高速公路监控广播系统的设计与实现

高速公路监控广播系统的设计与实现罗健简介该文是基于高速公路视频监控系统而升级改造的广播系统，通过在外场终端加装调频发射设备、音频扩音设备实现低成本、高效率、远程实时发布高速公路各类信息，方便用路人通行高速公路，在服务用路人、处置突发事件、保障人员生命财产安全等方面都发挥着非常积极的作用。关键字：高速公路监控广播系统设计一、引言随着现代经济的快速发展，高速公路已经与人们的生活紧密的联系在一起，成为公众出行交通方式的最主要选择之一，人们对高速公路出行信息的需求越来越高。同时，随着高速公路建设里程与车流量的快速增长，交通肇事、自然灾害等各类突发事件也越来越多。所有这些，都需要高速公路管理部门建立统一、高效、快速的应急指挥调度系统来满足人们公众出行信息的高质需求，满足高速公路上各类突发应急事件快速指挥调度、处理需求。监控广播系统可以实现实时路况信息播报、应急事件处置指挥调度，区域甚至全省应急指挥中心可以通过广播系统实时播放各类路况信息，指导用路人正确通行高速公路，也可以通过广播系统突发应急事件现场进行广播，在专业救援队伍到达之前，指导现场人员正确、有序的开展自救、互救行为，避免次生灾害事故发生。二、广播系统总体设计我们设计的高速公路监控广播系统主要利用现有监控光传输系统设备，加以改造实现各级应急指挥中心发出的语音信息通过以太网进行编码，通过设置在外场监控设施上的终端设备对接收到的IP广播数据包进行解码，并通过扬声器、FM调频发射器等设备进行广播各类信息。网络结构原理入下图：按照图1所示建立广播系统后，应急指挥中心可以对外麦克风监控广播以太网管理计算机广播服务器终端控制器功放扬声器调频发射器调频发射信号灯图1场所有广播设备进行分区管理控制，根据需要按分区、按具体设备开启广播设备。用路人可以直接收听由设置在外场的扬声器发出的广播信息，也可以根据调频发射信号灯亮灭来判断是否有广播信息发布，及时打开收音机收听广播信息。同时，广播服务器也可以根据需要进行定时循环播放事先录制好的信息，以达到为用路人更好服务的目的。三、系统设备组成及工作原理整个广播系统由中心控制设备、传输网络、终端控制设备三部分组成，具体原理如下：（一）中心控制设备中心控制设备主要有麦克风、管理计算机、广播服务器三部分组成：麦克风为录音设备，与管理计算机直接相连，主要作用是采集广播员发出的语音信号。管理计算机，与监控广播以太网相连，主要作用是将广播员发出的语音通过管理计算机录制成数字信号，将音频数据上传至广播服务器准备广播，对广播服务器、终端设备进行远程设置，管理存储在广播服务器上的各类数据。广播服务器，与监控广播以太网相连，主要作用是对需要广播的音频信号进行编码、存储、广播等任务。（二）广播传输设备广播信号的传输主要利用已经建成的高速公路监控以太网来实现，由于目前高速公路监控以太网主要覆盖到养护工区和收费站通信机房（以下统称通信机房），通信机房到外场监控设施的以太网数据传输需要对现有光传输设备进行改造，实现可以同时传输以太网、视频信号、数据信号等综合业务。如图2所示，可以利用现有已建成的光传输网络，通过改造视频监控系统的视频光端机为可以同时传输视频、以太网信号的综合业务光端机，来实现广播信号的传输工作。（三）外场终端设备外场终端设备主要由终端控制器、功放机、扬声器、调频发射器、调频信号灯组成。具体作用如下：终端控制器主要实现功放机、调频发射器、调频信号灯视频以太网编码器光端机摄像机视频以太网编码器综合业务光端机摄像机广播系统终端设备原来视频传输模型增加广播系统后传输模型监控以太网图2供电功能，实现提供功放机和调频发射器音频信号输入。当终端控制器接收到应急指挥中心发出的语音广播信号时会及时启动功放机、调频发射器、调频信号灯，并输出音频信号开始广播。功放机主要起到音频信号功率放大，保证通过扬声器发送出去的音频信号足够向量，使周围500米内的人员都能够听清。调频发射器主要是向行驶在高速公路上的车辆发送调频信号，使用路人能够实时通过车载收音机收听广播音频，解决车内人员听不到外场扬声器音频问题。调频信号灯主要是向用路人提示有调频广播信号发送，提示用路人打开收音机收听。三、系统软件设计高速公路监控广播系统软件分为广播系统服务器软件和管理终端软件两部分。服务器软件主要完成的是音频的编码、存储、广播、终端设备管理及各种任务执行等管理工作，管理终端软件主要完成的是音频的录制、任务提交及音频管理等工作。