道路监控系统

定义

道路监控系统是面向道路场景，以摄像机等传感器采集交通信息，经识别与处理后用于交通管理与路网监测的成套技术设施。按功能划分，其数据采集部分通常包括路况监控、电子卡口、电子警察和道路安防等子单元，分别负责路况图像、卡口过车与人员流动、交通违法或事故以及道路安防的图像数据采集^[1]。在公路领域，同类系统多被称为公路视频监控系统，覆盖收费站、隧道、服务区等场区^[2]。

系统在结构上一般分为前端子系统、传输子系统和后端管理子系统三部分。前端完成车辆特征照片、车牌号码与颜色等信息的采集与识别，传输部分负责组网和数据交换，后端承担汇聚、处理、存储、应用与共享。其中传输常租用运营商光纤组建专网，市区密集点位可采用 EPON 组网，偏远地区也可用无线方式。

原理

前端触发是系统工作的起点。常见做法是在路面埋设地感线圈，车辆经过时线圈电感量变化，车辆检测器将信号送至抓拍单元，抓拍单元随即拍下车辆特征照片与全景照片^[3]。有的方案采用 3 个线圈配合车辆检测器，由车辆经过各线圈的时间差结合线圈间距换算出车速。为防线圈破损导致失效，部分系统实时监测线圈状态，异常时自动切换为视频检测触发。

图像识别环节依赖图像处理与模式识别技术。以车牌识别为例，一般先做车牌定位，再做字符切分和字符识别，最后对一帧帧的识别结果做决策综合，输出可信的车牌号码^[3]。抓拍得到的图片会叠加信号灯状态、停车线位置、违法车道、车牌号码与颜色、车身颜色、车型、时间、地点、车速和行驶方向等信息，构成完整的违法记录^[1]。近年深度学习模型被用于车辆检测、跟踪与车牌识别，卷积神经网络在遮挡和光照变化等条件下的检测精度有明显提高^[4]。

视频编码与传输构成了数据链路的中间层。摄像机视频常以 H.264 或 H.265 编码，经视频上云网关转码后按 GB/T28181 等协议推送至上级平台；单台上云网关需支持多路源码率视频并发传输^[5]。省级平台再通过 CDN 与流媒体服务向部级平台和其他终端提供调阅能力^[6]。

发展历程

2009 年，交通运输部印发《全国公路网管理与应急处置平台建设指导意见》，公路网监测与服务平台建设进入规范阶段；2012 年，交通运输部以第 3 号公告发布《公路网运行监测与服务暂行技术要求》《高速公路监控技术要求》等文件^[5]。这一时期的视频监控多以路段为单位分散建设，技术体系与设备厂家不尽相同，路段之间不能完全兼容互通，形成信息孤岛^[7]。

2019 年 11 月，交通运输部办公厅印发《全国高速公路视频监测工作实施方案》和《全国高速公路视频云联网技术要求》，提出建设“可视、可测、可控、可服务”的运行监测体系^[8]。广东省于 2019 年底启动视频云联网工作，2020 年初完成省平台上线并接入部级视频云平台^[8]。2023 年 9 月，交通运输部印发《全国高速公路视频监测优化提升实施方案》，要求实现重点路段监测视频“指哪调哪、想哪看哪”^[8]。

优化提升阶段以点位加密与设备升级为主要内容。福建省在专项工作中将主线视频点位平均间距优化至 1.0 公里，并利用现有 ETC 门架加装高清摄像机以减少立杆与布线^[9]。与此同时，AI 分析算法被引入外场设备，可自动完成车流量统计、车速监测、车型分类，并识别抛撒物、违停、积雪结冰等异常^[10]。

应用

交通执法是最直接的应用。闯红灯自动记录系统布设于城市交叉路口、人行道口、限时道路、主辅路进出口和公交专用道等处，对闯红灯、逆行、压线、不按导向车道行驶等行为自动抓拍^[1]。卡口系统则在主要路段布点，识别车牌并统计车流量与断面车辆总数，可捕捉肇事、违章和布控车辆^[1]。

路网运行监测是公路场景的主要用途。高速公路沿线摄像机按主线原则上不大于每 2 公里 1 对的间距布设，收费广场与服务区需覆盖场区整体并兼顾重点出入口^[5]。系统实时告警拥堵、逆行、行人闯入等状况，危化品运输监管还可结合数字孪生地图对车辆逐一标识并在违规时报警^[11]。

监控数据也用于公路养护与应急。沧州投入运行的公路养护巡检系统由人工智能每日两次全路段巡检，可识别坑槽等病害并跟踪其发展，上线以来累计发现并处置 8800 余处道路病害^[11]。类似系统支持违停、逆行、抛洒物、行人闯入、交通事故等事件的自动识别与报警，并具备多摄像头联动、视频拼接和历史回放功能^[12]。

局限

前端设备的成像质量受环境制约明显。老旧设备存在夜视效果差、恶劣天气穿透力不足的问题；采用红外补光与长波红外透雾算法后，才能在雾天能见度不足 50 米的条件下识别车辆轮廓^[10]。即便是较新的系统，对扬尘、雾气等复杂场景的识别能力仍在持续训练改进之中^[11]。

检测手段本身也有边界。地感线圈铺设在路面，受外场环境、路面状况和事故影响可能破损，需要视频检测作为备份。车牌识别的准确率与车牌在图像中的像素宽度相关，号牌横向像素不足时准确率会下降。

系统层面的障碍在于互联互通与长期运维。由于各路段在不同时期选择的监控技术体系和设备厂家不同，系统难以完全兼容，全局路径诱导、多路径流量调控与联网统一调度的能力因此受限^[2]。设备在线率、点位标注规范性和网络安全性能都是联网运行中需要持续维护的指标^[8]。

参见

• 电子警察 —— 用于自动抓拍路口交通违法行为的道路监控子系统。

• 卡口系统 —— 记录过车信息并进行车牌识别的道路监控子系统。

• 车牌识别 —— 从抓拍图像中提取车牌号码的关键技术。

• 智能交通系统 —— 道路监控系统所属的更大技术体系。

• 视频监控 —— 道路监控系统采集图像数据的基本手段。