道路監(jiān)控系統(tǒng)的業(yè)務(wù)與功能分析

引言

道路監(jiān)控系統(tǒng)是路網(wǎng)管理的基礎(chǔ)。對道路監(jiān)控系統(tǒng)的業(yè)務(wù)與功能進行分析是建立高效而可靠的運行監(jiān)管與服務(wù)體系的基礎(chǔ)。本文借鑒管理學(xué)的基本理論，結(jié)合高速公路運行管理的具體業(yè)務(wù)，對道路監(jiān)控系統(tǒng)的業(yè)務(wù)及功能進行了梳理，并對監(jiān)控系統(tǒng)未來的發(fā)展進行了展望。

1道路監(jiān)控系統(tǒng)的作用和定位

道路監(jiān)控系統(tǒng)是對高速公路單路運營業(yè)務(wù)進行信息共享和綜合管理的平臺。在高速公路現(xiàn)有的運營管理體系中，監(jiān)控子系統(tǒng)與傳統(tǒng)運營管理子系統(tǒng)是一個整體。其中，監(jiān)控子系統(tǒng)處于整個體系的核心位置，是運營管理的決策和指揮中心,可起到“大腦”的作用；其他運營部門根據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)的控制指揮，執(zhí)行相應(yīng)的管理活動，是運營管理的“手腳”。

2道路運營管理業(yè)務(wù)的目的和內(nèi)容

管理是指為達到一定目標(biāo)，應(yīng)用科學(xué)的手段安排組織社會活動，使其有序進行的一種活動，其中包括決策、計劃、組織、指揮和監(jiān)督反饋等環(huán)節(jié)。

運營即運行與經(jīng)營。高速公路的運營管理是指在高速公路竣工通車后，為了充分發(fā)揮高速公路的功能，使其最有效率地為社會提供服務(wù)所進行的一系列管理活動。高速公路運營管理的主要內(nèi)容有路政管理、養(yǎng)護管理、收費管理和服務(wù)區(qū)管理。

3道路監(jiān)控系統(tǒng)業(yè)務(wù)需求分析

任何一種管理活動都是由管理主體、管理客體、組織目的和組織環(huán)境或條件等四個基本要素構(gòu)成。根據(jù)管理活動的構(gòu)成要素不同，可將道路運營管理活動大致分為對內(nèi)管理和對外管理兩種。對內(nèi)管理的管理客體是道路管理單位的內(nèi)部業(yè)務(wù)開展情況、人員工作情況以及資源使用情況，目的是實現(xiàn)高效管理和提供優(yōu)質(zhì)服務(wù)；對外管理的管理客體是道路及道路使用者，目的是保障道路使用者行駛的安全、高效等。

通常情況下，監(jiān)控策略應(yīng)主要對道路交通運行狀況及相關(guān)部門業(yè)務(wù)操作進行監(jiān)督管理，而不直接涉及相關(guān)部門的內(nèi)部管理。在緊急情況下，事件處置對反應(yīng)速度及處置效率要求較高，需由監(jiān)控中心統(tǒng)一調(diào)度路政、養(yǎng)護、收費、服務(wù)區(qū)相關(guān)人員進行反應(yīng)處置，從而使各個部門協(xié)調(diào)統(tǒng)一，提高反應(yīng)能力和處置能力。綜上所述，本文對監(jiān)控業(yè)務(wù)需求的梳理,應(yīng)從對內(nèi)對外管理，以及正常和異常兩個因素來考慮。

3.1業(yè)務(wù)監(jiān)管需求

根據(jù)業(yè)務(wù)監(jiān)管目標(biāo)角度的不同，可將管理目標(biāo)分為直接目標(biāo)和間接目標(biāo)兩個層次。直接目標(biāo)是優(yōu)化服務(wù)水平，間接目標(biāo)則是通過對業(yè)務(wù)管理中各資源活動情況的掌握來確保直接目標(biāo)的有效實現(xiàn)。

正常情況下的直接目標(biāo)內(nèi)容是監(jiān)督路政人員現(xiàn)場執(zhí)法的操作情況；監(jiān)督養(yǎng)護工程施工進度；監(jiān)督收費站服務(wù)狀態(tài),如車道開閉狀態(tài)；監(jiān)督服務(wù)區(qū)服務(wù)狀態(tài)，如停車場可容納車輛數(shù)、剩余停車位數(shù)量、加油站可加油料種類等。

