京秦高速公路全路段监控项目设计方案

京秦高速公路全路段监控项目设计方案

随着我国经济的快速发展，京秦高速公路的车辆数量不断增加，尤其是在夏季，交通量显著增加。这对道路的通行能力提出了严重考验，对北京、秦高速公路的管理提出了更高的要求。为此,决定在2006年一期28公里全程监控试验段的基础上建设京秦高速公路全程监控项目,通过增加监控等信息管理手段,来缓解道路通行压力。段监控和管理调度本项目在秦皇岛设一个信息指挥中心,负责京秦高速公路全路段监控和管理调度,主要由闭路电视监控子系统、事件自动检测子系统、数据传输子系统、有线广播子系统、可变信息标志子系统、外场供电子系统、计算机网络子系统、软件子系统等构成。外场道路录像视频监视范围扩展到京秦高速按照平均2公里设置一处监控点,重点路段和事故易发段适当加密的布设原则,共布设129个监控点、258台摄像机,将外场道路视频监视范围扩展到京秦高速全程。每个监控点安装2台摄像机,分别对着道路的上、下行两个方向。摄像机可较清楚地拍摄到距离约600～1000米的物体,在正常工作状态下,保证了一对摄像机能观察到主线上约2公里范围内的景物,基本实现了全路段的监控。交通事故自动显示系统每路视频监控都连接到事件检测器上,能够进行各种交通事件事故的自动检测,包括:交通事故、交通拥堵、遗弃物、车辆停驶、停止的明显团雾、行人、车辆逆行、火灾、重大灾难等,并且系统具有联动功能,当系统检测到交通事件、事故时,系统能够快速自动报警和自动录像并自动弹出事故画面在显示器、大屏幕上进行显示。sdh传输系统视频传输采用了全数字视频传输方案,其基本原理是在前端摄像机处将视频信号通过H.264编码器转换成网络视频信号,然后通过网络光端机传输到就近的通信站,再通过通信系统中的SDH传输系统提供的以太网接口,上传到信息指挥中心。在信息指挥中心安装解码设备,将网络视频信号还原为模拟视频信号,在传统的监视器上进行显示。前端编码设备可根据控制信号进行高码流和低码流编码,低码流用于后台网络集中存储,以实现更长的存储时间,高码流可用于实时显示高清晰度图像和事件检测。交通和道路管理系统广播系统设立的目的是在高速公路发生突发事件的紧急情况下,增加一个对车辆和人员的调度手段,是减少人身伤亡和财产损失的应急措施之一,平时也利用此系统为车辆通行和道路管理提供服务。有线广播采用了数字广播,其具有系统结构简单、安装方便、易扩展、投资少的优点。由外场设备和中心管理设备组成,外场设备有129套网络数字前置、功放,258个号角式扬声器,中心管理设备有广播服务器、广播终端、音频采集设备等,通过数字视频传输系统提供的以太网传输通道相连。架式可变信息标志在收费站入口和每个匝道互通前设置F式可变信息标志,在枢纽互通前设置门架式可变信息标志,共41块,形成连续的信息发布渠道,使即将驶入高速公路和正在道路行驶的车辆能够及时获取高速公路的交通信息和环境信息,特殊情况下,可通过发布交通控制信息,诱导、分流车辆,减少交通拥堵情况的发生。压力和流量调整全程监控供电采用升降压电缆直埋方式。在各个收费站、服务区将低压通过升压变压器调整到660V,在设备端将660V通过降压变压器降为220V。输出设备的组成由服务器、磁盘阵列、工作站、网络设备以及打印输出设备组成,完成监视、处理和记录交通状况的功能,包括检测器数据的收集、处理及显示,事故记录,交通流统计以及各种报表处理打印等内容。大显示系统信息指挥中心采用28×42″等离子无缝拼接屏,用于监控信息和视频的显示。软件系统软件子系统担负着获取外场设备数据、检测设备状态、分析交通运行状况、提出交通控制方案、展示交通状态、下发控制指令等任务。