一、 項目背景 高速公路監(jiān)控平臺是北京云星宇公司領導緊搭高速公路信息化建設脈搏，適應行業(yè)發(fā)展需要重點提出的具有前瞻性的研發(fā)項目。它的建設，不僅可以提高公司在高速公路監(jiān)控系統(tǒng)方面的技術水平，還可為公司承建的眾多監(jiān)控系統(tǒng)方面的項目提供一個良好的試驗平臺，從而提高項目質量，縮短建設周期。同時可以生動直觀的對外展示公司在監(jiān)控系統(tǒng)建設方面的雄厚實力。 監(jiān)控系統(tǒng)通過采集模擬器產(chǎn)生的各種信息（交通流參數(shù)信息、事件信息、設備狀態(tài)信息、氣象信息、收費系統(tǒng)信息等），經(jīng)過監(jiān)控平臺計算機系統(tǒng)計算和處理，實現(xiàn)管轄路段的交通狀態(tài)自動分析和交通事件的自動檢測等功能，并能自動生成部分交通控制方案，從而實現(xiàn)對緊急事件等的快速處理，避免或減輕交通擁擠及二次事故的發(fā)生。 該項目達到了良好的效果，準備應用于北京高速公路監(jiān)控系統(tǒng)中，并有待于向其它省市推廣。 二、 系統(tǒng)組成及功能 1、硬件系統(tǒng) 硬件系統(tǒng)主要分四部分，其中計算機系統(tǒng)主要包括通訊計算機、數(shù)據(jù)服務器、監(jiān)控計算機、圖形計算機、交換機、多串口卡、打印機等設備；CCTV系統(tǒng)主要包括攝像機、云臺、防護罩、視頻分配器、矩陣、四畫面分割器、監(jiān)視器、硬盤錄像機、視頻車檢器等設備；信號模擬系統(tǒng)主要包括西門子PLC功能模塊、Profice觸摸屏和相關元器件等組成，可以模擬產(chǎn)生車檢器、氣象站、緊急電話、車道燈等外場設備的相關信號；信息發(fā)布系統(tǒng)由3塊顯示屏及支架等組成。 信號模擬系統(tǒng)由2個控制柜組成，模擬器采用PLC加觸摸屏的方式，開關量信號直接連到PLC的輸入/輸出模塊，模擬量信號連到PLC的模擬量輸入模塊，車檢器的信號由觸摸屏設定產(chǎn)生，另外部分外設的信號、設備狀態(tài)等也可以在觸摸屏上顯示。可以模擬任意多處6車道車檢器，能夠產(chǎn)生平均速度、平均車長、平均車間距、車流量、時間占有率、車流密度等數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)的格式和接口協(xié)議與浙大中控Vdi-6型車檢器完全一致，可以隨機產(chǎn)生4種類型的車檢器數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)的域值都為參數(shù)化，可以在觸摸屏上方便設定；另外模擬了1處氣象站，能夠產(chǎn)生溫度、濕度、最大風速、平均風速、風向、能見度、雨量等數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)的格式和域值與SBH公司的產(chǎn)品完全一致；還可以模擬產(chǎn)生緊急電話和收費站的天棚燈開關狀態(tài)信號，通過PLC上的RS232口時時發(fā)送這兩種設備的狀態(tài)信號到通訊計算機信息發(fā)布系統(tǒng)的3塊顯示屏可以顯示漢字和數(shù)字。 監(jiān)控平臺系統(tǒng)物理結構圖如下： 軟件系統(tǒng) 平臺監(jiān)控系統(tǒng)以北京五環(huán)高速公路和八達嶺高速清河段為模擬對象。工作站操作系統(tǒng)采用美國微軟公司的Windows 2000 Professional，數(shù)據(jù)庫軟件采用美國微軟公司的Microsoft SQL Server 2000，軟件開發(fā)工具采用Delphi軟件,并結合GIS技術用MapInfo開發(fā)高速公路地理信息,描述設備狀態(tài)。 平臺監(jiān)控軟件有3方面做了很有意義的創(chuàng)新和嘗試，首先把交通流的狀況在監(jiān)控界面上顯示出來了，把車檢器的數(shù)據(jù)較好的使用起來了；另外把交通事件的自動檢測算法應用到高速公路的監(jiān)控軟件中，并且自動給出交通事件的報警提示；其次對信息發(fā)布的自動實現(xiàn)進行了構想和實現(xiàn)。 三、軟件結構說明 平臺監(jiān)控軟件采用C/S架構。 