間接目標(biāo)內(nèi)容包括監(jiān)督路政/養(yǎng)護部門巡查時間、路線、人員、巡查車輛等信息；其次是監(jiān)督養(yǎng)護人員出勤情況及工作狀態(tài)、養(yǎng)護設(shè)備出動情況；另外是監(jiān)督收費員出勤情況及收費過程；同時監(jiān)督服務(wù)區(qū)工作人員的出勤情況及工作狀態(tài)；還有就是監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)工作運行狀態(tài)及異常事件，以便了解整個系統(tǒng)的設(shè)備完好率。

此外，在異常情況下，還需要了解應(yīng)急隊伍、物資裝備的響應(yīng)和使用情況。

3.2道路保暢需求

從公路運營管理單位的角度看來，影響道路安全與暢通的因素來自道路使用者、道路和環(huán)境三個方面。車輛及人的因素都來自于道路使用者，違章行駛、錯誤操作及車輛故障等都是導(dǎo)致交通堵塞和交通事故的隱患。一般道路因素為路基、路面、橋梁、隧道和沿線設(shè)施的運行狀態(tài)，路面平整度、強度、抗滑能力及路側(cè)附屬設(shè)施的健康程度對道路的安全與暢通具有較大影響。環(huán)境因素主要指氣象狀況，不同氣象條件對人、車、路有不同的影響，通過對人、車、路的影響，可能間接造成事故隱患。如大霧天氣下人的可視距離較小，易造成交通事故；雪天路面摩擦小，車輛控制困難，易導(dǎo)致交通事故等。

因此，為保障道路的安全與暢通，道路運營管理單位應(yīng)根據(jù)交通流的狀態(tài)、基礎(chǔ)設(shè)施狀態(tài)、氣象環(huán)境狀態(tài)對道路及道路使用者進行管理。管理活動的環(huán)節(jié)包括決策、執(zhí)行和監(jiān)督反饋三部分。

3.2.1監(jiān)督反饋需求

監(jiān)督反饋需求指實時掌握交通流、基礎(chǔ)設(shè)施和氣象環(huán)境狀態(tài)的需求。信息是決策的基礎(chǔ)，決策者對決策的控制主要依據(jù)反饋信息，其目的在于準(zhǔn)確而迅速地把決策實施過程中出現(xiàn)的問題及決策本身與客觀環(huán)境之間矛盾信息輸送回決策機構(gòu)，從而使決策者能夠及時根據(jù)客觀情況的變化，對決策方案進行調(diào)整和糾正。

監(jiān)督反饋的信息分為狀態(tài)信息和事件信息兩種。事件信息又分為兩種：一種是事前可預(yù)知的事件，另一種是事后通過檢測或上報才能得知的事件。

一般的狀態(tài)信息包括交通流的交通量、平均車速、占有率、車型、車頭時距等參數(shù)；另外還有基礎(chǔ)設(shè)施的使用狀態(tài)、隧道的亮度、CO濃度、能見度等參數(shù)；其次是環(huán)境天氣類型、氣溫、氣壓、濕度、風(fēng)速、風(fēng)向、降水量、能見度、路面溫度、路面濕度、積雪厚度等參數(shù)。

對于事件信息，通常可預(yù)知的事件信息包括重大活動的類型、時間、影響；道路養(yǎng)護工程的位置、施工范圍、工期；預(yù)測發(fā)生極端天氣的類型、強度、范圍等。不可預(yù)知的事件信息包括交通事件位置、類型、影響程度；設(shè)施狀態(tài)損壞的位置、類型、程度；環(huán)境異常的位置、類型、強度等。

3.2.2決策計劃需求

通常情況下的決策計劃需求如下：

根據(jù)實時交通設(shè)施的狀態(tài)信息，判斷是否采取交通控制措施，并分析決策采取何種實施方案；

根據(jù)當(dāng)前及預(yù)測氣象環(huán)境狀態(tài)信息，判斷是否采取交通控制措施，分析決策采取何種實施方案；

根據(jù)歷史交通狀態(tài)信息，判斷是否有必要對道路基礎(chǔ)設(shè)施進行保養(yǎng)；

根據(jù)道路設(shè)施狀態(tài)，判斷是否對道路基礎(chǔ)設(shè)施進行維修;

