高速公路監控系統在高速公路的發展初期，就在整個機電合同中占有很重要的地位，基本上完全借鑒國外高速公路監控系統的設計思路，在高速公路沿線安裝攝像機、車輛檢測器、可變情報板、氣象檢測器等設備，以獲取道路的實時視頻圖像，并通過設備上傳的數據來分析交通流量特點和氣候環境狀況，通過可變情報板發布信息，對交通進行疏導。
在眾多監控設備中，無疑視頻監控系統因其實時、直觀的特點，發揮著越來越重要的作用，尤其是在隧道監控中，視頻監控系統基本做到了無縫隙覆蓋。隨著高速公路的飛速發展，車流量的增加，道路交通狀況越來越復雜，司乘人員對高速公路服務質量的要求越來越高，高速公路管理者本身也需要更加及時、便捷的道路信息，全程監控系統的建設就成為了必然趨勢，尤其是作為其子系統的視頻監控系統被優先放在了最為重要的位置。
全程監控面臨的幾個問題
全程監控設備的供電問題
眾所周知，高速公路因其路線較長，收費站之間距離也較遠，道路監控設備通常都是設計安裝在收費站附近，由各收費站對所屬附近地區的道路監控設備進行供電。全程監控系統要求要在整個高速公路沿線，均勻設置數量眾多的道路監控設備(主要設備是攝像機)，這就必須要解決全程監控系統外場設備的供電問題。
新建設的全程監控系統如何與已建設多年的監控系統進行整合的問題
我國高速公路道路監控系統的發展已經有了十幾年的歷史，而全程監控的概念被提出到工程實施也不過是最近幾年的事情。基本上新建的全程監控項目都面臨與已建設完成的原有監控系統如何進行整合的問題。
全程監控系統統一管理的問題
全程監控系統相比較以往某路段的監控系統而言，所涵蓋的范圍變大了，不在局限于某條高速公路，而是從全省甚至全國的角度去規劃、建設，從而使全省監控系統和全國監控系統聯網成為了可能，盡管要實現這一目標還有很多的困難和很長的路要走。
總體上，就目前全程監控系統的發展來說，全程監控系統解決方案急需解決上述問題中的前兩個。
供電解決方案
為了解決高速公路沿線監控設備的供電問題，可以引入太陽能供電、風力發電或風光互補供電，各地區可根據當地太陽能資源、風力資源以及系統的供電需求，來選擇適合的解決方案。
這里可以通過某省全程監控系統的外場設備供電案例，來描述此類問題的解決方案，如圖1所示。
圖1 風光互補供電系統構成圖
通過實際勘測和多年氣象局提供的氣候資料，某省太陽能和風能資源都非常豐富，非常適合采用風光互補供電系統來為高速公路沿線全程監控設備進行供電。所以，系統除了靠近收費站的監控設備或功耗巨大的監控設備繼續使用市電進行供電之外，其余的監控設備均采用風光互補供電系統進行供電。
在該項目中，太陽能電池板在此項目中作為主要的能源轉化設備，風力發電機作為輔助設備。卸荷器在風速較大或蓄電池組已飽滿的情況下對風機進行保護，盡量減少設備磨損。蓄電池組通過放電給系統各類設備供電的同時，將太陽能電池板和風力發電機產生的多余電力進行儲備。風光互補控制器作為整個供電系統的核心設備，在對所有接入設備充放電狀態檢測的同時，選擇相應的控制策略，來維持系統的電力平衡，既要保證盡可能讓系統電力處于飽滿的狀態，又要避免過度充電或者過度放電對蓄電池組造成傷害。
相對于市電來說，風光互補供電系統還不是很穩定，尤其是在供電時間上受氣候條件的制約，而氣候環境也有很大的不確定性。在進行方案設計時，既要考慮極限氣候條件下(多日無太陽和風力的支持)，系統能夠維持的時間，又要考慮項目的投資造價，同時還會受到技術困難的限制。
這就需要在做方案設計時，從多個方面來優化系統，確保外場監控設備的穩定供電，盡可能長時間在線，包括：
· 盡可能減少系統的供電功耗，采用低功耗的設備;
· 盡可能減少電源轉換等中間環節，避免不必要的電力資源浪費;
· 盡可能不因為某處設備的電力中斷，造成全部設備圖像和數據無法上傳(解決辦法有采用點對點傳輸方式或增加光纖跳接保護器);
· 采用分級優先的供電方式，舍棄系統部分耗電高、重要程度低的功能，確保整個系統的圖像或數據的上傳;
· 風力發電機、太陽能電池板以及風光互補控制器最好能夠統一品牌進行采購;
· 準備必要的后備電力支援(備用蓄電池組和發電機)。
新舊系統的整合
在一般的高速公路全程監控系統中，攝像機是使用數量最多的監控設備，其次輔以其他的數據采集設備和信息發布設備，如車輛檢測器、氣象檢測器、可變信息情報板等等。
大量的設備要消耗大量的光纖資源，所以，目前大多數全程監控的網絡結構都采用雙纖自愈環網保護技術。既可以有效節約監控外場的光纖資源不足的問題，減少投資，又可以在一定程度上保證系統的安全性(對于監控外場，點對點的傳輸方式安全性最好)。
這里還是根據某省全程監控系統的實際應用，來簡單描述系統的結構和功能，以及如何完成與舊有的監控系統進行整合的解決方案。
圖2 全程監控系統網絡構成圖
從圖2中，可以看出整個系統的管理體系分成四個等級，由上至下分別是監控中心、監控分中心、收費站和監控外場，每個層級都采用雙纖自愈環網保護結構。
