简析高速公路机电监控系统的设计要点

简析高速公路机电监控系统的设计要点

孙耀张东森

浙江高速信息工程技术有限公司

摘要：高速公路监控系统根据设计原则、设计规范及国际国内标准，并根据用户的需求，并结合实际情况及未来的发展趋势，一般选用闭路电视监控进行方案设计。闭路电视监控系统分别由前端系统、传输系统、控制系统、显示系统四个部分构成，还具有对图像信号的分配切换、存储、处理、还原等功能。为了充分发挥其作用，本文简述了高速公路机电监控系统的主要特征，对高速公路机电监控系统的设计要点进行了简要分析。

关键词：高速公路；机电监控系统；特征；设计要点；

高速公路监控系统就是将先进的信息技术、数据通信传输技术、电子控制技术以及计算机处理技术等综合运用于地面运输管理体系，而建立起的一种在大范围内、全方位发挥作用的，实时、准确、高效的公路运输综合管理系统。

一、高速公路机电监控系统的主要特征

高速公路机电监控系统的特征主要表现为：（1）数据传输自动化特征。在信息技术高速发展的今天，高速公路机电监控系统也日益走向信息化的管理道路，其中基于高速公路监控系统的自动化数据传输就是高速公路机电监控系统信息化管理的重要体现，另外，在完成数据传输自动化的基础上，高速公路机电监控系统也越来越向数字化、智能化和集成化的方向发展。（2）环境监控实时化的特征。高速公路机电监控系统利用动力环境监控系统，可以对机电设备运行的状况进行实时的监控。这样相关部门就可以通过对观测采集数据的定时观察，就可以可及时发现高速公路机电监控系统所存在的问题，进而就可以通过采取有效措施，来有效预防安全事故的发生，对进一步保障机电设备的正常运转发挥了重要作用。（3）全天候稽查的特征。高速公路机电监控系统的实时监控实现了稽查过程的全天化，这样就可以确保高速公路机电监控系统系统的记录资料的全面性，这不仅可以很好的满足收费稽查的需要，而且可以有效确保收费工作的正常进行。

二、高速公路监控系统设计要点的分析

1、高速公路机电监控系统的前端系统设计要点。前端系统的重要组成部件是摄像机和镜头。（1）摄像机的选择。摄像部分的主体是摄像机，其功能为观察、收集信息。摄像机的性能及其安装设计是决定系统质量的重要因素。其主要性能及技术参数要求如下：第一、色彩：摄像机有黑白和彩色两种，通常黑白摄像机的水平清晰度比彩色摄像机高，且黑白摄像机比彩色摄像机灵敏，更适用于光线不足的地方和夜间灯光较暗的场所。黑白摄像机的价格比彩色便宜。但彩色的图像容易分辨衣物与场景的颜色，便于及时获取、区分现场的实时信息。第二、清晰度：有水平清晰度和垂直清晰度两种。垂直方向的清晰度受到电视制式的限制，有一个最高的限度，由于我国电视信号均为PAL制式，PAL制垂直清晰度为400行。所以摄像机的清晰度一般是用水平清晰度表示。第三、照度：单位被照面积上接受到的光通量称为照度。摄像机的灵敏度以最低照度来表示，这是摄像机以特定的测试卡为摄取标，在镜头光圈为0.4时，调节光源照度，用示波器测其输出端的视频信号幅度为额定值的10%，此时测得的测试卡照度为该摄像机的最低照度。所以实际上被摄体的照度应该大约是最低照度的10倍以上才能获得较清晰的图像。第四、同步：要求摄像机具有电源同步、外同步信号接口。对电源同步而言，使所有的摄像机由监控中心的交流同相电源供电，使摄像机场同步信号与市电的相位锁定，以达到摄像机同步信号相位一致的同步方式。第五、电源：摄像机电源一般有交流220V，直流12V，可根据现场情况选择摄像机电源但推荐采用安全低电压。选用12V直流电压供电时，往往达不到摄像机电源同步的要求，必须采用外同步方式，才能达到系统同步切换的目的。（2）镜头选择。镜头按功能和操作分类：第一、摄取静态目标的摄像机，可选用固定焦距镜头，当有视角变化要求的动态目标摄像场合，可选用变焦距镜头。镜头焦距的选择要根据视场大小和镜头到监视目标的距离而定。第二、选择镜头焦距时，必须考虑摄像机图像敏感器画面的尺寸，有2/3"、1/2"、1/3"、1/4”四种型式，四种模式摄像机对应于某一个镜头，则下一个模式正好与它上一个模式摄像机相差一个镜头焦距的档次。