根據(jù)道路環(huán)境狀態(tài)信息，判斷是否采取融雪除冰措施。

緊急情況下的決策計劃需求如下：

研究制定針對各中類型時間的應(yīng)急處置預(yù)案，充分調(diào)度路政、養(yǎng)護、收費、服務(wù)區(qū)人員及各種應(yīng)急資源，對事故進行快速反應(yīng)和有效處置；

根據(jù)緊急情況的性質(zhì)、類型、傷亡情況、對交通的影響等因素，選擇相應(yīng)的應(yīng)急預(yù)案，制定具體的應(yīng)急處置方案；

根據(jù)應(yīng)急預(yù)案實施的效果，分析決策應(yīng)急處置的調(diào)整措施。

3.2.3組織指揮需求

組織指揮需求主要是按照交通誘導(dǎo)分流方案，指揮引導(dǎo)

道路使用者按方案行駛，或者按照事件處置方案，指揮道路管理單位各部門人員及物資按方案進行處置。

4道路監(jiān)控系統(tǒng)的功能分析

監(jiān)控系統(tǒng)的功能即實現(xiàn)業(yè)務(wù)管理的技術(shù)手段。本文從實現(xiàn)業(yè)務(wù)管理中監(jiān)督反饋、決策計劃和組織指揮的手段對道路監(jiān)控系統(tǒng)所應(yīng)具有的功能進行分析。

4.1信息采集

采集信息的類型分為視頻信息、數(shù)據(jù)信息和語音信息。4.1.1視頻監(jiān)視平臺

視頻監(jiān)視系統(tǒng)能夠提供監(jiān)控點周邊各監(jiān)控目標(biāo)的實時圖像信息，具有信息量大、準(zhǔn)確、直觀的特點冏。

通過視頻監(jiān)控對道路各監(jiān)控點進行巡視，管理人員可直觀地掌握道路上的交通流的運行情況。一是辨別有無發(fā)生交通事故，確認(rèn)事故發(fā)生的位置、事故的規(guī)模；辨別是否發(fā)生擁堵，確認(rèn)擁堵的位置、擁堵的長度。二是辨別橋梁、隧道有無危險隱患，確認(rèn)隱患的位置和類型。三是觀察天氣狀況及能見度等信息。這樣，通過對道路運行狀態(tài)的掌握，可根據(jù)情況采取不同措施來保證道路的安全和暢通。

另外，通過視頻監(jiān)控系統(tǒng)，可以對路政路產(chǎn)路權(quán)的處置過程進行監(jiān)管，具體包括對路政/養(yǎng)護巡查工作進行監(jiān)督，對道路養(yǎng)護的狀態(tài)及進度進行監(jiān)督，對收費服務(wù)狀態(tài)進行監(jiān)督,對服務(wù)區(qū)資源的應(yīng)用和運營狀態(tài)進行監(jiān)管以及對應(yīng)急處置行動實時監(jiān)管等。

4.1.2數(shù)據(jù)監(jiān)測

視頻信息僅能定性地描述當(dāng)前監(jiān)控點的周圍情況，這是視頻監(jiān)視平臺的缺點。為彌補定量描述狀態(tài)信息的缺失，需要各種專業(yè)檢查儀器來對交通流、基礎(chǔ)設(shè)施和環(huán)境狀態(tài)參數(shù)進行監(jiān)測。

首先，可通過微波車輛檢測器、線圈車輛檢測器等準(zhǔn)確地檢測交通量、平均速度、占有率、車型、車頭時距等交通參數(shù)；其次，通過位移計、應(yīng)變儀、速度計等檢測儀器監(jiān)測橋梁樁基的位移、變形、頻率、振型等參數(shù)；第三，通過亮度檢測器、CO/VI、風(fēng)速風(fēng)向檢測器、火災(zāi)檢測器可檢測隧道內(nèi)的亮度、一氧化碳濃度、煙霧能見度、隧道內(nèi)的風(fēng)速風(fēng)向和隧道火災(zāi)；第四是氣象檢測器，常見的氣象檢測器有溫度、風(fēng)速風(fēng)向、能見度檢測器等。通過這些設(shè)備，可以準(zhǔn)確得到監(jiān)測點周圍的溫度、風(fēng)速風(fēng)向、能見度等環(huán)境參數(shù)。

