高速公路视频监控系统故障的分析与维护.ppt
魏娜
摘 要：高速公路监控系统是指为了解决高速公路运营中存在的两个主要问题--拥挤与安全，而建立起来的监控系统，其目的是保证行车安全和道路畅通。高速公路是全封閉、全立交的道路，在高速公路上运行的车辆行驶速度快，车流量大。它的理想特征是"安全、快速、高效、舒适、方便"。然而，高速监控系统一旦出现故障，那么后果不堪设想，所以本文针对高速监控系统故障智能化分析技术以及对今后监控系统的改进作用做了主要研究。
关键词：高速；监控系统；故障；智能化；作用
1.引言
随着高速公路监控系统的发展，系统逐渐趋向于高集成化，以减少人力的配置，然而由于高速公路监控系统的设备繁多而复杂，在移交后的管养人员并非各个专业系统人员，因而造成故障解决困难，智能化分析技术可以很好的帮助后期维护人员定位问题所在，并提示错误原因，帮助管养人员确定问题与维修，使系统在最短的时间内恢复正常运行。
2.高速公路监控系统组成
2.1图像监视系统
图像监视系统的主要功能是监视高速公路的交通运行。图像监视系统主要包括实时交通状态显示板、CCTV监视墙和大屏幕投影屏等。
2.2控制系统
控制系统是高速公路的核心，其主要功能是检测各种交通信息，并将信息传送给室内中心计算机，计算机通过数据判断、处理与分析，生成控制方案，并通过相应的设备对高速公路相关的路段进行管理与控制。控制系统的另一功能是向交通管理控制中心传递相关的交通信息。
由于高速公路运营的特殊性，系统维修需要封路等措施，如果不能准确的定位故障发生位置与原因，将极大的浪费人力物力，并严重影响高速公路的正常运营。而运营人员并非专业的系统集成人员，对系统的故障并不能迅速判断出问题的出处，从而延误维修。因此，系统故障诊断的决策是高速公路监控系统维修的关键问题。
3.监控系统故障分析智能化技术
高速公路系统故障通常分为三类：上层软件故障，链路故障，设备端故障。通常设备端故障会通过设备本身的故障报警获得，链路问题与软件问题需要通过经验来进行判断。
3.1智能化分析技术构成
智能化分析技术是一类包含知识和推理的智能计算机程序.其内部包含某领域专家水平的知识和经验.具有解决专门问题的能力，主要包括知识库和推理机两大部分。
知识库是存储和管理所获取的专家的经验和知识的软、硬件系统。知识库中存储的知识有三种类型：基于专家经验的判断性规则用于推理问题求解的控制性规则 用于说明问题的状态、事实和概念及当前的条件和常识等的数据。
推理机是智能化分析技术系统的“思维”。协调控制整个系统根据规则对知识库中的知识及存入推理机的“事实”进行启发推理，算法推理，对用户提供的证据进行推理.并最终进行解答。其推理方式主要有正向推理、反向推理和双向推理。
智能化分析技术中的知识录入，是将专家的知识运用计算机的语言，将经验转换为计算机中的规则，只有经过正确的表达，计算机才能进行推理得出响应的结论，随着计算机语言的发展，现在大量的高级面向对象语言如C++，C#，JAVA等也运用于智能化分析技术中。
3.2智能化分析技术在高速公路监控系统故障诊断中的应用
系统的故障诊断应该包括：现场数据采集，数据分析，结论。在此基础上扩功能，引入智能化分析技术的概念，创建故障分析决策系统。在高速公路监控系统故障诊断中引入智能化分析技术，是将专家的诊断经验，以知识库的形式存储于计算机中。当故障发生后，利用专家知识，迅速定位故障出处，及时准确的指导故障的维修，提高故障处理的效率.为高速公路的正常运营提供保障。
3.2.1引入分析
