京秦高速公路全路段監(jiān)控項目設計方案

京秦高速公路全路段監(jiān)控項目設計方案

隨著我國經濟的快速發(fā)展，京秦高速公路的車輛數(shù)量不斷增加，尤其是在夏季，交通量顯著增加。這對道路的通行能力提出了嚴重考驗，對北京、秦高速公路的管理提出了更高的要求。為此,決定在2006年一期28公里全程監(jiān)控試驗段的基礎上建設京秦高速公路全程監(jiān)控項目,通過增加監(jiān)控等信息管理手段,來緩解道路通行壓力。段監(jiān)控和管理調度本項目在秦皇島設一個信息指揮中心,負責京秦高速公路全路段監(jiān)控和管理調度,主要由閉路電視監(jiān)控子系統(tǒng)、事件自動檢測子系統(tǒng)、數(shù)據傳輸子系統(tǒng)、有線廣播子系統(tǒng)、可變信息標志子系統(tǒng)、外場供電子系統(tǒng)、計算機網絡子系統(tǒng)、軟件子系統(tǒng)等構成。外場道路錄像視頻監(jiān)視范圍擴展到京秦高速按照平均2公里設置一處監(jiān)控點,重點路段和事故易發(fā)段適當加密的布設原則,共布設129個監(jiān)控點、258臺攝像機,將外場道路視頻監(jiān)視范圍擴展到京秦高速全程。每個監(jiān)控點安裝2臺攝像機,分別對著道路的上、下行兩個方向。攝像機可較清楚地拍攝到距離約600～1000米的物體,在正常工作狀態(tài)下,保證了一對攝像機能觀察到主線上約2公里范圍內的景物,基本實現(xiàn)了全路段的監(jiān)控。交通事故自動顯示系統(tǒng)每路視頻監(jiān)控都連接到事件檢測器上,能夠進行各種交通事件事故的自動檢測,包括:交通事故、交通擁堵、遺棄物、車輛停駛、停止的明顯團霧、行人、車輛逆行、火災、重大災難等,并且系統(tǒng)具有聯(lián)動功能,當系統(tǒng)檢測到交通事件、事故時,系統(tǒng)能夠快速自動報警和自動錄像并自動彈出事故畫面在顯示器、大屏幕上進行顯示。sdh傳輸系統(tǒng)視頻傳輸采用了全數(shù)字視頻傳輸方案,其基本原理是在前端攝像機處將視頻信號通過H.264編碼器轉換成網絡視頻信號,然后通過網絡光端機傳輸?shù)骄徒耐ㄐ耪?再通過通信系統(tǒng)中的SDH傳輸系統(tǒng)提供的以太網接口,上傳到信息指揮中心。在信息指揮中心安裝解碼設備,將網絡視頻信號還原為模擬視頻信號,在傳統(tǒng)的監(jiān)視器上進行顯示。前端編碼設備可根據控制信號進行高碼流和低碼流編碼,低碼流用于后臺網絡集中存儲,以實現(xiàn)更長的存儲時間,高碼流可用于實時顯示高清晰度圖像和事件檢測。交通和道路管理系統(tǒng)廣播系統(tǒng)設立的目的是在高速公路發(fā)生突發(fā)事件的緊急情況下,增加一個對車輛和人員的調度手段,是減少人身傷亡和財產損失的應急措施之一,平時也利用此系統(tǒng)為車輛通行和道路管理提供服務。有線廣播采用了數(shù)字廣播,其具有系統(tǒng)結構簡單、安裝方便、易擴展、投資少的優(yōu)點。由外場設備和中心管理設備組成,外場設備有129套網絡數(shù)字前置、功放,258個號角式揚聲器,中心管理設備有廣播服務器、廣播終端、音頻采集設備等,通過數(shù)字視頻傳輸系統(tǒng)提供的以太網傳輸通道相連。架式可變信息標志在收費站入口和每個匝道互通前設置F式可變信息標志,在樞紐互通前設置門架式可變信息標志,共41塊,形成連續(xù)的信息發(fā)布渠道,使即將駛入高速公路和正在道路行駛的車輛能夠及時獲取高速公路的交通信息和環(huán)境信息,特殊情況下,可通過發(fā)布交通控制信息,誘導、分流車輛,減少交通擁堵情況的發(fā)生。壓力和流量調整全程監(jiān)控供電采用升降壓電纜直埋方式。在各個收費站、服務區(qū)將低壓通過升壓變壓器調整到660V,在設備端將660V通過降壓變壓器降為220V。輸出設備的組成由服務器、磁盤陣列、工作站、網絡設備以及打印輸出設備組成,完成監(jiān)視、處理和記錄交通狀況的功能,包括檢測器數(shù)據的收集、處理及顯示,事故記錄,交通流統(tǒng)計以及各種報表處理打印等內容。大顯示系統(tǒng)信息指揮中心采用28×42″等離子無縫拼接屏,用于監(jiān)控信息和視頻的顯示。軟件系統(tǒng)軟件子系統(tǒng)擔負著獲取外場設備數(shù)據、檢測設備狀態(tài)、分析交通運行狀況、提出交通控制方案、展示交通狀態(tài)、下發(fā)控制指令等任務。