系统的课程设计报告

摘要：

对高速公路监控系统进行了全面的介绍和分析，按照高速公路监控系统信息采集、信息处理和信息发布的流程对系统的运行作了构思，重点对信息采集系统作了分析研究。在高速公路机电工程建设过程中，监控系统是一种非常重要的管理手段，它在全程动态监控管理的加强过程中发挥着极其重要的作用。它把人的主观行为对系统的影响降到最低，使系统可以稳定地运行；同时使系统各个外场监控站既可以独立工作，又可以由上级监控中心统一协调运作。基于此，本论述首先介绍了高速公路监控系统设计的目的和原则，接着分析了高速公路监控系统结构及设计，希望能够为高速公路监控系统设计提供必要的参考和指导。

关键词：

监控系统；高速公路；设计

对于整个高速公路系统而言，监控系统主要对其进行调整，从而能够保证高速公路稳定畅通，它的主要作用就是实时监控和控制高速公路的交通状况。在实际的道路环境下，利用收集的信息来实时进行分析、预测以及事件处理，一旦由于道路环境发生变化或者出现突发的交通事故时，就会导致交通出现拥堵现象，此时系统就可以及时采取有效措施，妥善处置突发状况，从而显著改善高速公路的运行安全及通行效率。

1、高速公路监控系统设计目的及原则介绍

1.1高速公路监控系统设计目的

高速公路监控系统设计的主要目的是高效及时地采集和发布公路信息、传输相关数据并实现有效控制等。也就是说高速公路监控系统是按照公路的路网分布来对摄像机进行布设，对高速交通的数据进行准确高效的计算，实现对高速公路的运营情况、天气以及交通状况的实时监控。检测仪器采集相关数据，并同步传输到监控系统管理中心，从而为控制方案的制定提供参考依据。另外，这样的设计也方便了交管部门，使其能够及时掌握已经发生或者可能发生的公路拥堵状况，然后采取相应措施来控制、引导以及分配交通资源。这样还能够为出行者提供最佳行驶路线，节约时间，同时也有利于交通道路的顺畅运行，进而有效降低事故出现的概率，使高速交通运行的整体能力得到显著提升。

1.2高速公路监控系统设计的原则

1.2.1实用性及先进性在进行设计过程当中，要对国内外交通监控的发展趋势进行综合性的考虑，采用先进的技术和设备，同时也要做好保护项目投资的相关工作，力争获得最佳的性价比。

1.2.2安全性在设备选型时，要选择相对成熟可靠的设备，使得系统的安全性有足够的保证，以保障系统安全运行。

1.2.3协调性在设计时要考虑与同路段其他系统之间进行密切的协调和配合，从而使得高速交通公路设施整体作用得到最大程度发挥，与其他系统共同保证路网的畅通运行。

1.2.4系统性在设计过程当中要同整个路网情况进行紧密结合，对监控系统进行全面考虑和合理设计，同时在布设上要防止出现相互冲突以及重复的问题，使系统的整体效益和功能得到最大程度发挥。

1.2.5可扩充性在设备选用时，应该选取一些兼容性和开放性比较好的设备，这样有利于系统的进一步升级和扩充。

1.2.6方便进行维护以及操作同时人机界面也要尽可能的友好，程序功能实现模块化设计，从而使系统便于管理和维护。

2、高速公路监控系统分析

2.1监控系统层次

就当前实际情况来看，三级监控管理架构是高速公路监控管理机构普遍使用的一种形式，所谓三级监控即省级中心、路段监控中心和基层监控单元。其中后两个监控单元主要用于管理所辖路段以及隧道的运营情况。而基层控制单元又包括监控外场设施、桥梁以及隧道管理站等。

2.2系统构成

图1为高速公路监控系统构成示意图。

（1）监控中心主要负责综合管理和监控全省高速公路网的情况。主要由网络管理、信息显示、计算机以及信息发布子系统等部分构成，各子系统之间相互配合，从而使监控系统功能得以实现。

