杨常华

(山西省信息产业技术研究院有限公司,山西 太原 030012)

近年来，我国高速公路建设取得了举世瞩目的成绩，随着我国高速公路路网的逐渐完善和车流量的不断增大，对于高速公路的运营管理也提出了更高的要求。根据国家《“十三五”交通领域科技创新专项规划》提出的要求，“十三五”期间在已逐步建成的信息化、数字化交通的基础上，利用云计算、物联网、大数据、移动互联网等一系列的创新技术来促进交通产业智能化变革，建设智慧型高速公路，提升高速公路运营综合管理水平和公众服务水平。 高速公路收费站对讲和紧急报警系统是高速公路运营管理的重要组成部分，对于信息传递和收费监管起着重要的作用，根据“十三五”规划要求以及运营管理的实际需求，建设一套完善的、先进的、现代化的对讲和报警系统势在必行，新的对讲和报警系统应该是集对讲调度管理、报警管理、音视频联动管理、集群管理等功能为一体的能够实现车道、站、中心多级管理的系统。

1 高速公路收费站对讲系统现状与发展

传统的内部对讲和紧急报警系统是各自相互独立的。对讲系统是在收费站监控室设置一套对讲主机，各收费亭内设置一台对讲分机，车道收费亭与站监控室采用模拟信号、点对点半双工方式进行通话，对讲主机与对讲分机构成一个独立封闭的有线对讲系统。紧急报警系统是在收费站监控室设置一台报警主机，各收费亭内设置一套脚踏报警开关，出现紧急情况后，脚踏报警开关输出开关量信号，点对点的传入报警主机，报警主机驱动监控室内声光报警器报警并通过矩阵切换报警亭内图像。

随着高速公路信息化的建设和发展，高速公路的运营管理已不仅限于本地的管理，更多的情况是全路段的管理、路网全域内的管理，出现了诸如"片区划分"、"管理所管收费站"、“一所多站”等管理新模式，要求内部对讲和报警系统实现路段中心——收费站——收费亭的三级或多级管理[1]，实现对讲和报警视频联动、报警触发录像、报警联动亭内监听等功能。由于对讲系统与紧急报警系统没有实现联网，对讲与报警信息无法上传至监控中心，只能在站级处理，无法解决车道、站、监控中心多方对讲和多级管理的问题。对讲和报警两个系统没有实现联动，当出现紧急情况后，报警主机无法联动打开对讲主机，需要人工切换来与报警亭内人员进行通话和监视、监听现场情况，反应时间长，效率低下。所以，传统的对讲和报警系统由于受限于通话效率低、功能单一、不能多级管理等缺点已经无法满足高速公路信息化运营管理需求。

为解决高速公路信息化运营管理的需求，新一代对讲和报警系统是采用TCP/IP网络结构，基于SIP协议的音、视频交换于一体的IP对讲和报警系统，该系统将对讲音频、报警开关量信号数字化采样编码后，以数据包形式利用高速公路高速数字化通信系统提供的传输通道在站局域网和路段广域网上进行双向传送，解决了传统对讲和报警系统存在的传输距离有限、不能多级管理、易受干扰、稳定性差、语音效果不清晰、系统不能联动等问题。

2 基于IP的高速公路收费站音视频对讲和报警系统

2.1 系统结构

高速公路管理体制为省监控中心、路段中心、收费站三级管理体系，收费站对讲和报警系统在运营管理上主要有二种模式：1) 收费站设有人值守监控室，收费员与本站监控员之间进行对讲；2) 收费站设无人值守监控室，收费员与路段中心监控员之间进行对讲。目前国内基本采用第2种无人值守的管理模式，由路段中心对全路段所有业务、语音、视频进行统一管理。系统结构如图1所示。

图1 对讲和报警系统结构图

2.2 系统功能

2.2.1 路段中心配置及功能

路段中心由对讲主控机、多媒体管理控制台、交换机、IP电话网关、IP可视对讲话机等设备组成路段中心局域网，由核心交换机通过通信系统提供的传输通道实现与其下辖收费站的网络联接。

