魏永俊

摘 要：公路隧道智能監(jiān)控系統(tǒng)能夠幫助管理人員對(duì)隧道內(nèi)的車(chē)輛流量和交通情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)管理，智能的監(jiān)控系統(tǒng)可以自行隧道內(nèi)的異常狀況，并在發(fā)生異常狀況后觸發(fā)警報(bào)，以此保障公路隧道內(nèi)的交通行駛安全通暢。為了進(jìn)一步提高高速公路的隧道管理、監(jiān)控和異常事故處理能力，文中分析了典型案例，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)處理，從監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用談起，對(duì)現(xiàn)有高速公路隧道智能監(jiān)控系統(tǒng)的組成和功能進(jìn)行了分析評(píng)價(jià)，發(fā)現(xiàn)其中的問(wèn)題與不足，以供參考。

關(guān)鍵詞：公路隧道;交通安全;監(jiān)控系統(tǒng);智能應(yīng)用

中圖分類(lèi)號(hào)：U459.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2019）06-0107-02

公路建設(shè)工程中，隧道是一段公路的重要地段，對(duì)公路的承載能力、車(chē)輛運(yùn)輸速度與車(chē)輛交通安全等問(wèn)題起著決定性作用。高速公路上的隧道建設(shè)往往有較長(zhǎng)的長(zhǎng)度，橫截面積有限，加上空間范圍小、光線暗淡，大部分區(qū)域處于密閉狀態(tài)，整體呈現(xiàn)出狹長(zhǎng)、閉塞的形態(tài)特點(diǎn)。且特殊地形中大量出現(xiàn)隧道，道路環(huán)境復(fù)雜曲折，稍有疏忽就會(huì)引發(fā)事故，比如常見(jiàn)的火災(zāi)、滾石、泥石流、塌方、電路不通等，附近人員的疏散和救援人員的到達(dá)都很困難，常常導(dǎo)致交通停滯，或者更嚴(yán)重的車(chē)輛人員傷害損失，嚴(yán)重威脅高速通行和道路出行的安全性。為預(yù)防和及時(shí)處理意外事故，相關(guān)部門(mén)要重視高速公路隧道交通情況的管理監(jiān)控，要實(shí)時(shí)、完整的監(jiān)督隧道內(nèi)行車(chē)情況，避免意外發(fā)生和事故危害的擴(kuò)大，解決安全威脅，實(shí)現(xiàn)高速公路的安全同行與生產(chǎn)運(yùn)輸，各部門(mén)對(duì)高速公路的管理意識(shí)和防范能力也要盡早提升。

1 高速公路智能監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)際意義與應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

高速公路的隧道機(jī)電工程建設(shè)時(shí)，監(jiān)控系統(tǒng)是其主要構(gòu)成之一。監(jiān)控系統(tǒng)與隧道中的通風(fēng)系統(tǒng)、消防系統(tǒng)、供電配電系統(tǒng)和照明系統(tǒng)通過(guò)特定的軟件組態(tài)連接起來(lái)，協(xié)同作用構(gòu)成了隧道交通的后臺(tái)管控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)各方面的功能聯(lián)動(dòng)。在高速公路的隧道內(nèi)部，每相隔150米就會(huì)設(shè)立一個(gè)監(jiān)控網(wǎng)點(diǎn)，如果是用于人行車(chē)行的橫洞，還會(huì)在隧道的出口或入口處設(shè)置快球云臺(tái)，實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)的監(jiān)控隧道內(nèi)每個(gè)時(shí)刻的車(chē)流量、氣候狀況和道路情況，并把檢測(cè)到的交通信息和行駛狀況傳送回隧道監(jiān)控管理中心與監(jiān)控管理中心的監(jiān)視器、大顯示屏相連，直接顯示監(jiān)控到的圖像數(shù)據(jù)。工作人員根據(jù)顯示出的圖像數(shù)據(jù)和系統(tǒng)運(yùn)行狀況來(lái)整理提取出需要的特征數(shù)值，針對(duì)可能的問(wèn)題預(yù)先準(zhǔn)備好對(duì)應(yīng)措施，調(diào)整車(chē)流量，防止因?yàn)樘幚硎鹿室鸾煌ㄗ枞麊?wèn)題。如果隧道內(nèi)有意外事故發(fā)生，智能監(jiān)控系統(tǒng)就可以及時(shí)檢測(cè)，觸發(fā)警報(bào)并把信號(hào)回傳給管理中心。管理人員收到信號(hào)警報(bào)后立即安排處理，并通過(guò)信息網(wǎng)絡(luò)向其他部門(mén)和車(chē)輛駕駛?cè)藛T發(fā)布事故信息，避免信息不通引起事故再次發(fā)生堵塞交通。同時(shí)隧道內(nèi)的監(jiān)控系統(tǒng)能夠智能化的分析檢測(cè)到的錄像數(shù)據(jù)，為交通取證提供便捷。并且智能監(jiān)控系統(tǒng)的工作模式不同于人類(lèi)，可以實(shí)現(xiàn)24小時(shí)無(wú)休，實(shí)時(shí)準(zhǔn)確完整的監(jiān)控交通路況，也不會(huì)受到高寒、高溫等天氣作用。