1、平臺監(jiān)控軟件按功能劃分可分為：通信軟件、主控軟件、報表管理軟件、數(shù)據(jù)庫、電子地圖數(shù)據(jù)。 通信軟件又可分為：情報板通信軟件、車檢器通信軟件、氣象站及緊急電話通信軟件。 2、 通信軟件和數(shù)據(jù)庫都安裝在通信計算機即服務器上，電子地圖數(shù)據(jù)也安裝在通信計算機上。主控端程序安裝在監(jiān)控計算機上、報表統(tǒng)計軟件安裝在信息管理計算機上。 3、所有軟件都通過數(shù)據(jù)庫進行數(shù)據(jù)交互，這樣保證了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和擴展性。有利于開發(fā)和維護。開發(fā)時把數(shù)據(jù)、業(yè)務、界面分離；利用面向對象的編程方式進行開發(fā)，數(shù)據(jù)和業(yè)務處理完全放在服務器中進行。增加了業(yè)務的保密性和程序的易修改、易擴展性。 4、開發(fā)軟件 采用Delphi7.0、SQL Server2000、Mapx5.0、Mapinfo7.0、北京1：10000電子地圖數(shù)據(jù)（Mapinfo格式）、第三方控件等。 2.1 交通流狀態(tài)顯示功能 在公路上行駛的車輛群稱為交通流，車輛群體的運行狀態(tài)稱為交通流狀態(tài)。描述交通流特性的基本參數(shù)是行駛速度、車流密度、交通量。經(jīng)常把速度當作交通狀態(tài)的指示器。設置交通狀態(tài)劃分參數(shù)指標和參數(shù)閾值，并將分析后的結果保存到數(shù)據(jù)庫中，以備電子地圖查詢并顯示狀態(tài)。 首先通過設置交通狀態(tài)判斷的閾值設定四級交通狀態(tài)，將交通狀態(tài)反映到電子地圖上，用顏色進行表示。 根據(jù)設定的閾值，將每個周期采集的交通密度數(shù)據(jù)與閾值進行比較，交通狀態(tài)的判斷見下表。 電子地圖顯示不同顏色，根據(jù)2000年交通部公路科學研究所的《高速公路基本路段通行能力研究報告》，給出缺省的閾值D1=7；D2=25；D3=37。 交通狀態(tài)判別處理流程(面向一個檢測周期一組檢測器) 2.2 交通事件自動檢測功能 高速公路事件是指交通事故、車輛故障、貨物撒落、道路維修等破壞正常交通流并導致通行能力下降的事件。交通事件是造成偶發(fā)性擁擠的主要原因，系統(tǒng)能夠檢測到的事件將依賴于用戶的事件設置和設備的報警功能（說明：報警事件不需要用戶設定），以及系統(tǒng)采用的檢測算法。 通過算法分析由車輛檢測器檢測到的交通流某些參數(shù)的變化來確定事件是否發(fā)生。 利用相鄰的上下游檢測器的上一個周期和本周期采集的平均占有率值，分別計算 引入閾值選擇的事件檢測處理流程(面向一個檢測周期一組檢測器) 路段擁堵及事件檢測自動報警GIS圖形顯示 路段擁堵情況及事件報警監(jiān)控圖 四、結果分析 通過模擬器和平臺監(jiān)控軟件反復模擬試驗，達到以下效果： 1、 驗證了加州交通事件算法7； 2、 電子地圖擁堵情況直觀顯示； 3、 氣象站和情報板信息發(fā)布實現(xiàn)了完全聯(lián)動。 4、 交通事件自動檢測、報警和視頻監(jiān)視自動切換實現(xiàn)了完全聯(lián)動。 5、 驗證的參數(shù)值如下： 交通事件參數(shù)：K1、K2、K3為：8、0.31、17 交通擁堵參數(shù)：Q1、Q2、Q3為：17、25、37 該系統(tǒng)的應用，能夠使交通狀況、交通事件直觀、即時、有效地反映到分中心、省中心、甚至國家交通管理中心，為有交通事件發(fā)生時作出誘導方案、應急措施提供了可靠、即時的信息。有利于提高交通管理部門的管理水平。 整個研究具有前瞻性、可借鑒性、并達到預期的效果。希望可以給交通監(jiān)控行業(yè)的研究及技術應用人員提供一定的參考，并歡迎有興趣的同仁來公司參觀，提出寶貴意見和建議。 作者資料 幺進祥：北京云星宇交通工程有限公司產(chǎn)品開發(fā)部，工作電話：010-63730027-2596，移動電話：13641254699，E-mail：jinxiangyao@163．Com 通信地址：北京豐臺區(qū)海鷹路1號產(chǎn)業(yè)大樓12層1217室，郵編：100070 趙永忠：北京云星宇交通工程有限公司產(chǎn)品開發(fā)部，工作電話：010-60246341-228