除監控外場之外，監控中心、監控分中心和收費站都可以根據需要解析和提取外場監控設備上傳的視頻圖像和路況數據以及設備的工作狀態等，并能根據一定權限進行操作，比如解碼視頻圖像至電視墻或大屏幕投影，根據監控軟件提供的預案進行信息發布和對交通進行疏導。
全程監控系統的主要功能
在此簡單介紹此項目全程監控的系統功能如下。
數據分析處理功能
(1)對交通流量數據(包括交通量、平均車速、車道占有率等)進行采集統計處理;
(2)對視頻交通事件檢測圖像進行分析處理和判斷;
(3)對氣象數據(包括路面狀態、溫度、降雨量)進行采集統計處理;
(4)根據設備通信狀態和數據，分析設備狀態報警和通信故障報警。
數據存儲功能
(1)道路交通流量數據;
(2)設備狀態信息;
(3)氣象檢測信息;
(4)交通事件事故信息;
(5)預警、報警信息;
(6)控制方案存儲。
顯示與控制功能
(1)監控中心和分中心可通過數字軟矩陣調用外場攝像機圖像在中心和分中心監視器上顯示;
(2)實現報警聯動，將報警信息所關聯的圖像或信息切換到主畫面(或大屏幕)，綜合控制臺上放置的主監視器具有“強插”顯示功能;
(3)可控制道路沿線設置的遙控攝像機動作;可切換顯示攝像機圖像在任一臺監視器上顯示，或到監視大屏上顯示，并在收費站和監控分中心對所有圖像進行錄像;
(4)控制方式有人工控制和自動控制兩種，人工控制優先;
(5)顯示可變信息標志內容。
智能決策功能
(1)系統能利用視頻交通事件自動檢測數據，對該斷面的交通擁擠、事故等交通異常事件作出自動判斷，作出相應的預警或告警信息;同時可以通過交通流量數據、交通事件檢測數據根據設定的閥值，判斷交通擁擠、交通阻塞或事件等交通狀況，作出相應的預警或告警信息;
(2)系統可根據告警事件的嚴重程度分成預警、輕故障、重故障、嚴重故障四個級別分別進行處理。一旦有告警信息，則在操作員工作站上立即顯示告警信息，并自動彈出控制誘導預案等，并且有相應的聲光信號提示操作員;
(3)監控計算機在接到報警信息后，能自動彈出報警窗口，可輸出報警圖像在監視器進行“強插”顯示;同時，監控計算機上的視頻管理軟件也能通過軟解碼方式看到報警點的視頻圖像;系統能通過I/O模塊自動監控計算機網絡的聲光報警器進行聲光報警;
(4)當系統自身發生故障(包括設備故障、通信故障等)時，能在監控計算機上自動彈出報警窗口，同時在監控計算機上發出報警聲音;
(5)出現報警后，系統能自動記錄事件的屬性(如事件類型、事件、地點等)以及事件的處置過程。并能夠對存貯的告警事件進行打印，打印內容包括故障日期、時間、地點、故障性質等;
(6)半自動控制：對系統自動提出控制誘導方案，操作員根據外場攝像機及巡邏車等確認或修正后，再下發控制指令(包括通知路政、交警部門)，執行控制誘導方案;
(7)手動控制：任何情況下，操作員在得到各方面的確認信息后，可手工編制控制誘導方案;
(8)手動控制的優先級最高，半自動控制次之;
(9)控制誘導方案被確認后，將誘導信息發送到大型可變情報標志;交通事件處理結束后，將改變大型可變情報標志的信息內容，同時填寫事故處理情況備案。
統計查詢、報表功能
(1)完成數據統計、數據查詢;
(2)按預先規定的格式和內容，定時進行日、周或旬、月、季、年報表的統計處理，并且進行打印;
(3)關于報表的類型和格式可根據要求確定。
系統管理功能
(1)系統參數設置功能;
(2)安全防御功能：具有針對網絡攻擊的防御能力，具有防范網絡病毒的措施。對中心、分中心不同層次和職責的人員，分別設置不同的操作使用權限，設置不同的操作口令和密碼，防止越權存取和修改，保障數據的完整性，并且對值班員的操作進行存貯、記錄、打印;
(3)自動數據備份和系統恢復功能：系統具有數據自動備份功能，系統能自動完成每日的系統數據備份，包括重要事件，操作，設備狀態變化等的記錄。記錄的同時，自動進行時間標記;在系統出現故障時，系統具備提供能迅速恢復運行的措施;
(4)系統具有自診斷功能;能自動測試系統的工作狀況，并且在檢測到異常情況時，自動顯示和打印診斷報告;能自動并循環測試系統的軟、硬件及外場設備的工作狀況，并且在檢測到異常情況時，自動顯示和打印診斷報告，并向值班員發出信息。發生故障時，可及時準確地報告故障點的位置和類型，并提示值班人員盡快采取措施，排除故障。
系統擴展功能
(1)預留聯網數據接口;
(2)預留與其他系統整合的數據接口，比如：信息發布、路政、養護、公路交警等;
(3)預留社會公眾發布途徑的接口;
(4)預留其他路段全程監控系統的接口。
值得注意的是，在該高速公路項目中，新建的全程監控項目必須與舊有的監控系統進行整合，發揮數據和信息互補的優勢才能在信息容量、監控策略制定、應急指揮等方面發揮全面的作用，提高整個系統的準確性和響應效率。與此同時，要完成系統的整合和全省或是更大范圍的系統聯網，也需要形成統一的技術規范，從軟件和硬件方面都要進行必要的改造，包括軟件的升級或重新研發、硬件的升級或更換等等。