道路监控系统是路网管理的基础。对道路监控系统的业务与功能进行分析是建立高效而可靠的运行监管与服务体系的基础。本文借鉴管理学的基本理论，结合高速公路运行管理的具体业务，对道路监控系统的业务及功能进行了梳理，并对监控系统未来的发展进行了展望。

    一、道路监控系统的作用和定位

    道路监控系统是对高速公路单路运营业务进行信息共享和综合管理的平台。在高速公路现有的运营管理体系中，监控子系统与传统运营管理子系统是一个整体。其中，监控子系统处于整个体系的核心位置，是运营管理的决策和指挥中心，可起到“大脑”的作用；其他运营部门根据监控系统的控制指挥，执行相应的管理活动，是运营管理的“手脚”。

    二、道路运营管理业务的目的和内容

    管理是指为达到一定目标，应用科学的手段安排组织社会活动，使其有序进行的一种活动，其中包括决策、计划、组织、指挥和监督反馈等环节。

    运营即运行与经营。高速公路的运营管理是指在高速公路竣工通车后，为了充分发挥高速公路的功能，使其最有效率地为社会提供服务所进行的一系列管理活动。高速公路运营管理的主要内容有路政管理、养护管理、收费管理和服务区管理。

    三、道路监控系统业务需求分析

    任何一种管理活动都是由管理主体、管理客体、组织目的和组织环境或条件等四个基本要素构成。根据管理活动的构成要素不同，可将道路运营管理活动大致分为对内管理和对外管理两种。对内管理的管理客体是道路管理单位的内部业务开展情况、人员工作情况以及资源使用情况，目的是实现高效管理和提供优质服务；对外管理的管理客体是道路及道路使用者，目的是保障道路使用者行驶的安全、高效等。

    通常情况下，监控策略应主要对道路交通运行状况及相关部门业务操作进行监督管理，而不直接涉及相关部门的内部管理。在紧急情况下，事件处置对反应速度及处置效率要求较高，需由监控中心统一调度路政、养护、收费、服务区相关人员进行反应处置，从而使各个部门协调统一，提高反应能力和处置能力。综上所述，本文对监控业务需求的梳理，应从对内对外管理，以及正常和异常两个因素来考虑。

    1.业务监管需求根据业务监管目标角度的不同，可将管理目标分为直接目标和间接目标两个层次。

    直接目标是优化服务水平，间接目标则是通过对业务管理中各资源活动情况的掌握来确保直接目标的有效实现。

    正常情况下的直接目标内容是监督路政人员现场执法的操作情况；监督养护工程施工进度；监督收费站服务状态，如车道开闭状态；监督服务区服务状态，如停车场可容纳车辆数、剩余停车位数量、加油站可加油料种类等。

    间接目标内容包括监督路政/养护部门巡查时间、路线、人员、巡查车辆等信息；其次是监督养护人员出勤情况及工作状态、养护设备出动情况；另外是监督收费员出勤情况及收费过程；同时监督服务区工作人员的出勤情况及工作状态；还有就是监测监控系统工作运行状态及异常事件，以便了解整个系统的设备完好率。

    此外，在异常情况下，还需要了解应急队伍、物资装备的响应和使用情况。

    2.道路保畅需求

    从公路运营管理单位的角度看来，影响道路安全与畅通的因素来自道路使用者、道路和环境三个方面。车辆及人的因素都来自于道路使用者，违章行驶、错误操作及车辆故障等都是导致交通堵塞和交通事故的隐患。一般道路因素为路基、路面、桥梁、隧道和沿线设施的运行状态，路面平整度、强度、抗滑能力及路侧附属设施的健康程度对道路的安全与畅通具有较大影响。环境因素主要指气象状况，不同气象条件对人、车、路有不同的影响，通过对人、车、路的影响，可能间接造成事故隐患。如大雾天气下人的可视距离较小，易造成交通事故；雪天路面摩擦小，车辆控制困难，易导致交通事故等。

    因此，为保障道路的安全与畅通，道路运营管理单位应根据交通流的状态、基础设施状态、气象环境状态对道路及道路使用者进行管理。管理活动的环节包括决策、执行和监督反馈三部分。

    （1）监督反馈需求

    监督反馈需求指实时掌握交通流、基础设施和气象环境状态的需求。信息是决策的基础，决策者对决策的控制主要依据反馈信息，其目的在于准确而迅速地把决策实施过程中出现的问题及决策本身与客观环境之间矛盾信息输送回决策机构，从而使决策者能够及时根据客观情况的变化，对决策方案进行调整和纠正。

    监督反馈的信息分为状态信息和事件信息两种。事件信息又分为两种：一种是事前可预知的事件，另一种是事后通过检测或上报才能得知的事件。

    一般的状态信息包括交通流的交通量、平均车速、占有率、车型、车头时距等参数；另外还有基础设施的使用状态、隧道的亮度、co浓度、能见度等参数；其次是环境天气类型、气温、气压、湿度、风速、风向、降水量、能见度、路面温度、路面湿度、积雪厚度等参数。

    对于事件信息，通常可预知的事件信息包括重大活动的类型、时间、影响；道路养护工程的位置、施工范围、工期；预测发生极端天气的类型、强度、范围等。不可预知的事件信息包括交通事件位置、类型、影响程度；设施状态损坏的位置、类型、程度；环境异常的位置、类型、强度等。

