一直以来，道路交通行业都是安防系统应用的重镇，而其中迅速扩张的高速公路与高速铁路一样，在近几年里刮起一股“安防热”。目前，国家批准的8.6万千米国家高速公路网完成5.87万千米，将近40%路段没建成。规划的34条主线仅有京哈、京港澳等七条线全线贯通，省际间断头路有6000多千米。预计近10年来，全国高速公路交通量年均增长率达9.5%。另外，九十年代左右建成的路段又进入升级、扩建期，高速公路机电系统也将迎来改造高峰期。
高速公路安防应用涵盖了全程道路、收费站和隧道等处的实时安全监测和管理监督等。据金三立视频科技(深圳)有限公司销售经理刘亮介绍，高速公路安防系统属于高速公路机电系统的“三大系统”之一，其中“三大系统”包括：监控系统(收费站及道路监控)、收费系统、通信系统。高速公路监控系统主要由信息采集、视频监控及信息提供等系统组成。其中又包含视频监控系统(CCTV)、车辆检测系统、路面状态及气象检测系统、信息发布系统、电力监控系统、火灾报警系统等等。
就应用区域而言，高速公路监控系统主要分为收费站监控系统、路段监控系统、隧道监控系统几部分，其中，涉及到的监控点有收费车道、收费亭、收费广场、隧道、隧道洞口、危险路段、变电所监控等。
高速公路视频监控系统在不断的发展中形成了独有的系统结构和监控需求。相比城市道路安防，由于高速公路行车快的特点，对车流量监测以及交通事件检测系统提出了更高的要求；同时，高速公路的交通控制及预案设置需求比城市道路更加强烈。高速公路一旦出现交通紧急事故，交通隐患尤为突出，因此需要更为快速便捷的预警系统平台。另外，据天津天地伟业数码科技有限公司产品智能交通部经理于锋杰透露，由于场景没有较多干扰车辆，高速行业功能上可扩展实现违停检测、动态取证、不按车道行驶、大车占用小车车道等智能分析功能，但同时又面临资源有限、设备抗风性能等问题。
还有，高速公路视频监视、图像监测与传统安防技术的应用略有差异。高速公路应用范围广、信号传输距离远等特性，使高速公路监控范畴主要体现在公路检测，还辐射到包括检测公路的环境检测、气象检测、交通流量检测等。
标清搭高清布点更密集
目前，在绝大部分新建或改建的高速公路安防项目中，监控前端推行主要是“标清主导、高清为辅”模式。在天地伟业于锋杰看来，由于前期高速公路传输资源有限，主要使用节点式光纤传输系统，加之高清产品的应用技术还不够成熟，由此前端部署较多的还是标清设备，且许多重载云台设备都是模拟设备。然而随着高清技术的普及，用户对视频质量、智能化都提出了新的诉求，因此高清化将是高速公路发展新潮流。
据了解，在高速公路监控点的布设上，工程人员一般按监控级别分层，监控级别高的位置采用高清监控(1600×1200或1280×720)，反之采用标清监控(704×576)。由于联网监控、资源共享的需要，目前多采用网络前端，即网络摄像机或网络球机。
值得注意的是，因应全程监控的需求，监控布点密度有进一步提高的趋势。在江西省交通设计院工程师贾传顺看来，点到点监控距离间隔500m的监控、1km的监控、2km的监控是今后高速公路视频监控的几个选择点，每个相邻选择点方案的投资基本上也是成倍的增加，因此选择好视频全程监控的监控点距是整个系统投资的关键。从现有摄像机镜头成像来看，基本上500m左右是它的最佳成像范围，大于这个距离成像效果下降，因此500米单个方向的监控肯定是最佳的方案。但是这个方案却是投资最大的方案，因此一般建议1km的双向监控，以中央隔离带为中心，采用15m-18m左右的立杆(具体根据路面情况来计算高度)双向拍摄两个方向的情况)。
从“孤岛”到“多级联网”
早期由于投资主体多元化、行政属地化等原因，高速公路视频监控应用状态基本属于孤岛式。据天地伟业于锋杰介绍，每个路段使用不同厂家的设备，各个路段之间监控系统在设计上又是以单路段作为独立的监控网络，一般采用“光端机视频矩阵”的监控模式。由于其资源无法实现共享，在集中收费、集中监控、集中管理的进程中，一些不能满足要求的设备面临淘汰的局面。同时，在一些较长的路段以及需要各路段向省中心传送图像的需求当中，普通光端机由于传输距离有限、占用光纤过多等问题，已经不能满足当前众多高速公路监控系统的需求。为此，前几年也有出现光端机、网络编解码器混合组网的尝试，但随着分中心、省中心集中监控，以及更进一步的全程监控和向公众提供图像的需求逐步提出，混合组网的方式已很难解决这些需求，也无法为监控系统的发展提供完整的解决方案。加之，我国绝大部分省份高速公路已形成路网，单独路段的异常事件造成影响的范围越来越广，这就必然要求相临路段之间能互通协调，由此，高速公路监控联网的需求显得更为急切。
