[科普中国]-高速道路监控系统

高速道路监控系统(freeway surveillance and control system)是指高速道路监视系统和控制系统的总称。高速道路的重要组成部分，保证交通高速、安全运行的重要手段。其硬件设备包括控制设施、监视设施、情报设施、传输设施、显示设施以及控制中心等。工作方式是监视及情报设施得到的交通信息通过传输设施传送到控制中心，而控制中心分析处理的结果又由传输设施传送到控制设施和显示设施上，对交通加以控制。

简介高速道路监控系统(freeway surveillance and control system)是指高速道路监视系统和控制系统的总称。高速道路的重要组成部分，保证交通高速、安全运行的重要手段。其硬件设备包括控制设施、监视设施、情报设施、传输设施、显示设施以及控制中心等。工作方式是监视及情报设施得到的交通信息通过传输设施传送到控制中心，而控制中心分析处理的结果又由传输设施传送到控制设施和显示设施上，对交通加以控制1。

数据采集方式在高速公路监控中，数据采集分为两种方式，即：自动采集方式和非自动事件检测方式。自动采集方式是在后台自动进行的数据采集，不需要人工干预，采集过程对于监控人员来说是透明的。非自动事件检测方式是指监控人员通过道路监视或紧急电话等确认交通事件，或交利用人工观测的方式获得气象情况，并在前台人机交互界面输入交通事件信息和气象信息，存入到数据库业中去。

数据自动采集，一般主要涉及的设备有：外场设备、通信设备、串口设备和通信计算机。在一般高速公路监控系统中，外场设备主要有车辆检测器、气象检测器、能见度检测器、可变信息标志(包括小型可变信息标志)、可变限速标志等；通信设备一般采用MODEM(调制解调器)和其它数据传输设备；串口设备一般采用多串口卡1。

外场设备的数据采集高速公路交通流参数实时数据的采集主要是通过车辆检测器来实现的。车辆检测器的环行线圈埋设在道路表面下，并与车辆检测器控制器相连；当车辆通过时，通过线圈电磁场的变化来对车辆进行检测；来自传感器的信号由设置在路旁的微处理器进行计算，得出各个车道的平均车速、最高车速、最低车速、车流量、车道占有率和车头时距等。

气象检测器由多种传感器(温度、湿度、风向、风速、雨量、能见度、路面状况)、数据采集器和控制器等组成，各种传感器由敏感元件和转换电路组成。数据采集器是一种智能性采集器，它采集各种传感器的电信号。气象检测器控制器进行数据的预处理。能见度检测器与气象检测器数据采集过程相同，但它只能检测能见度。可变信息标志是高速公路监控系统向过往车辆发布交通信息、通告的主要设备。可变信息标志分为大型可变信息标志和小型可变信息标志，其中大型可变信息标志模组数一般为10或12，安装在高速公路上方的龙门架上，可显示图形和文字；小型信息标志体积较小，安装在路旁，可显示1 个图形或4 个汉字。可变信息标志的控制器采集当前显示信息和故障信息。

可变限速标志安装在高速公路的路旁，当天气恶劣、发生交通事故或其它异常情况时，控制室及时发布限速标志的显示内容，限制车速，确保高速公路行车安全和交通流畅；同时，可变限速标志的控制器可反馈显示内容及故障信息。

上述外场设备采集到自身检测出的数据后，控制器先进行处理，然后通过控制器上的RS232、485、422 等接口，经通信系统将数据上传至监控室的通信计算机2。

数据传输和串口设备数据传输和采集设备一般主要包括MODEM、子速率板和串口设备等。在高速公路监控中一般应采用专线MODEM。MODEM 主要是用以延伸计算机数字信号传输的距离。

MOEDM 将计算机送来的数字信号调制成载波信号(模拟信号)，调制后的载波信号通过通讯信道送到控制室，由上位MODEM 将接收到的载波信号解调成数字信号，最后送给通信计算机处理。

若外场设备和通信计算机之间的距离较小，外场设备和通信计算机之间直接用一对MODEM 就可以实现数据传输；若距离超出了MODEM 的最大传输距离，这时必须添加其它数据传输设备，例如子速率板。子速率板也是成对使用的，上位端一般在监控室附近的通信机房，下位端在通信站。外场设备一般位于某个立交(收费站)附近，距离立交一般在几公里以内，可在立交附近可设立通信站。一对子速率板可提供多个数据传输通道，一般采用异步传输模式。串口设备一般采用多串口卡。多串口卡技术较为成熟，且多串口卡成本较低，便于维护。多串口卡安装在通信计算机PCI 插槽里，外接串口盒。每块多串口卡一般最多支持32 个串口或64 个串口2。

软件开发工具的选择在软件开发中，选择一种合适的编程语言，可以大大加快工作效率，并且对软件开发的难易程度也有很大的影响。数据采集系统过去一般是在DOS 操作系统下应用汇编语言开发的。Windows 操作系统的普及应用，尤其是可视化开发软件Visual C++的出现，为软件开发提供了强大的图形界面功能，使得开发出来的应用程序具有良好的人机交互功能，并且程序运行速度快、效率高。因此，在进行高速公路监控系统时，可采用Visual C++来开发远程数据采集软件3。

本词条内容贡献者为:

石季英 - 副教授 - 天津大学