系统故障发生后，在调查过程中往往见到的是一些表征现象，这就需要有经验的维修人员去根据现象进行推理。建立故障统计数据库.对事故发生的原因进行归纳和演绎，从海量的数据中提取重要的规律信息.对故障处理的有效性和及时性有着很大的帮助，依据专家系统的相关知识分析故障。
3.2.2推理机的设计
推理机依据规则或存入的知识，进行启发推理和算法推理，分析出故障处理的决策。选择推理方式即选择从原始数据和已知条件得到结论（正向推理）的推理方式，采用置信度方法进行不确定性的推理。系统的冲突解决策略一般情况下按照规则的置信度从大到小依次选取，对于规则置信度相同的规则，按规则在知识库中的排序进行选取。
3.2.3人机界面的设计
人机交互接口实现系统相关功能的操作。通过界面可以实现知识的获取并将其存其知识库，推理机提取知识库里的知识进行故障分析推理。同时通过界面实现数据库的管理实现数据的维护。操作人员也可以通过简单的操作，实现智能化分析技术在过程中的有效应用。计算机根据数据采集，规则匹配，通过交互界面输出诊断结果，帮助维修人员判断。
4. 高速公路监控系统发展趋势
随着科学技术的发展，高速监控系统的科技含量越来越高，监控系统是高速公路交通管理中不可缺少的重要手段，现有的高速监控技术已不能满足人们的需求，那么高速监控系统还需要进一步改进，主要体现在以下几方面：
4.1监控区域网络化
随着我国公路建设的快速发展，大部分省市的高速公路已经达到饱和状态，形成了高速公路网，单独路段交通意外事件的影响范围越来越大，“一路一监控”模式已经不能满足需求。因此需要相临路段之间能互通协调，建立统一的监控中心，对全省乃至全国范围内的高速公路交通运行状况进行监控和协调，只有高速公路监控系统向网络化发展才能适应高速公路网络交通流的调节和控制。
4.2视频监控智能化
车牌识别在高速公路收费系统中已成熟应用，其可对过往的车辆进行自动登记、验证、监控、报警等。交通事件智能视频分析主要包含：物体移动监测、物体滞留监测、突然出现监测、移动路径监测、物体徘徊监测。交通事件智能分析在采集的图像区域内，能对不同车道和交通状况进行车辆超速、低速、逆行、物体遗散等的实时分析，当发生交通车辆事故时系统能够快速联动报警和录像，为交通安全提供保障。交通状态检测则是通过前端采集的实时数据自动识别路段的交通状态，当检测到道路交通发生拥挤或堵塞时，系统自动报警，并进行拥堵数据的统计，且通过平台对各级监控中心发布交通信息。
4.3高速公路监控系统信息化
高速公路监控信息化是最大程度发挥高速公路潜力的重要手段，虽然我国高速公路设速度较快、里程较长，但道路信息化水平不高。随着交通量的增加，为发挥高速公路的优势和提高投资效益，必须对已建成高速公路监控系统进行升级改造，提高其信息化水平，新建公路要充分考虑到信息化建设，进行科学的统筹规划，按需建设，分步实施[2]。
5.监控系统故障分析智能化技术的作用
随着高速监控系统的网络化、智能化和信息化程度提升，一旦智能化监控系统出现故障，只靠专业人员去排查、检测、修复，不仅浪费大量的人力、物力，最主要的是处理不好容易造成交通事故，所以将智能化分析技术融入到高速公路监控系统的故障诊断中，解决了未来高速公路由于系统繁多复杂而造成的养护人员专业性不全面，故障原因分析慢等问题，为高速公路运营高效解决问题提供了一条可以实现的思路。随着高速公路监控系统的发展，人工智能的方法越来越得到重视，对高速公路技术的发展和改进有着重要的意义。
参考文献：
[1]张烨，彭进业，葛宝，等. 组件式GIS在高速公路监控系统软件设计中的应用[J].西北大学学报（自然科学版），2004，34（05）：545-548.
[2]孙培元，陈启美.高速公路监控网络管理系统的研究与实现[J].公路交通科技，2004（10）：92-116.