項目建設的重點攝像機的搭配京秦高速公路一期全程監(jiān)控采用的是在一個立柱上安裝2套云臺變焦攝像機,在實際使用中,發(fā)現(xiàn)這樣設置功能重復、投資大,而且云臺變焦攝像機選用的事件檢測器檢測精度較低、功能單一,只能進行事件檢測。因此,在建設中,選擇了固定攝像機和云臺變焦攝像機搭配使用的方案。固定式攝像機提供的視頻圖像,用于事件檢測不僅精度高,而且還能夠提供車流量數(shù)據,云臺變焦攝像機可在發(fā)生事件或事故時,通過人工控制,改變方位和焦距,有效靈活的記錄下現(xiàn)場情況。這樣既達到了一期全程監(jiān)控的效果,還增強了功能,減少了投資。“節(jié)點式光端機方案”全程監(jiān)控視頻傳輸系統(tǒng)現(xiàn)今主要采用節(jié)點式光端機和全數(shù)字視頻傳輸系統(tǒng)。節(jié)點式光端機傳輸方式出現(xiàn)得較早,其基本原理是在每個節(jié)點首先將信號接收下來,轉換成電信號,再和本地節(jié)點的信號交叉復用,光電轉換后采用WDM技術復用到一條光纖上傳輸。全數(shù)字視頻傳輸?shù)幕驹硎窃谇岸藬z像機附件將視頻信號通過H.264或MPEG4編碼器轉換成網絡視頻信號,然后通過網絡光端機傳輸?shù)骄徒耐ㄐ耪?再通過通信系統(tǒng)中的SDH傳輸系統(tǒng)提供的以太網接口,上傳到信息指揮中心。在信息指揮中心安裝解碼設備,將網絡視頻信號還原為模擬視頻信號,在監(jiān)視器上進行顯示。節(jié)點式光端機方案,視頻圖像采用數(shù)字非壓縮方式,視頻信號傳輸帶寬大,圖像質量好,無延時,投資低,但需要占用較多的光纖資源。全數(shù)字視頻傳輸方案,采用壓縮方式,雖然對圖像質量有一定的影響,會出現(xiàn)一定的延時,但是使用靈活、功能強,在外場可同時為各種設備提供傳輸通道;采用模塊化設計,可通過更換添加板卡實現(xiàn)功能擴展;占用光纖少;視頻圖像直接以數(shù)據格式存儲,便于共享和再次利用?？紤]到全數(shù)字視頻傳輸功能強,京秦高速公路機電工程建設比較早,光纜芯數(shù)小,當前光纖余量少的實際情況,因此選擇采用了全數(shù)字視頻傳輸方案。難擴展的傳輸通道有線廣播有模擬廣播和數(shù)字廣播兩種形式。模擬廣播易受信號干擾,功能單一,系統(tǒng)設備數(shù)量多、連接復雜,需建立專門的傳輸通道,不易擴展。數(shù)字廣播抗干擾能力強,收聽效果好,功能強,能提供數(shù)字和多媒體廣播服務,可利用現(xiàn)有的以太網傳輸,擴展能力強。綜合考慮,選用了數(shù)字廣播。有線廣播實施的難點在于揚聲器的選擇,由于沒有高速公路大規(guī)模使用有線廣播的現(xiàn)成經驗,我們組織設計單位、施工單位和設備廠家進行了多次試驗,最終選定了揚聲器的類型和功率。定向性造林方式高速公路沿線村莊較多,若揚聲器選擇不當將會造成環(huán)境噪聲污染,嚴重影響沿線居民的生活、工作,針對這一情況,選擇了具有定向性的號角式揚聲器。主要作用在高速公路揚聲器的功率進行了多次試驗,最終選定200W的揚聲器,其有效范圍為300～500m,最遠可達1Km,基本覆蓋了高速公路沿線區(qū)域,并對周圍環(huán)境影響小。電纜直埋方式系統(tǒng)全程監(jiān)控供電方式通?？刹捎蒙祲弘娎|直埋、太陽能供電和風光互通供電方式。由于京秦高速公路全程監(jiān)控外場設備數(shù)量種類較多,不僅有攝像機、傳輸設備,還有廣播功放、可變信息標志,設備功耗大,綜合考慮,只能采用電纜直埋方式。由各個收費站或服務區(qū)的低壓電源室,通過穩(wěn)壓設備對電源進行穩(wěn)壓后,再通過鎧裝電纜直埋的方式直接將電能傳輸?shù)酵鈭鲈O備處。近年來由于銅價的不斷攀升,電力電纜的價格也在不斷上漲,電力電纜成為高速公路監(jiān)控系統(tǒng)中投資比例較大的一部分。而全程監(jiān)控由于電纜敷設路線長、直接采用低壓電纜進行供電投資過于龐大,因此出現(xiàn)了升降壓供電方案。即在各個收費站的將低壓通過升壓變壓器調整到660V左右,在設備端將660V通過降壓變壓器降為220V。隨著電壓的升高,電纜所通過對電流將相應減少,電纜直徑也能減小,達到節(jié)省投資的目的。高速公路監(jiān)控系