据称，全国约13个省建立了联网监控中心，基本实现了省监控中心(省级)、片区监控中心(路级)以及路段/隧道监控所(站级)监控系统联网。并已从单纯的联网收费、联网监视过渡到高速公路联网信息管理，凸显出联网收费向联网综合信息管理方向发展的趋势不可逆转。在采访中，深圳中兴力维技术有限公司行业市场总监张涛表示，目前各个省份在基于H.264编码格式进行联网监控测试，希望解决省域困扰已久的系统架构和标准化两大问题；实现与其它系统之间融合，及对各种监控资源分布部署，实现统一管理，为全省高速公路监控IP大规模联网打下坚实基础。
随着全国各省份基于H.264标清技术全面应用，行业对图像监控的清晰度要求也越来越高，从而引入网络高清，在省域联网要求下，基于H.264标清以及高清的混合组网将占有主导地位。
除了全国联网的愿景外，华为技术有限公司副总监唐华还给出高速公路联网监控发展的具体轨迹：由路段监控(收费监控、道路监控)到全省监控(集中监控、联网监控、全省交通调控)，再到立体监控(信息采集、分析、处理平台，应急告警联动系统，公众出行服务系统)，最后发展为智能监控(3G、WEB、IPTV、Email、GPS交警、公安、消防、医疗急救、电视台、电台、银行、电信运营商等综合智能监控体系)。
[pagebreak]智能分析有增无减
作为智能化交通管理中最重要的信息平台，视频监控受到来自高速公路管理部门前所未有的重视，而其在高速公路信息化发展进程中也扮演着举足轻重的角色。随着高速公路网的不断铺设和扩张，高速公路监控系统的要求级别也日益提升，监控设备的性能自然要求越来越高。因而智能监控技术也陆续被引入高速公路行业，并打上自身的烙印。除了眼下炙手可热的区间测速和事件监测外，车辆稽查、路径识别、火灾检索等也先后登场。
不过在中兴力维张涛看来，整个高速公路领域，所谓的区间测速、车辆稽查等子系统其实应用原理都一样，只不过关注的重点不一样。例如区间测速，当车辆通过某一卡口时，车辆车牌信息会被抓拍，存储到应用服务器中，当通过下一卡口时，车辆信息会再一次抓拍，应用服务器会根据车牌进行比对，判别是否是同一辆车以及对两次抓拍的时间进行比对(由于两次卡口距离相隔是固定值，通过路程/时间，便可得出该车辆在经过这两个卡口区间速度)。
车辆稽查目前最常用的有三种方式来实现，线圈、雷达、视频检测。在高速公路上由于施工不便利以及维护较困难等原因，排除了线圈方式；因行车速度快、车流量大等问题，视频检测也不推荐，高速公路上车辆稽查主要还是通过雷达来做感应实现车辆抓拍。
从目前行业发展进来来看，智能分析的图像格式还是基于CIF，系统由于高速公路行车快的特点，相对准确率还有待提高。
但是，智能视频分析处理技术是高速公路应用的方向，今后事件监测分析会像交警一样，所有违章违法事件都能被正确地识别并报警。
另在一些特殊路段，如隧道监控中，事件检测分析系统检测到有烟雾超过警戒报警，系统启动应急预案，指挥通风系统、照明系统和消防系统立刻联动，对监控信息自动采集，通过智能视频分析技术分析、判断并输出结果；而在大城市绕城高速公路中，出入口匝道常发生堵车，视频交通状态检测系统配合交通诱导系统则将有效地疏导交通。
在各省如火如荼的大联网铺开之际，高速公路监控中心或片区监控中心也都着手针对前端传送来的海量数据进行挖掘，实现实时智能监控和“查看”视频。故部分厂商针对高速公路应用特点，推出一些切实可行的智能应用。
伴随高速公路路网规模不断扩大、加密，流经车辆的精确路径识别问题是成了公路管理部门的迫切解决的关键和难点，因而基于视频的路径识别系统开始出现并与其他路径识别方式互补。与此同时，基于普通视频或红外热成像在火灾检测中的应用正在尝试，虽然目前不能取代光纤感温、光纤光栅或双波长的火灾探测系统，但也对视频分析的应用提供了一个很好的思路。
ETC应用迷人
ETC(ElectroNIcTollCollection，电子不停车收费系统)，主要由ETC收费车道、收费站管理系统、ETC管理中心、结算中心、车道控制器、费额显示器、自动栏杆机、车辆检测器及传输网络组成。其中ETC收费车道、收费站管理系统、ETC管理中心、结算中心、是ETC的核心组成部分，ETC收费车道、收费站管理系统核心是DSRC专用短程通信系统，包括OBU车载单元以及RSU路侧单元，实现车辆与道路卡口的收费信息交互，通过网络传输系统实现远程信息交互，在ETC管理中心、结算中心实现智能管理。随着需求的变化，逐渐导入视频监控系统，从而搭建便捷、高效的不停车收费系统。