（2）路段监控中心主要是紧密结合路段实际道路交通的长度和特点，按照路段建设管理模式以及投资主体来进行设置。它的构成同监控中心相同，但是规模适当缩小。

（3）在基层监控单元当中，对于一些特大桥可以设置桥梁管理站，而隧道管理站的设置，应该按照隧道分布特点以及管理人员生活方式和隧道长度等相关因素来进行综合考虑。

2.3外场设备布设

对于高速公路监控系统而言，场外设备的规模主要划分为三个等级，其中对于第一类等级设施来说，应该具有完善的交通监视、信息采集处理及发布、交通异常判断和匝道以及主线控制等相关的设备。第二类和三类设施是在第一类设施的基础之上，分别在一些重点区段全程设置以上相关设施。在供电方式的选择方面，监控系统在高速公路设计中外场设备通常都安装在隧道区段、收费站附近以及服务区，通电原点之间的距离小于2m，通常情况下电压等级为220/380v。但是随着社会的不断发展，对高速公路全程监控方面的需求也在逐渐增加，监控设备数量逐步增多，从而就有可能加大一些设备的供电距离，特别是对大功率设备，供电电缆的截面也要相应增大，进而使得运营成本逐渐增多，能耗以及投资也不断增加。因此，当前大多数高速公路都利用了风光互补供电以及太阳能供电等形式。另外，在实际设计过程中，应该综合考虑场外设备的布设、全线电源点以及所在区域的供电实际情况，然后再合理选择进行场外设备供电方式。

3、高速公路监控系统结构和设计分析

就当前的实际情况而言，我国现有的高速公路监控系统主要包括可变限速标志、外场设备、气象监测传感器、计算机处理系统、车辆检测器子系统以及投影仪等模块。其监控系统网络结构图见图2。通常情况，高速公路监控系统结构主要包括以下三级。

3.1收费站管理所

高速公路路段通常包含多个收费站，它的主要作用就是将道路上摄像机采集到的相关数据以及收费亭的情况传递给收费站管理所。

3.2高速公路路段监控

这一监控分中心主要是对该路段的道路以及收费情况进行监控，主要作用是把从收费站管理当中得到的图像向路段监控中心进行上传。

3.3省级监控中心

一般一个省的高速公路全部由省级管理局统一管理，各个监控分中心把得到的视频信号向省级监控中心上传，然后由它进行统一监控。另外，高速公路监控系统又可以划分为两个子系统：内场设备和外场设备。其中外场子系统主要在沿线部位进行相应设置，它由可变限速标志、车辆检测器、气象检测器以及可变情报板等设施构成，实时监控路口收费站以及全线交通的实际状况，从而使公路交通状况的控制感知能力得到提升，同时也增强处理和应对交通突发事故的能力。内场子系统主要由计算机、电子地图系统以及大屏幕投影系统所组成。这些相关的设备能够将从外场设备传来的信息进行直观显示，同时通过计算机控制系统处理、分析、统计所采集到的相关信息，发布相应的交通引导信息，在高速公路上为司机提供相关的辅助信息，使其能够正常安全行驶。从功能结构上分析，高速公路监控系统可以划分为两部分，分别是交通状况监控系统和收费监控系统。其中收费监控系统主要按照车辆的类型，有效地监督并记录收费员的收费过程。交通监控系统是对路面的交通状况进行及时有效的掌握，对道路主干线上车辆的违章情况进行实时监视，同时对隧道及互通立交等重点路线进行监视，并对相关的图像进行记录，然后交给交通管理部门进行相应处理。通过监控系统可以显著减少监管部门的工作量，同时也能够提升工作效率，以推动高速公路事业的快速发展。

4、结束语

综上所述，监控系统在高速公路当中具有极其重要的作用，不管是对高速公路上的驾驶人还是从事高速公路的管理者都发挥着积极的作用，并且在整个社会经济发展当中也具有十分重要的地位。因此，对监视系统设计相关内容进行研究是十分必要的。随着人们追求的不断提升，对高速公路的服务以及管理水平方面的要求也变得更加严格，这就要求我们要进一步加深高速公路监控系统设计的研究，从而更好地迎合当前的发展趋势，满足人们的出行需求。