2、高速公路机电监控系统的传输系统设计要点。监视现场和控制中心总有一定距离，从监视现场到控制中心需要图像信号传输图像信号，同时从控制中心的控制信号要传送到现场，所以传输系统包括视频信号传输、控制信号传输

3、高速公路机电监控系统的控制系统设计要点。主要表现为：（1）模拟控制系统。第一、视频矩阵切换器。对多路视频输入信号和多路视频输出信号进行切换和控制，可以通过电子开关，组成切换矩阵，使任一路输入可切换至任一路输出。设计时应满足必要的视频输入/输出容量，并易扩展。第二、双工多画面视频处理器。能把多路视频信号合成一幅图像，达到在一台监视器上同时观看多路摄像机信号常用的16画面分割器，又称为多画面视频处理器，双工的另一个用途是用一台录像机同时录制多路视频信号，并具有单路回放的功能，即能选择同时录下的多路视频信号的任意一路在监视器上回放。第三、多画面分割器。将多个画面通过视频数字处理合并成分割状的一个画面，就出现了多画面分割器。现有4画面分割器，9画面分割器，16画面分割器。（2）数字化图像监控系统。以同轴电缆传输视频信号，称之为传统的模拟信号传输方式，这种方式传输，在较短距离内（如200m左右）视频信号的衰减不大，如果超过200m，则必须对视频信号进行补偿放大。常规的闭路电视监控系统较适合在一座建筑物或较小的地域范围内使用。数字化监控系统将计算机网络技术、多媒体技术与图像监控技术有机结合在一起，能高清晰、同步地传输图像信号，是一项全新的安保电视系统，它己成为现代化楼宇管理的有力工具。（3）数字硬盘录像系统。数字硬盘录像是当今安保电视系统领域最新型的、性能最卓越的数字化图像记录设备，它将监控系统中所有的摄像机摄取的画面进行实时数字压缩并录制存档，可以根据任意检索要求对所记录的图像进行随机检索。由于采用了数字记录技术，能大大增强录制图像的抗衰减、抗干扰能力，因此无论经过多少次的检索或录像回放都不会影响播放图像的清晰度，而传统的模拟方式记录的录像带在经过若干次检索及回放后，图像质量将会有一定的衰减并引起信号信噪比的下降。

4、高速公路机电监控系统的显示系统设计要点。显示与记录设备一般均安装在安保控制室，主要由黑白/彩色监视器、录像机及视频处理设备组成。（1）黑白/彩色专用监视器。实现对摄像机视频信号再现图像的设备，一般要求黑白监视器的水平清晰度应大于600线，彩色监视器的清晰度应大于350线。（2）录像机。它是监视系统的记录和重放装置，一般采用时滞录像机，用普180min的录像带可以录24h以上，甚至可达480h，960h，并可用控制信号自动操作录像机的遥控功能。

结束语

综上所述，高速公路监控系统是提高公路管理水平的重要手段，对促进我国高速公路事业的发展发挥了非常重要的作用。因此在加大对高速公路建设投入的同时，还要对高速公路机电监控系统设计进行深入研究。

参考文献：

[1]杨燕春论机电监控系统在高速公路中的应用研究[J].广东科技2011（10）

[2]杨帆.高速公路收费站机电设备可视化管理及实时监控[J].交通世界，2017（12）

[3]唐霖等.刍议高速公路机电工程监控系统[J].甘肃科技纵横，2017（08）

[4]孙健.高速公路机电工程的监控系统探究[J].四川水泥，2017（12）