    （2)决策计划需求

    通常情况下的决策计划需求如下：

    根据实时交通设施的状态信息，判断是否采取交通控制措施，并分析决策采取何种实施方案；

    根据当前及预测气象环境状态信息，判断是否采取交通控制措施，分析决策采取何种实施方案；

    根据历史交通状态信息，判断是否有必要对道路基础设施进行保养；

    根据道路设施状态，判断是否对道路基础设施进行维修；

    根据道路环境状态信息，判断是否采取融雪除冰措施。

    紧急情况下的决策计划需求如下：

    研究制定针对各中类型时间的应急处置预案，充分调度路政、养护、收费、服务区人员及各种应急资源，对事故进行快速反应和有效处置；

    根据紧急情况的性质、类型、伤亡情况、对交通的影响等因素，选择相应的应急预案，制定具体的应急处置方案；

    根据应急预案实施的效果，分析决策应急处置的调整措施。

    (3)组织指挥需求

    组织指挥需求主要是按照交通诱导分流方案，指挥引导道路使用者按方案行驶，或者按照事件处置方案，指挥道路管理单位各部门人员及物资按方案进行处置。

    四、道路监控系统的功能分析

    监控系统的功能即实现业务管理的技术手段。本文从实现业务管理中监督反馈、决策计划和组织指挥的手段对道路监控系统所应具有的功能进行分析。

    1.信息采集

    采集信息的类型分为视频信息、数据信息和语音信息。

    （1）视频监视平台

    视频监视系统能够提供监控点周边各监控目标的实时图像信息，具有信息量大、准确、直观的特点。

    通过视频监控对道路各监控点进行巡视，管理人员可直观地掌握道路上的交通流的运行情况。一是辨别有无发生交通事故，确认事故发生的位置、事故的规模；辨别是否发生拥堵，确认拥堵的位置、拥堵的长度。二是辨别桥梁、隧道有无危险隐患，确认隐患的位置和类型。三是观察天气状况及能见度等信息。这样，通过对道路运行状态的掌握，可根据情况采取不同措施来保证道路的安全和畅通。

    另外，通过视频监控系统，可以对路政路产路权的处置过程进行监管，具体包括对路政/养护巡查工作进行监督，对道路养护的状态及进度进行监督，对收费服务状态进行监督，对服务区资源的应用和运营状态进行监管以及对应急处置行动实时监管等。

    （2）数据监测

    视频信息仅能定性地描述当前监控点的周围情况，这是视频监视平台的缺点。为弥补定量描述状态信息的缺失，需要各种专业检查仪器来对交通流、基础设施和环境状态参数进行监测。

    首先，可通过微波车辆检测器、线圈车辆检测器等准确地检测交通量、平均速度、占有率、车型、车头时距等交通参数；其次，通过位移计、应变仪、速度计等检测仪器监测桥梁桩基的位移、变形、频率、振型等参数；第三，通过亮度检测器、co/vi、风速风向检测器、火灾检测器可检测隧道内的亮度、一氧化碳浓度、烟雾能见度、隧道内的风速风向和隧道火灾；第四是气象检测器，常见的气象检测器有温度、风速风向、能见度检测器等。通过这些设备，可以准确得到监测点周围的温度、风速风向、能见度等环境参数。

    有许多设备都具有信息反馈功能，故障时自动返回故障类型。正常时能够通过监控中心上位机的访问，返回关心的设备信息，例如通过访问下位机情报板得到当前显示内容。

    当然，也可以人工采集数据信息。当前技术水平还不能实现对高速公路所有监控对象的状态进行智能化监测，同时，当前已有的智能化监测设备也存在漏检、误检等问题和配备费用较高的问题。为了弥补这些缺陷，可利用人工信息报送的手段，对信息进行补充采集。

    （3）语音报送

    语音报送主要有紧急电话和业务电话两种形式。通过安装在路侧的紧急电话系统，可在发生交通事故或车辆故障时，由道路使用者利用其向监控中心通报事故情况并寻求帮助。监控中心能够记录紧急电话的呼叫时间、位置及通话内容。业务电话则是通过路政/养护巡查车辆上配置的集群呼叫终端设备，在事件发生时向监控中心报告事件的位置、类型、规模等信息。

    2.数据分析处理

    数据分析处理主要是事件检测、交通控制方案生成、应急处置方案生成。

    事件检测就是通过车辆检测器得到的交通流参数的非正常变化间接地判断交通事件的存在；通过图像处理技术来发现监控区域内的异常事件。

    交通控制方案生成就是通过车辆检测器得到的实时交通流参数和历史交通流参数，通过交通仿真数学模型和系统优化程序自动生成交通控制方案。

    应急处置方案生成则是根据突发事件的类型、等级、影响范围，结合应急资源和救援力量，从预案库和案例库中自动匹配相关类型的预案和案例处置内容，以生成应急组织、抢通方案、应急资源调配方案。

    3.信息发布

    人类接收信息的主要途径是通过眼睛和耳朵，因此，发布的信息按类型可分为文本图形和语音两种。

    文本或图形可通过道路上安装的可变情报板、可变限速标志、通行信号灯、车道指示灯等设备，向道路使用者发布文本或图形形式的交通控制信息。

    语音信息则可通过路侧及隧道内覆盖的调频信号广播系统，向道路使用者发布紧急的语音交通控制信息。通过业务电话也可向道路管理单位的路政、养护、收费等部门的内部人员发布突发事件的指挥调度信息。

    五、结语

    道路监控系统是对高速公路运营业务进行综合管理和信息共享的平台，是路网管理的基础。目前，我国现有道路监控的服务水平还不高，运营效率难以得到充分发挥。究其原因，是我国在道路监控系统的运行状态监测、分析决策、信息发布等方面还存在着关键技术、装备及产品的制约瓶颈。如何突破这些瓶颈，是摆在我们面前的一个巨大挑战。

    物联网概念的问世为高速公路的智能化提供了新的思路。基于先进的物联网理念和技术来建设人、车、路三者相互协调的智能高速公路，是解决高速公路交通问题的有效途经，是建设“便捷、高效、安全、绿色”的交通运输体系的有力支撑。