对讲主控机对系统设备进行管理，具有系统功能参数设定、系统设备运行状态显示、视频联动、告警联动、对讲音视频存储记录等功能。多媒体管理控制台运行系统管理软件，实现对讲管理、报警管理、通话管理、视频联动管理等功能，从而完成收费亭、站级、中心级的多级管理。IP电话网关接入程控电话交换机，实现音视频对讲系统与办公室电话间的通话，若程控交换机可实现外线通话，则音视频对讲系统可在此基础上同样实现外线通话；IP可视对讲电话支持音视频业务，可实现点对点的对管辖收费站收费员、班长、站长双向呼叫及接听，具有多人同时对话功能。核心交换机实现中心内设备以及和其它收费站的网络连接。

2.2.2 收费站配置及功能

收费站主要由站监控室IP可视对讲话机(保留备份以备紧急状态时的站级管理启用)、站语音接入交换机、亭内对讲终端、无线对讲基站、无线手持对讲终端、脚踏报警开关、广场交换机等设备组成站局域网。亭内对讲终端以及无线基站通过广场以太网交换机与站内语音接入交换机连接，站内语音接入交换机通过通信系统提供的传输通道与路段监控中心连接。

每个收费亭内对讲终端可实现收费员的一键呼叫班长、一键呼叫监控室、一键呼叫路段监控中心、免提对讲通话、接收来自其它用户的呼叫、亭内监听等功能。亭内对讲终端配置有开关量信号输入接口，可接入脚踏报警的开关量信号，通过开关量联动操作，实现报警联动视频、报警触发录像、报警联动亭内监听等功能。

收费广场上设有无线对讲基站，为班长的手持对讲终端提供WiFi连接(覆盖半径为200 m)，该终端可与本站内的其它对讲终端进行通话，实现班长与收费员、监控中心、其它站班长等人员的双向呼叫通话对讲。

2.3 系统功能特性

1) 高可用性：系统功能设计紧贴高速公路运营管理，根据每一位运营管理角色的职能特点，针对不同的应用场景下的业务处理流程进行功能优化；采用分布式的部署及管理方式，降低单站点内的业务延时，提高系统整体的业务并发量；提供离线对讲的功能支撑，帮助用户提升业务连续服务的能力。

2) 高扩展性：可以增加广播与背景音乐功能：在每个收费站、服务区、隧道内增加IP网络功放、室内外音柱和音箱，通过路段中心IP网络电话可对收费亭、广场、服务区、隧道等场所进行远程广播，播放通知、呼叫人员、疏导交通、处理交通事故等。并且中心可定时播放背景音乐和电台节目，以减缓工作人员的疲劳。

3) 高融合性：将音频业务与视频业务进行深度融合，在各类应用场景中，让声音伴随着视频同步呈现，使信息交互变得直观，还原真实可靠的事件现场，做到“音视合一、协同有序、高效稽核”。

4) 高兼容性：采用标准通信协议(TCPIP、SIP、IGMP、DHCP)，数据格式统一，可以共用其它以太网通信通道，便于系统组网；功能模块化设计，方便与第三方各类平台对接，减小软件系统复杂度，兼容性好，降低运维成本。

3 总结与展望

综上所述，基于IP的对讲和报警系统为高速公路收费站对讲和报警系统实现自动化、智能化提供了全新、全面的解决方案，该方案历史性的解决了收费员随时随地的与站长、监控中心双向沟通、三方沟通的需求，实现了收费员、站级站长、监控中心人员语音信息的多级管理。同时，该系统又可以融合紧急报警、广播喊话、背景音乐等功能，实现高速公路应急联动的协调处置，适应了当前高速公路集中化管理的发展方向，必将会在高速公路运营管理信息化，智慧高速公路的建设等方面发挥重要的作用。