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道路監(jiān)控系統(tǒng)的業(yè)務(wù)與功能分析 摘 要：基于道路監(jiān)控系統(tǒng)在高速公路運營管理的重要地位和作用，借鑒管理學(xué)的基本概念和理論，結(jié)合高速公路運營管理中路政管理、養(yǎng)護管理、收費管理和服務(wù)區(qū)管理的具體業(yè)務(wù)內(nèi)容，按運營管理業(yè)務(wù)中管理要素、管理職能的差異，將道路監(jiān)控系統(tǒng)的業(yè)務(wù)需求分業(yè)務(wù)監(jiān)管需要和道路保暢需要兩部分進行了梳理，并在此基礎(chǔ)上，對實現(xiàn)各業(yè)務(wù)管理中監(jiān)督反饋、決策計劃和組織指揮環(huán)節(jié)所需的技術(shù)手段，即道路監(jiān)控系統(tǒng)的功能進行了分析。 關(guān)鍵詞：高速公路；監(jiān)控系統(tǒng)；運營管理；業(yè)務(wù)需求；功能需求； 中圖分類號：u491 文獻標(biāo)識碼：a 文章編號：2095-1302(2012)09-0040-03 analysis of business and function of highway monitoring system chang peng1, sun zhu2 (1.xi’an xianyang international airport special expressway branch company of shaanxi provincial communication construction group, xi’an 710021, china; 2.school of electronic and control engineering, chang’an university, xi’an 710064, china) abstract: on the basis of the fact that the monitoring system plays an important role in the highway management and in reference of the basic concepts and theory of management science, business requiprements of highway monitoring system are teased based on the business supervision demands and unobstructed highway guaranteeing demands combined with the specific contents of the highway operation and management, including highway administration, maintenance administration, toll management and service zone management and through the analysis of the difference between management factors and management functions. technologies for realization of highway monitoring system functions which include supervision and feedback, strategy planning, organizing and commanding are analyzed. keywords: highway; monitoring systems; operation management; business requirement; functional requirement 0 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)[2]。 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]。 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?？深A(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 (1) 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。 (2) 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[8]。 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。 參 考 文 獻 [1] 周偉.基于物聯(lián)網(wǎng)的公路網(wǎng)運營監(jiān)管與服務(wù)問題思考[j].交通運輸部管理干部學(xué)院學(xué)報，2010，20(4)：6-9. [2] 斯蒂芬p羅賓斯.管理學(xué)[m].北京：中國人民大學(xué)出版社，1996. [3] 郗恩崇. 高速公路管理學(xué)[m].北京：人民交通出版社，2001. [4] 翁小雄.高速公路機電系統(tǒng)[m].北京：人民交通出版社，2000. [5] 周英.高速公路路段監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計[j].現(xiàn)代電子技術(shù)，2012，35(1)：167-171.