有許多設(shè)備都具有信息反饋功能，故障時自動返回故障類型。正常時能夠通過監(jiān)控中心上位機的訪問，返回關(guān)心的設(shè)備信息，例如通過訪問下位機情報板得到當(dāng)前顯示內(nèi)容。

當(dāng)然，也可以人工采集數(shù)據(jù)信息。當(dāng)前技術(shù)水平還不能實現(xiàn)對高速公路所有監(jiān)控對象的狀態(tài)進行智能化監(jiān)測，同時,當(dāng)前已有的智能化監(jiān)測設(shè)備也存在漏檢、誤檢等問題和配備費用較高的問題。為了彌補這些缺陷，可利用人工信息報送的手段，對信息進行補充采集。

4.1.3語音報送

語音報送主要有緊急電話和業(yè)務(wù)電話兩種形式。通過安裝在路側(cè)的緊急電話系統(tǒng)，可在發(fā)生交通事故或車輛故障時，由道路使用者利用其向監(jiān)控中心通報事故情況并尋求幫助。監(jiān)控中心能夠記錄緊急電話的呼叫時間、位置及通話內(nèi)容。業(yè)務(wù)電話則是通過路政/養(yǎng)護巡查車輛上配置的集群呼叫終端設(shè)備,在事件發(fā)生時向監(jiān)控中心報告事件的位置、類型、規(guī)模等信息。

4.2數(shù)據(jù)分析處理

數(shù)據(jù)分析處理主要是事件檢測、交通控制方案生成、應(yīng)急處置方案生成。

事件檢測就是通過車輛檢測器得到的交通流參數(shù)的非正常變化間接地判斷交通事件的存在；通過圖像處理技術(shù)來發(fā)現(xiàn)監(jiān)控區(qū)域內(nèi)的異常事件。

交通控制方案生成就是通過車輛檢測器得到的實時交通流參數(shù)和歷史交通流參數(shù)，通過交通仿真數(shù)學(xué)模型和系統(tǒng)優(yōu)化程序自動生成交通控制方案。

應(yīng)急處置方案生成則是根據(jù)突發(fā)事件的類型、等級、影響范圍，結(jié)合應(yīng)急資源和救援力量，從預(yù)案庫和案例庫中自動匹配相關(guān)類型的預(yù)案和案例處置內(nèi)容，以生成應(yīng)急組織、搶通方案、應(yīng)急資源調(diào)配方案。

4.3信息發(fā)布

人類接收信息的主要途徑是通過眼睛和耳朵，因此，發(fā)布的信息按類型可分為文本圖形和語音兩種。

文本或圖形可通過道路上安裝的可變情報板、可變限速標(biāo)志、通行信號燈、車道指示燈等設(shè)備，向道路使用者發(fā)布文本或圖形形式的交通控制信息。

語音信息則可通過路側(cè)及隧道內(nèi)覆蓋的調(diào)頻信號廣播系統(tǒng)，向道路使用者發(fā)布緊急的語音交通控制信息。通過業(yè)務(wù)電話也可向道路管理單位的路政、養(yǎng)護、收費等部門的內(nèi)部人員發(fā)布突發(fā)事件的指揮調(diào)度信息。

5結(jié)語

道路監(jiān)控系統(tǒng)是對高速公路運營業(yè)務(wù)進行綜合管理和信息共享的平臺，是路網(wǎng)管理的基礎(chǔ)。目前，我國現(xiàn)有道路監(jiān)控的服務(wù)水平還不高，運營效率難以得到充分發(fā)揮。究其原因，是我國在道路監(jiān)控系統(tǒng)的運行狀態(tài)監(jiān)測、分析決策、信息發(fā)布等方面還存在著關(guān)鍵技術(shù)、裝備及產(chǎn)品的制約瓶頸。如何突破這些瓶頸，是擺在我們面前的一個巨大挑戰(zhàn)。

物聯(lián)網(wǎng)概念的問世為高速公路的智能化提供了新的思路。基于先進的物聯(lián)網(wǎng)理念和技術(shù)來建設(shè)人、車、路三者相互協(xié)調(diào)的智能高速公路，是解決高速公路交通問題的有效途經(jīng)，是建設(shè)“便捷、高效、安全、綠色”的交通運輸體系的有力支撐。

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