1、广播系统服务器软件根据功能需要，广播系统服务器软件主要由音频编码、音频存储、音频广播三个模块组成，并根据管理终端软件发出的指令对音频数据进行添加、修改、删除等管理，对需要广播的音频信号按照进行编码广播至以太网中。2、管理终端软件设计根据功能需要，管理终端软件主要由系统设置、广播管理、音频管理三大模块组成。如下图所示。软件配置说明：（1）系统设置系统设置可以直接对设置在外场的终端设备进行IP地址与设备名称进行配置，对终端设备进行分区管理等。用户管理可以分两级管理，管理员可以对系统进行任何操作，广播员仅可以进行广播和广播任务的制定，不可做其他操作。（2）广播管理实时广播是指用户在选择特定的分区、终端设备后启动实时语音广播，广播员发出的语音会立即被广播系统在指定的终端设备上播出。管理终端软件主界面系统设置广播管理音频管理终端设置分区设置基本设置实时广播音频录制定时广播音频播放音频删除用户管理图3定时广播是指用户在选择特定的分区、终端设备上按照预先设定好的时间、音频、循环频次、选择的分区和终端设备进行广播播出。音频录制主要是为定时广播进行事先录制音频信号。（3）音频管理音频管理功能主要为回放存储的音频文件，对存在错误或不正确的音频文件进行删除。四、效益分析广播系统在高速公路管理中的积极作用高速公路监控系统加装广播系统后可以在以下几方面管理工作中发挥积极作用：一是可以为用路人提供及时、准确的公众出行信息服务。目前用路人获取高速公路公众出行信息服务主要方式及不足：1、热线电话。该种方式可以为用路人提供及时出行信息，但是由于平时、道路管制期间呼入话务量差别巨大，导致如果按照平时标准配备话务员势必不能满足道路管制期间用户需求，如果按照道路管制期间标准配备话务员又造成了平时资源浪费。按照30人编制建设呼叫中心，建设成本大概在500万元，每年运营维护支出将达200万元。2、情报板。该种方式建设成本、后期维护成本均较高，导致不能在高速公路沿线大量建设，且需要用路人主动观看才能获得有关信息，不能及时、准确为用路人提供出行信息服务。每套情报板建设按照50万计算，按照4000公里高速公路一般建设140套门架情报板计算，建设成本就在7000万元，每年维护费用大约在210万（按照3%计提维护费用）。3、微博、微信等网络方式。该种方式需要用户使用手机或其他电子设备才能获得相应需求的信息，也不能及时满足用路人的需求。而广播系统可以随时实时为用路人提供各类出行信息服务，当高速公路上发生一些突发事件时还可以定时循环无间断播出路况信息，行驶在高速公路上的司机可以通过外置扬声器或者车载收音机及时收听路况信息，这种公众出行信息发布在时效性、服务质量上都将原大于前面提出的几种方式，将是未来高速公路出行信息服务的重要手段。二是在突发事件处置方面可以发挥积极作用。由于越来越多的人使用高速公路作为出行的重要途径，势必会有越来越多的突发事件在高速公路上发生。由于应急指挥中心不能通过手机、电台等方式与行驶在高速公路上的用路人直接主动联系，广播系统这一可以覆盖全路网的通信手段在发生突发事件时越发显得重要，可以快速、准确与用路人取得联系，指导用路人正确处理交通事故，避免人民群众的生命财产安全造成二次侵害。三是在制止停车上下客工作上也发挥积极作用目前，高速公路上个别路段停车上下客问题比较突出，这既扰乱了高速公路正常行车秩序，也随之产生了用路人任意破坏刺线网，造成了严重的高速公路安全隐患。如果全路网广播系统的投入使用，应急指挥中心值班工作人员随时可以查看重点路段停车上下客情况，并通过广播系统及时制止停车上下客行为发生，最大限度保障用路人生命财产安全。五、结论我们从高速公路管理实际需求出发，设计了一套依托于高速公路现有视频监控网络的监控广播系统。这套系统的特点是结构简单、建设成本低、应用效果好，实现外置扬声器扩音广播和调频发射相结合的广播方式，可以满足目前高速公路管理工作的需要。但是，由于很多高速公路与周边村庄住宅较近，不宜使用功率太高的扩音设备，避免造成噪音污染而影响附近居民的正常生产、生活。所以我们设计了外置扬声器和调频发射相结合的广播系统，以满足日常管理工作需要。将来，我们可以随着发展减少外场情报板等信息发布设备建设，增加调频发射设备实现高速公路调频广播信号全覆盖，24小时不间断通过广播为用路人提供各类路况信息，甚至还可以通过直播来实现与同行在高速公路上的用路人进行互动沟通，实现为用路人提供优质服务的目标。