高速公路与一般公路相比，具有线型好、设计标准高、交通流量大、行车速度快等特点，如不采用先进的管理措施，在交通量大、气候恶劣的情况下，极易发生交通事故和交通阻塞。
高速公路与一般公路相比，具有线型好、设计标准高、交通流量大、行车速度快等特点，如不采用先进的管理措施，在交通量大、气候恶劣的情况下，极易发生交通事故和交通阻塞。为此，在一些车流量非常大的高速公路上部署全程的监控系统就是必不可少了。这些监控系统可实施交通流量和交通运行监视；对关键点进行气象检测；对关键路段实施交通适时控制；及时发现各种异常情况并采取应急措施，保证高速公路高速、安全、经济地运营管理。
高速公路中的应用包括：高速公路收费系统、高速公路监控系统、高速公路称重系统、车牌识别系统、电子警察系统、移动车载抓拍系统等公路收费系统由控制通行灯、栏杆机、验证车型、打印票据、显示车辆类型、收费金额等几个环节组成。
收费监控系统主要是对收费站的车道、收费广场、收费亭的收费情况，对收费车道通过的车辆类型、收费员的操作过程以及收费过程中的突发事件和特殊事件进行观察和记录，实施有效的监督。道路监控系统主要是对高速公路干线、互通立交、隧道等高速公路重点路段进行监视，掌握高速公路交通状况，及时发现交通阻塞路段、违章车辆，及时给予引导，保证高速公路的安全通畅，目前高速公路中对视频信号的监控和管理自下而上可分为以下几层：
（1）收费站：各收费站需要对本地的视频信号进行监控。各收费站所辖的摄像机信号全部引入本地视频监控系统，收费站对本地所有图像进行监控管理。
（2）监控分中心：一条高速公路通常设置几个路段监控分中心，分别对某一路段进行监控和管理。各收费站图像根据路段监控分中心要求选择几路上传，路段监控分中心对路段中各收费站上传的图像进行统一监控和管理。
（3）监控中心：多条高速公路的统一管理通常根据地域划分为若干个片区来进行。一个片区对某一区域内相临或相连的几条高速公路进行统一的监控和管理。这几条高速公路的监控分中心根据片区监控中心的要求上传图像，片区监控中心对各路段监控分 中心上传的图像进行统一监控和管理。
（4）省监控中心：各省高速公路管理局需要对省内所有的高速公路进行统一监控、管理和调度。各片区监控中心将自己所辖区域内的视频信号选择上传到省中心，由省中心统一监控和管理。省中心、监控中心、监控分中心之间采用联网分级控制。控制信号采用逐级转发的形式转发到需要控制的设备。
在高速公路监控系统的构成上，无论是道路监控系统、还是收费监控系统，基本上可划分为前端摄像机、传输链路、监控室控制/显示设备三大部分。
前端摄像机可以划分为监控系统用的道路沿线摄像机、隧道洞口的摄像机、隧道洞内摄像机和收费系统用的收费亭摄像机、收费车道摄像机、收费广场摄像机。根据前端摄像机性能特点的不同可分为遥控式摄像机、固定式摄像机。遥控式摄像机包括道路沿线摄像机、隧道洞口摄像机、收费广场摄像机，固定式摄像机包括隧道洞内摄像机、收费亭摄像机，收费车道摄像机。在传输链路的选择上，主要是以点对点的方式进行传输，具体的传输介质根据传输距离的远近依次选择单模光纤、多模光纤或同轴电缆。在选用光缆后，还需选择与之相匹配的光端机。 监控室控制设备中的基本项包括视频控制矩阵、监视器、时滞录像机。另外，根据具体的使用需求，还可增加投影设备、视频分配器，多画面分割器等。
前端摄像机与收费站管理所，以及收费站管理所至高速公路监控分中心采用光端机传输图像方式。原因是沿路的光纤资源充足，并且对干道交通状况视频要求图像质量高和实时性好，尤其违章车辆的图像抓拍更是如此，如果压缩图像通过网络传输很难达不到要求。收费亭摄像机与收费站管理所距离比较近，可以使用同轴电缆或者多模光端机传输。有些光端机还可实现对车道和收费亭视频、声音同步监控。对远距离的立交、高速干道图像使用单模光端机，目前最大传输距离达120公里。
各收费站管理所图像上传至高速公路监控分中心可以使用点对点的光端机或者数字节点光端机，把收费站管理所的矩阵输出选择几路图像上传至高速公路监控分中心。通过监控分中心矩阵联网控制能监控高速公路各收费站及沿路所有图像。
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