄緊急電話的呼叫時間、位置及通話內容。業務電話則是通過路政/養護巡查車輛上配置的集群呼叫終端設備，在事件發生時向監控中心報告事件的位置、類型、規模等信息。

　　2.數據分析處理

　　數據分析處理主要是事件檢測、交通控制方案生成、應急處置方案生成。

　　事件檢測就是通過車輛檢測器得到的交通流參數的非正常變化間接地判斷交通事件的存在；通過圖像處理技術來發現監控區域內的異常事件。

　　交通控制方案生成就是通過車輛檢測器得到的實時交通流參數和歷史交通流參數，通過交通仿真數學模型和系統優化程序自動生成交通控制方案。

　　應急處置方案生成則是根據突發事件的類型、等級、影響范圍，結合應急資源和救援力量，從預案庫和案例庫中自動匹配相關類型的預案和案例處置內容，以生成應急組織、搶通方案、應急資源調配方案。

　　3.信息發布

　　人類接收信息的主要途徑是通過眼睛和耳朵，因此，發布的信息按類型可分為文本圖形和語音兩種。

　　文本或圖形可通過道路上安裝的可變情報板、可變限速標志、通行信號燈、車道指示燈等設備，向道路使用者發布文本或圖形形式的交通控制信息。

　　語音信息則可通過路側及隧道內覆蓋的調頻信號廣播系統，向道路使用者發布緊急的語音交通控制信息。通過業務電話也可向道路管理單位的路政、養護、收費等部門的內部人員發布突發事件的指揮調度信息。

　　五、結語

　　道路監控系統是對高速公路運營業務進行綜合管理和信息共享的平臺，是路網管理的基礎。目前，我國現有道路監控的服務水平還不高，運營效率難以得到充分發揮。究其原因，是我國在道路監控系統的運行狀態監測、分析決策、信息發布等方面還存在著關鍵技術、裝備及產品的制約瓶頸。如何突破這些瓶頸，是擺在我們面前的一個巨大挑戰。

　　物聯網概念的問世為高速公路的智能化提供了新的思路。基于先進的物聯網理念和技術來建設人、車、路三者相互協調的智能高速公路，是解決高速公路交通問題的有效途經，是建設“便捷、高效、安全、綠色”的交通運輸體系的有力支撐。
 

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