2 高速公路隧道智能監(jiān)控系統(tǒng)的功能作用

對(duì)高速公路隧道中智能監(jiān)控系統(tǒng)的功能進(jìn)行分析，歸納如下：

（1）可以監(jiān)控隧道內(nèi)車(chē)輛行駛情況和可能遇到的交通事故，提升管理部門(mén)的應(yīng)急能力和預(yù)見(jiàn)能力，減少意外事件、偶發(fā)狀況、車(chē)輛事故和惡劣天氣對(duì)公路隧道運(yùn)行帶來(lái)的不良影響。

（2）幫助提升公路隧道的車(chē)輛通行量，降低擁擠事故的發(fā)生幾率，減少公路運(yùn)行維護(hù)的成本投入，也提升有關(guān)部門(mén)的交通運(yùn)行收益。

（3）智能監(jiān)控系統(tǒng)可以向道路上正常行駛的車(chē)輛駕駛和乘車(chē)人員提供前方道路的狀況信息，為乘車(chē)人的人身財(cái)產(chǎn)安全多加一層防護(hù)。如果發(fā)生意外事故，管理人員也會(huì)在很短時(shí)間內(nèi)的到信息，安排救援處理，節(jié)省事故的反饋處理時(shí)間。

（4）隧道智能監(jiān)控可以幫助管理部門(mén)監(jiān)控當(dāng)?shù)睾瓦h(yuǎn)距離地區(qū)的隧道運(yùn)行情況，大大節(jié)約了人力投入和控制成本，也降低了操作管理的困難程度，提升了監(jiān)控的質(zhì)量和效率，為社會(huì)經(jīng)濟(jì)的效益發(fā)展謀求福利。

3 高速公路隧道智能監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用現(xiàn)狀與常見(jiàn)問(wèn)題

3.1 高速公路隧道智能監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成

高速公路隧道部分的工程建設(shè)十分復(fù)雜，后期運(yùn)營(yíng)也要投入較多的成本，是高速公路整體管理控制中的重點(diǎn)路段。當(dāng)前高速公路建設(shè)的目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)意外事故災(zāi)害的快速處理和預(yù)防、事故發(fā)生及時(shí)救助、事故信息及時(shí)同步等。高速公路隧道的監(jiān)控系統(tǒng)一般按功能分配劃分為以下幾部分：消防自動(dòng)檢測(cè)報(bào)警、隧道內(nèi)照明供電控制、、通風(fēng)控制、交通控制、閉路電視監(jiān)控和有線廣播系統(tǒng)，這些小的系統(tǒng)與系統(tǒng)之間互相獨(dú)立，但都要依靠后臺(tái)總體控制系統(tǒng)相連接，實(shí)現(xiàn)功能上的聯(lián)動(dòng)互補(bǔ)。通過(guò)信息網(wǎng)絡(luò)連接起控制站點(diǎn)和監(jiān)控路段，使上述小的系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)功能能夠完成運(yùn)作，從而實(shí)現(xiàn)工作人員在控制管理中心就能對(duì)當(dāng)?shù)鼗蛘哌h(yuǎn)距離的隧道交通進(jìn)行監(jiān)控。

