淺談高速公路監(jiān)控系統(tǒng)智能化

楊志勇

摘要：高速公路監(jiān)控系統(tǒng)為高速公路管理部門從收費(fèi)站、監(jiān)控分中心、監(jiān)控中心直至監(jiān)控總中心提供多級管理體系。智能化監(jiān)控系統(tǒng)取代了監(jiān)控任務(wù)中人的大部分工作，是新一代的具有高度智能的監(jiān)控技術(shù)。為使高速公路監(jiān)控系統(tǒng)智能化，應(yīng)至少具有以下幾個智能功能系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞：車輛檢測 自動識別 不停車收費(fèi) 系統(tǒng)

1 車輛檢測系統(tǒng)

交通流量等的檢測是智能交通系統(tǒng)（IntelligentTransportSystem，ITS）的重要組成部分，車輛檢測系統(tǒng)是交通流量等檢測的重要手段，是道路監(jiān)控系統(tǒng)非常重要的一部分。車輛檢測系統(tǒng)是高速公路、一般公路、城市道路對過往機(jī)動車輛的車型、行駛速度、車流量、道路占有率等進(jìn)行檢測的專用設(shè)備。據(jù)此檢測數(shù)據(jù)，可以判斷道路阻塞等情況，并可通過檢測信號控制監(jiān)控系統(tǒng)中的可變情報板等外場信息發(fā)布系統(tǒng)發(fā)出警告等信息。

由于交通需求的不斷增加，有越來越多的車輛檢測器用于交通檢測?，F(xiàn)行的車輛檢測器很多：如磁感應(yīng)車輛檢測器、波頻車輛檢測器、視頻檢測器、無線車輛檢測器與激光車輛檢測器等。這些不同的車輛檢測設(shè)備，各有其優(yōu)劣，可以考慮分別安裝在高速公路不同路段、城市快速路、城市主干道和交警巡邏車上，以充分發(fā)揮不同設(shè)備的技術(shù)優(yōu)勢。

2 車輛異常行為檢測系統(tǒng)

用來檢測車輛行駛行為，當(dāng)行駛異常時即預(yù)/報警。通常，系統(tǒng)首先通過背景減除提取運(yùn)動圖像，并進(jìn)行跟蹤和目標(biāo)類型識別。如有一輛汽車駛?cè)肴诵械罆r，系統(tǒng)會自動在該車周圍打出兩個紅色問號，表示其行駛異常，并同時發(fā)出警報聲，以引起監(jiān)控人員的注意。當(dāng)車輛退出人行道后，紅色問號消失，警報解除。又如有一輛小汽車快速在停車場或高速公路收費(fèi)廣場逆行，這時系統(tǒng)會在其周圍打出兩個紅色驚嘆號，并發(fā)出警報聲，表示其行駛行為已經(jīng)發(fā)生異常。再如，那種頻繁超越各車道正常行駛車輛的超速行駛的車輛，多為被劫或逃竄等車輛，也屬行駛行為異常車輛，這時系統(tǒng)要發(fā)出急促的警報聲等。這種車輛異常行為檢測系統(tǒng)，尤其在城市道路監(jiān)控中有非常大的作用。

顯然，這種報警功能的實現(xiàn)，可以在無人巡視的條件下，自動檢測車輛的違章行駛，從而可實現(xiàn)高效智能化的交通管理。

3 汽車身份自動識別系統(tǒng)

汽車牌照識別系統(tǒng)和汽車類型識別系統(tǒng)組成。而汽車類型識別系統(tǒng)用上述的車輛檢測器即可完成，這里只介紹車牌自動識別系統(tǒng)。車牌自動識別系統(tǒng)能將輸入的汽車及車牌圖像通過處理識別，輸出為幾個字節(jié)大小的車牌字符串，它無論在存儲空間的占用上還是與管理數(shù)據(jù)庫相連方面，都有無可比擬的優(yōu)越性。這在大型停車場，交通部門的違章監(jiān)測（電子警察）、高速公路及橋梁的收費(fèi)站管理等方面，有著廣泛的應(yīng)用前景。在CCD攝像機(jī)對好汽車牌照的最佳位置處設(shè)置有汽車位置傳感器，因此，當(dāng)汽車駛?cè)胨O(shè)計的位置時，車輛檢測部分就可檢測到汽車位置傳感器發(fā)來的信號，并同時發(fā)送一個觸發(fā)信號給圖像采集部分；圖像采集部分將采集的汽車車牌圖像信號送入圖像處理與識別部分，以對圖像進(jìn)行預(yù)處理、二值化、字符切分、特征提取、再經(jīng)字符識別程序，最后將識別結(jié)果寫入數(shù)據(jù)庫，供查詢部分使用。

4 收費(fèi)數(shù)據(jù)視頻疊加顯示系統(tǒng)