在技术方面，ETC也取得全新突破。设备逐渐由单片卡向双片卡发展，单片卡是只有账号的OBU，不能实现扣费功能，双片卡则含插一张带有电子钱包或储值帐户的智能卡，可以在卡上直接进行扣费，从而实现真正的不停车收费。
自上世纪90年代中期引入至今，ETC在中国经历了从萌芽、成长到成熟。目前，其技术储备、国家相关标准也逐步成熟，对设备的测定已有相关标准，蓄势十多年的ETC开始发力并迅速升温。
据报道称，当前上海高速公路不停车收费(ETC)车道已经超过180条，全市ETC用户已经突破19万。而来自上海市公路管理部门消息表示，长三角区域高速公路不停车收费(ETC)有望在本月起联网运行。“十二五”期间，上海将建成ETC车道300条以上。
上海与江苏的高速公路已经实现ETC联网。目前，福建正与上海、江苏、安徽、江西的ETC系统进行互通性测试，包括省界合建主线收费站、省中心系统的数据交互等。相关人士表示，长三角区域高速公路有望今年7月起联网运行，届时，使用一张ETC卡就能满足5省市之间的高速畅行。
长三角地区此举也将刺激其他地区，不停车收费技术是目前国际上最为先进的收费方式，它的优点是显而易见的。尽管目前在全国广泛推广ETC还有一定的难度.但随着ETC相关技术规范的标准化和ETC技术的不断成熟，不停车收费系统将在我国得到快速、健康的发展。
[pagebreak]新技术纷至沓来
目前，高速公路的安防新技术不断涌现和应用，新技术的出现对于高速公路领域有着较强的针对性。如3G无线传输是针对高速公路恶劣的气候、地理环境所采用的独特方式。高速公路移动无线监控，一般应用在高速公路的某一段内。巡逻车可以实时将巡逻时的视频情况传回高速公路管理中心，加强了高速公路系统管理的实时性。此外，据天地伟业于锋杰介绍，其他新技术的应用更大程度上也都为系统管理的高效提供了进一步的支持。
移动卡口系统：采用计算机视觉仿真、雷达测速、智能图像分析以及数据库管理等技术的超速抓拍系统。能够精确测量车辆行驶速度，一旦超速，系统会自动抓拍图片，清晰捕捉车辆全貌、车牌号码、车辆类型、车身颜色等元素，将图片保存在数据库中，并叠加超速违法所发生的日期、时间、路段、违法时车辆实际行驶速度以及该路段的限定行驶速度等信息，数据库可按日期、车牌号码等条件进行分类查询，也可通过打印机实时输出违法车辆照片，具有车牌自动识别、现场报警、移动存储及综合管理等功能，其网络版的产品构架，使得该系统集现场执法、3G远程传输和指挥中心网络化调度管理于一体，为高速管理部门科学执法提供可靠的依据，充分符合科技强警战略；
GPS定位：对出警车辆进行GPS定位，方便进行调度，以快速处理交通事故；
车辆缉查发布系统：卡口对车辆进行超速抓拍并对比黑车牌，发现报警后在收费站或前端LED屏实时显示违章车辆信息，并在收费站进行拦截。
另外，GIS从空间上、时间上彻底了解高速公路沿线情况的现状与变化，奠定高速公路管理所需要的数字基础，完成对静态交通信息(收费站、服务区、隧道、无线视频等基础设备)和动态交通信息(天气变化、道路维修封闭、突发的交通肇事等路面状况)的重组，为高速公路管理提供直观、系统、科学的管理工具；同时可以规范管理数据，实现信息共享，便于各部门数据的交换，改进和完善高速公路管理工作。按各子系统的要求，以规定的格式向子系统传输所需信息，比如无线通讯终端的应用(如手机短信、PDA等)根据服务请求和查询权限提供给客户数据、图形或图像等信息。
结语
“十二五”期间，交通运输部将以国家高速公路网建设为龙头，加强省际连接线建设，到2015年基本建成国家高速公路网，强大需求将带来技术的革新。
在金三立刘亮看来，随着安防行业的技术不断提高，各种新技术也将不断涌现和融合，并逐步应用于各行各业，包括高速公路。智能交通系统所涉及到信息技术、数据通讯传输技术、电子传感技术、电子控制技术以及计算机处理技术等都将集成应用于整个交通运输管理系统，帮助实现打造智能、高效、实时、信息化的交通信息网。
按照高速公路信息化发展的脉络，高速公路“三网合一”应该不再只是蓝图。将现有通信、监控、收费三大机电系统的统一；同时实现在数据、音频、视频三种业务层次的融合。
而具体到垂直应用领域，不排除与110/120/119等专门的报警中心联合，组合成全面的应急指挥中心的解决方案，另外还包括区域业务或道路级别的整合；而水平技术则包括车载交通管理手段的一体化、导航系统、车辆检测、违章抓拍、移动视讯传输等一体化问题。