3.2 高速公路隧道智能監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用中的常見(jiàn)問(wèn)題

（1）隧道智能監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用現(xiàn)狀。隧道中的智能監(jiān)控系統(tǒng)是整個(gè)高速公路視頻網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控的一部分，經(jīng)歷過(guò)了點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳輸圖像的光端設(shè)備、級(jí)聯(lián)型光端設(shè)備和光的傳輸平臺(tái)建設(shè)等技術(shù)變革。當(dāng)前我國(guó)的公路交通已經(jīng)完成在完成與未完成公路隧道上的智能監(jiān)控系統(tǒng)部署，數(shù)據(jù)的傳輸也數(shù)字形式的壓縮與非壓縮形式交由平臺(tái)進(jìn)行光傳輸。

因?yàn)楣匪淼赖乩斫煌ㄇ闆r特殊，一般會(huì)在隧道入口的左右兩側(cè)分別安裝一套監(jiān)控錄像設(shè)備，實(shí)現(xiàn)對(duì)隧道入口處交通車(chē)輛狀況和隧道周?chē)h(huán)境的動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)控。在隧道的左右兩側(cè)變電所位置，還會(huì)設(shè)置兩套扁球形的監(jiān)控錄像設(shè)備，對(duì)變電所內(nèi)部的設(shè)施運(yùn)行、出入人員、人員的活動(dòng)情況和變電所周?chē)沫h(huán)境動(dòng)態(tài)進(jìn)行監(jiān)控。而在隧道內(nèi)部，間距150米會(huì)在隧道一側(cè)布置一套監(jiān)控錄像設(shè)備，以監(jiān)控隧道內(nèi)部的車(chē)輛流量、車(chē)行密度、車(chē)輛行駛速度和交通是否順暢等。用于車(chē)行、人行的橫洞以及緊急停車(chē)位置也會(huì)設(shè)置監(jiān)控錄像設(shè)備，便于監(jiān)控相應(yīng)區(qū)域的車(chē)輛交通情況。

無(wú)論是隧道入口的遙控錄像設(shè)備還是變電所附近的半球錄像設(shè)備都是通過(guò)同軸線纜實(shí)現(xiàn)與圖像編碼設(shè)備的連接傳輸。通過(guò)同軸線纜，隧道內(nèi)部沒(méi)3臺(tái)監(jiān)控錄像設(shè)備連接1臺(tái)圖像編碼設(shè)備，橫洞和急停位置的錄像設(shè)備采取就近方式連接編碼設(shè)備。編碼設(shè)備在接收錄像視頻之后，要對(duì)圖像進(jìn)行壓縮處理，H264為規(guī)定的壓縮編碼。完成編碼后的圖像會(huì)通過(guò)光纖網(wǎng)絡(luò)被傳送到管理站的綜合管理控制平臺(tái)。這個(gè)平臺(tái)是智能化的功能強(qiáng)大，可以對(duì)傳輸?shù)囊曨l進(jìn)行編碼、控制切換或者多層級(jí)聯(lián)網(wǎng)處理。在圖像集合了各個(gè)小系統(tǒng)的信息和監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)之后，智能化的綜合處理平臺(tái)會(huì)把它直接送入總服務(wù)器儲(chǔ)存起來(lái)。如果有工作需求，可以藉由同軸線纜實(shí)現(xiàn)對(duì)監(jiān)視器屏幕上的圖像數(shù)據(jù)切換，也可以以其他形式呈現(xiàn)，例如分組的巡輪形式。需要進(jìn)行大屏幕投射顯示的時(shí)候，平臺(tái)會(huì)優(yōu)先切換到大屏幕的控制系統(tǒng)，把智能綜合處理平臺(tái)提供的圖像數(shù)據(jù)信息輸出到大屏幕端輸出顯示，由大屏幕的控制系統(tǒng)決定數(shù)據(jù)拼接出的形式和效果。通過(guò)這樣的系統(tǒng)，就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)公路隧道內(nèi)部交通情況、道路運(yùn)行情況、道路能見(jiàn)度水平的智能化監(jiān)控，監(jiān)控圖像還可以實(shí)時(shí)處理傳輸?shù)焦芾砜刂浦行?，通過(guò)大屏幕投影形式顯示。管理人員可以根據(jù)呈現(xiàn)出的數(shù)據(jù)信息制定出正確的交通管理方案，在意外事故發(fā)生時(shí)，精準(zhǔn)取證，及時(shí)進(jìn)行危機(jī)處理。