當(dāng)前，高速公路收費(fèi)系統(tǒng)一般采用封閉式聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)系統(tǒng)，且大多采用人工半自動的收費(fèi)方式，即“人工判型，人工收費(fèi)，計算機(jī)管理，閉路電視監(jiān)視，檢測器校核”的半自動方式。有的采用非接觸式IC卡作為收費(fèi)介質(zhì)，即入口發(fā)行通行卡并寫入入口信息，出口按照車型和行駛里程收取通行費(fèi)或在儲值卡內(nèi)扣款。為杜絕少數(shù)不法收費(fèi)員貪污路費(fèi)，避免國家損失財政收入，高速公路收費(fèi)系統(tǒng)必需要增加收費(fèi)數(shù)視頻疊加顯示，以監(jiān)督統(tǒng)計收費(fèi)站收費(fèi)人員的收費(fèi)數(shù)以及不同類型的車輛數(shù)，方便交通管理部門的管理。為此，我們研發(fā)了高速公路收費(fèi)數(shù)據(jù)視頻疊加顯示器。收費(fèi)數(shù)據(jù)視頻疊加器的核心是字符疊加芯片，其周邊部分有：行、場同步信號分離部分；疊加字符的水平與垂直位置的調(diào)節(jié)部分；疊加字符寬窄調(diào)節(jié)部分：疊加字符的輸出與亮暗調(diào)節(jié)部分；存儲器部分；單片機(jī)部分等。這樣，該收費(fèi)數(shù)據(jù)通過單片機(jī)輸入到疊加芯片，被疊加到高速公路收費(fèi)站監(jiān)控的視頻上。它除顯示在監(jiān)視器上外，還上傳到監(jiān)控中心的計算機(jī)上，同時也被記錄在DVR中，以方便交通部門的管理。

5 收費(fèi)站不停車收費(fèi)系統(tǒng)

5.1 ETC不停車收費(fèi)系統(tǒng)高速公路收費(fèi)站不停車收費(fèi)系統(tǒng)，是一種電子不停車收費(fèi)系統(tǒng)（ElectronicTollCollection簡稱ETC），是國內(nèi)外正在開發(fā)并且推廣普及的一種用于高速公路、大橋和隧道的一種收費(fèi)系統(tǒng)。它通過路側(cè)天線與車載電子標(biāo)簽之間的專用短距離通訊，在不需要司機(jī)停車和其他收費(fèi)人員采取任何操作的情況下，能自動地完成收費(fèi)的全過程。ETC系統(tǒng)主要由ETC收費(fèi)車道、收費(fèi)站管理系統(tǒng)、ETC管理中心、專業(yè)銀行及傳輸網(wǎng)絡(luò)組成。ETC系統(tǒng)是利用微波（或紅外或射頻）技術(shù)、電子技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、通信和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、信息技術(shù)、傳感技術(shù)、圖像識別技術(shù)等高新技術(shù)的設(shè)備和軟件（包括管理）所組成的先進(jìn)系統(tǒng)，以實現(xiàn)車輛無需停車即可自動收取道路通行費(fèi)用。目前，大多數(shù)ETC系統(tǒng)均采用微波技術(shù)。當(dāng)汽車通過路邊車道設(shè)備控制系統(tǒng)的信號發(fā)射與接收裝置（路邊讀寫設(shè)備簡稱RSE，即圖中的閱讀器）時，經(jīng)天線，能識別車輛上設(shè)備（即圖中的射頻卡或標(biāo)簽，因放在汽車前玻璃上也稱為車載器，簡稱OBU）內(nèi)特有的編碼、車牌號、判別車型、計算通行費(fèi)用，并自動從車輛用戶的專用賬戶中扣除通行費(fèi)。對使用ETC車道的未安裝電子標(biāo)簽或標(biāo)簽無效的車輛，則視作違章車輛，并立即自動實施圖像抓拍和識別，以傳送交警部門事后處理。

5.2 GPS不停車收費(fèi)系統(tǒng)高速公路GPS（GlobalPositioningSystem）不停車收費(fèi)系統(tǒng)，是GPS技術(shù)、GIS（GeographicInformationSystem）技術(shù)、移動通信技術(shù)等高度融合。它將裝有GPS接收機(jī)的移動車輛位置數(shù)據(jù)，經(jīng)過單片機(jī)的處理，經(jīng)GSM通信模塊以短信息的方式發(fā)送至移動通信網(wǎng)的短消息中心（SMC），SMC再通過專線把車輛定位信息傳遞給收費(fèi)中心，當(dāng)收費(fèi)中心接收到移動終端發(fā)送來的位置信息，利用GIS軟件和快速的投影匹配算法，準(zhǔn)確將車輛的行駛路線與數(shù)據(jù)庫中的道路網(wǎng)進(jìn)行匹配，獲得其在收費(fèi)道路上的行駛軌跡，然后由收費(fèi)軟件按照各條公路收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)分開進(jìn)行計費(fèi)，以實現(xiàn)道路聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)；車主可在網(wǎng)上查詢自己的收費(fèi)詳細(xì)情況，使收費(fèi)過程透明；收費(fèi)中心然后再通過專線與銀行進(jìn)行交割。系統(tǒng)可實現(xiàn)全天候24小時不停車收費(fèi)與分時段收費(fèi)；實現(xiàn)車輛全程跟蹤與定位以及道路信息查詢等功能。

與傳統(tǒng)人工收費(fèi)方式不同，不停車收費(fèi)系統(tǒng)的好處有：杜絕少數(shù)不法收費(fèi)員貪污路費(fèi)；無需收費(fèi)廣場，節(jié)省收費(fèi)站的占地面積；節(jié)省能源消耗，減少停車時的廢氣排放和對城市環(huán)境的污染；降低車輛部件損耗；減少收費(fèi)人員，降低收費(fèi)管理單位的管理成本；無需排隊停車，節(jié)省出行人的時間；避免因停車收費(fèi)而造成收費(fèi)口堵塞，形成新的瓶頸等。