一、 項目背景 高速公路監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，適應行業發展需要重點提出的具有前瞻性的研發項目。它的建設，不僅可以提高公司在高速公路監控系統方面的技術水平，還可為公司承建的眾多監控系統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控系統建設方面的雄厚實力。 監控系統通過采集模擬器產生的各種信息（交通流參數信息、事件信息、設備狀態信息、氣象信息、收費系統信息等），經過監控平臺計算機系統計算和處理，實現管轄路段的交通狀態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生。 該項目達到了良好的效果，準備應用于北京高速公路監控系統中，并有待于向其它省市推廣。 二、 系統組成及功能 1、硬件系統 硬件系統主要分四部分，其中計算機系統主要包括通訊計算機、數據服務器、監控計算機、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、監視器、硬盤錄像機、視頻車檢器等設備；信號模擬系統主要包括西門子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；信息發布系統由3塊顯示屏及支架等組成。 信號模擬系統由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生，另外部分外設的信號、設備狀態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、車流密度等數據，數據的格式和接口協議與浙大中控Vdi-6型車檢器完全一致，可以隨機產生4種類型的車檢器數據，數據的域值都為參數化，可以在觸摸屏上方便設定；另外模擬了1處氣象站，能夠產生溫度、濕度、最大風速、平均風速、風向、能見度、雨量等數據，數據的格式和域值與SBH公司的產品完全一致；還可以模擬產生緊急電話和收費站的天棚燈開關狀態信號，通過PLC上的RS232口時時發送這兩種設備的狀態信號到通訊計算機信息發布系統的3塊顯示屏可以顯示漢字和數字。 監控平臺系統物理結構圖如下： 軟件系統 平臺監控系統以北京五環高速公路和八達嶺高速清河段為模擬對象。工作站操作系統采用美國微軟公司的Windows 2000 Professional，數據庫軟件采用美國微軟公司的Microsoft SQL Server 2000，軟件開發工具采用Delphi軟件,并結合GIS技術用MapInfo開發高速公路地理信息,描述設備狀態。 平臺監控軟件有3方面做了很有意義的創新和嘗試，首先把交通流的狀況在監控界面上顯示出來了，把車檢器的數據較好的使用起來了；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；其次對信息發布的自動實現進行了構想和實現。 三、軟件結構說明 平臺監控軟件采用C/S架構。 1、平臺監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、數據庫、電子地圖數據。 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、 通信軟件和數據庫都安裝在通信計算機即服務器上，電子地圖數據也安裝在通信計算機上。主控端程序安裝在監控計算機上、報表統計軟件安裝在信息管理計算機上。 3、所有軟件都通過數據庫進行數據交互，這樣保證了系統的穩定性和擴展性。有利于開發和維護。開發時把數據、業務、界面分離；利用面向對象的編程方式進行開發，數據和業務處理完全放在服務器中進行。增加了業務的保密性和程序的易修改、易擴展性。 4、開發軟件 采用Delphi7.0、SQL Server2000、Mapx5.0、Mapinfo7.0、北京1：10000電子地圖數據（Mapinfo格式）、第三方控件等。 2.1 交通流狀態顯示功能 在公路上行駛的車輛群稱為交通流，車輛群體的運行狀態稱為交通流狀態。描述交通流特性的基本參數是行駛速度、車流密度、交通量。經常把速度當作交通狀態的指示器。設置交通狀態劃分參數指標和參數閾值，并將分析后的結果保存到數據庫中，以備電子地圖查詢并顯示狀態。 首先通過設置交通狀態判斷的閾值設定四級交通狀態，將交通狀態反映到電子地圖上，用顏色進行表示。 根據設定的閾值，將每個周期采集的交通密度數據與閾值進行比較，交通狀態的判斷見下表。 電子地圖顯示不同顏色，根據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性擁擠的主要原因，系統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的變化來確定事件是否發生。 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控圖 四、結果分析 通過模擬器和平臺監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布實現了完全聯動。 4、 交通事件自動檢測、報警和視頻監視自動切換實現了完全聯動。 5、 驗證的參數值如下： 交通事件參數：K1、K2、K3為：8、0.31、17 交通擁堵參數：Q1、Q2、Q3為：17、25、37 該系統的應用，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。希望可以給交通監控行業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品開發部，工作電話：010-63730027-2596，移動電話：13641254699，E-mail：jinxiangyao@163．Com 通信地址：北京豐臺區海鷹路1號產業大樓12層1217室，郵編：100070 趙永忠：北京云星宇交通工程有限公司產品開發部，工作電話：010-60246341-228