圖像分析處理技術(shù)在不斷改進(jìn)，高速公路監(jiān)控圖像的處理技術(shù)也在向自動(dòng)化智能化的方向靠近。當(dāng)前較為成熟的并得到廣泛應(yīng)用的智能圖像處理技術(shù)是我國(guó)的車(chē)牌照識(shí)別處理、事故檢測(cè)和交通圖像的檢測(cè)分析系統(tǒng)。其中針對(duì)車(chē)輛的檢測(cè)又被分為車(chē)輛檢測(cè)、微波車(chē)輛檢驗(yàn)和線圈車(chē)輛檢驗(yàn)3種，也是目前高速機(jī)電檢測(cè)系統(tǒng)的主流方式。

（2）隧道智能監(jiān)控系統(tǒng)的缺點(diǎn)。上文中提到的智能化的綜合處理平臺(tái)是互聯(lián)網(wǎng)圖像處理先進(jìn)水平技術(shù)的代表，在國(guó)內(nèi)交通監(jiān)控系統(tǒng)中已經(jīng)得到了到范圍的使用。但是當(dāng)前的平臺(tái)處理系統(tǒng)一般把標(biāo)清圖像視頻的處理成像作為基礎(chǔ)要求，盡管已經(jīng)有了技術(shù)上對(duì)AD1DA信號(hào)轉(zhuǎn)化損傷的修復(fù)、多設(shè)備協(xié)作降低損失等，所得到的標(biāo)清圖像的缺點(diǎn)與局限仍然沒(méi)有本質(zhì)上的進(jìn)步。標(biāo)清視頻的清晰程度最高水平是D1級(jí)別，視頻圖像中車(chē)牌數(shù)字、駕車(chē)人員面貌特征都不能提取觀察。并且，圖像的自動(dòng)分析處理系統(tǒng)不能根據(jù)圖像內(nèi)容進(jìn)行分析警報(bào)，圖像的標(biāo)清質(zhì)量很難用于處理事件，錯(cuò)誤率很高。上述缺點(diǎn)很大程度上成為了公路智能監(jiān)控系統(tǒng)的建設(shè)阻礙。希望信息技術(shù)的發(fā)展，能夠在以后呈現(xiàn)出更清晰明確、范圍更大的監(jiān)控圖像，這也是未來(lái)道路監(jiān)控的發(fā)展趨勢(shì)。

4 高速公路隧道監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)用

4.1 隧道中的交通管理與控制

隧道中的智能監(jiān)控系統(tǒng)要負(fù)責(zé)隧道周?chē)蛢?nèi)部交通、道路情況的信息采集與處理。借助隧道入口處的提示屏、速度標(biāo)志和交通燈完成對(duì)過(guò)往車(chē)輛的交通引導(dǎo)，緩解隧道中的車(chē)輛密度壓力。當(dāng)隧道內(nèi)發(fā)生意外事故、消防事故時(shí)，智能監(jiān)控系統(tǒng)要自動(dòng)封閉道路，阻止車(chē)輛繼續(xù)前進(jìn)。隧道內(nèi)交通嚴(yán)重混亂，單向車(chē)流量超過(guò)受限制流量60%的時(shí)候，智能監(jiān)控系統(tǒng)要出發(fā)聲音光線警報(bào)。因此智能監(jiān)控系統(tǒng)不僅要檢測(cè)隧道中往來(lái)的車(chē)輛行駛密度、車(chē)輛速度、車(chē)流總量，還要監(jiān)控道路運(yùn)行是否通暢、能見(jiàn)度是否正常、光線溫度是否正常等。