项目建设的重点摄像机的搭配京秦高速公路一期全程监控采用的是在一个立柱上安装2套云台变焦摄像机,在实际使用中,发现这样设置功能重复、投资大,而且云台变焦摄像机选用的事件检测器检测精度较低、功能单一,只能进行事件检测。因此,在建设中,选择了固定摄像机和云台变焦摄像机搭配使用的方案。固定式摄像机提供的视频图像,用于事件检测不仅精度高,而且还能够提供车流量数据,云台变焦摄像机可在发生事件或事故时,通过人工控制,改变方位和焦距,有效灵活的记录下现场情况。这样既达到了一期全程监控的效果,还增强了功能,减少了投资。“节点式光端机方案”全程监控视频传输系统现今主要采用节点式光端机和全数字视频传输系统。节点式光端机传输方式出现得较早,其基本原理是在每个节点首先将信号接收下来,转换成电信号,再和本地节点的信号交叉复用,光电转换后采用WDM技术复用到一条光纤上传输。全数字视频传输的基本原理是在前端摄像机附件将视频信号通过H.264或MPEG4编码器转换成网络视频信号,然后通过网络光端机传输到就近的通信站,再通过通信系统中的SDH传输系统提供的以太网接口,上传到信息指挥中心。在信息指挥中心安装解码设备,将网络视频信号还原为模拟视频信号,在监视器上进行显示。节点式光端机方案,视频图像采用数字非压缩方式,视频信号传输带宽大,图像质量好,无延时,投资低,但需要占用较多的光纤资源。全数字视频传输方案,采用压缩方式,虽然对图像质量有一定的影响,会出现一定的延时,但是使用灵活、功能强,在外场可同时为各种设备提供传输通道;采用模块化设计,可通过更换添加板卡实现功能扩展;占用光纤少;视频图像直接以数据格式存储,便于共享和再次利用。考虑到全数字视频传输功能强,京秦高速公路机电工程建设比较早,光缆芯数小,当前光纤余量少的实际情况,因此选择采用了全数字视频传输方案。难扩展的传输通道有线广播有模拟广播和数字广播两种形式。模拟广播易受信号干扰,功能单一,系统设备数量多、连接复杂,需建立专门的传输通道,不易扩展。数字广播抗干扰能力强,收听效果好,功能强,能提供数字和多媒体广播服务,可利用现有的以太网传输,扩展能力强。综合考虑,选用了数字广播。有线广播实施的难点在于扬声器的选择,由于没有高速公路大规模使用有线广播的现成经验,我们组织设计单位、施工单位和设备厂家进行了多次试验,最终选定了扬声器的类型和功率。定向性造林方式高速公路沿线村庄较多,若扬声器选择不当将会造成环境噪声污染,严重影响沿线居民的生活、工作,针对这一情况,选择了具有定向性的号角式扬声器。主要作用在高速公路扬声器的功率进行了多次试验,最终选定200W的扬声器,其有效范围为300～500m,最远可达1Km,基本覆盖了高速公路沿线区域,并对周围环境影响小。电缆直埋方式系统全程监控供电方式通常可采用升降压电缆直埋、太阳能供电和风光互通供电方式。由于京秦高速公路全程监控外场设备数量种类较多,不仅有摄像机、传输设备,还有广播功放、可变信息标志,设备功耗大,综合考虑,只能采用电缆直埋方式。由各个收费站或服务区的低压电源室,通过稳压设备对电源进行稳压后,再通过铠装电缆直埋的方式直接将电能传输到外场设备处。近年来由于铜价的不断攀升,电力电缆的价格也在不断上涨,电力电缆成为高速公路监控系统中投资比例较大的一部分。而全程监控由于电缆敷设路线长、直接采用低压电缆进行供电投资过于庞大,因此出现了升降压供电方案。即在各个收费站的将低压通过升压变压器调整到660V左右,在设备端将660V通过降压变压器降为220V。随着电压的升高,电缆所通过对电流将相应减少,电缆直径也能减小,达到节省投资的目的。高速公路监控系