例如福永段高速公路建設(shè)，作為西岸經(jīng)濟(jì)區(qū)域網(wǎng)中的重要建設(shè)路段，全場(chǎng)達(dá)6.3千米，雙向車(chē)道標(biāo)準(zhǔn)。工程從南嶼鎮(zhèn)出發(fā)，中途經(jīng)過(guò)永泰縣境內(nèi)的葛嶺鎮(zhèn)、赤錫鄉(xiāng)和城峰鎮(zhèn)，在兩縣交界處終止。途中有14段隧道路程，5處可以互通，有大小橋梁35座和各種涵洞、通道。隧道長(zhǎng)度占到線路總長(zhǎng)的46.8%。隧道數(shù)量多，隧道的安全建設(shè)任務(wù)重。2013年起福永高速開(kāi)始在途中隧道裝設(shè)智能監(jiān)控系統(tǒng)，目前較好的保障了隧道的控制管理和遠(yuǎn)距離控制，隧道內(nèi)行車(chē)安全性有防護(hù)，交通有序通暢。

4.2 隧道中的信號(hào)接收處理

隧道內(nèi)的智能監(jiān)控系統(tǒng)幫助交通管理實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程控制，智能化與制動(dòng)化的監(jiān)控水平不斷提升，對(duì)視頻圖像信息的處理更加快速準(zhǔn)確，能夠?yàn)榈缆方煌ü芾頇C(jī)構(gòu)預(yù)測(cè)交通情況，制定交通方案提供有效的數(shù)據(jù)信息支持。并且技術(shù)設(shè)備不斷更新，視頻圖像處理器也在進(jìn)步完善，智能監(jiān)控處理的視頻質(zhì)量清晰度不斷提升，遠(yuǎn)程監(jiān)控的效果也向著更好的方向發(fā)展，并逐步發(fā)展成公路隧道交通管控的有效方式。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展速度不斷加快，配套的交通設(shè)施建設(shè)也趨于完善。隧道建設(shè)作為高速公路建設(shè)工程的重要組分，對(duì)于提高公路的交通運(yùn)營(yíng)水平和管理經(jīng)營(yíng)收益方面有著重要作用。高速公路的隧道內(nèi)部空間環(huán)境和車(chē)輛交通情況十分復(fù)雜，是交通事故和火災(zāi)等事件的多發(fā)區(qū)域，在高速公路隧道中使用智能監(jiān)控，能夠幫助提升管理人員對(duì)隧道內(nèi)的事故監(jiān)控和應(yīng)急處理能力，更好的滿足車(chē)輛行駛的安全性需求，共同建設(shè)和諧的交通環(huán)境。

參考文獻(xiàn)

[1] 萬(wàn)長(zhǎng)恩，劉成.高速公路隧道群視頻智能監(jiān)控研究[J].中國(guó)交通信息化，2015（2）：105-107.

[2] 葛淑燕.智能高速公路隧道監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)置的必要性探析[J].現(xiàn)代商業(yè)，2012（13）：13-87.

[3] 尹鋒，趙等層，祝勇.高速公路隧道監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].公路工程，2010，35（3）：85-91.

[4] 張振東.高速公路隧道監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用研究[J].電子技術(shù)與軟件工程，2015（23）：44.

[5] 張晶晶，趙志忠.高速公路隧道交通安全評(píng)估研究[J].公路，2011（10）：151-155.