从上世纪90年代开始，中国进入了公路建设快速发展的时期。我国高速公路总里程到目前已突破3万公里，位居世界第二。根据国家对高速公路的发展规划，到2020年，中国高速公路总里程将达7万公里。高速公路的建设和发展，已成为衡量一个国家和经济发展水平的重要指标。

    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，而且一般远离城市，所以在无法利用人力随时掌控的情况下，如何利用现代化的设施来对高速公路的运营进行管理，便成为人们日益关注的话题。考虑到高速公路所具有的以上特点，如果在设计中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。

    通常，高速公路监控系统用于交通监控、交通信息和气象信息的采集以及交通疏导。该系统通过在高速公路沿线、立交、收费广场设置CCD摄像机，并把其信号传输至监控中心集中监控，从而实现交通状况图像监控；通过在沿线关键位置设置车辆计数器、车辆测速器、气象资料采集器，并把信号传输至监控中心集中处理，实现交通信息和气象信息的采集；通过安装于道路中间分隔带的可变速标志，可以从中心对外发布交通疏导和交通控制信息。这些监控系统可实施交通流量和交通运的行监看；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。

    高速公路监控系统的构成

    监控系统作为高速公路交通工程中的一部分，在高速公路管理中发挥着越来越重要的作用。它主要分为收费站监控、隧道／特大桥梁监控和路面监控三部分。

    1.收费站监控

    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。同时，为了配合高速公路的管理，收费站监控系统除了监看收费情况外，还需要监看过往的车辆在进收费站之前以及在出收费站之后的情况，并可监察违章车辆情况，以便高速公路形象化、高效率的管理。

    监控点主要设置在收费站的车道、收费广场、收费站正中间和各个收费亭等处。各收费车道及收费亭一般采用交通专用枪型摄像机，收费广场多采用一体化球机。

    2.隧道和特大桥梁监控

    随着交通量的不断增长，特大桥梁、山区高速公路隧道等的存在，加之驾驶人员的不良驾驶行为、车辆性能等因素，在这些特殊路段设置监控系统来监测交通安全，便显得尤为必要。

    目前大部分隧道监控已经实现无肓区监控，摄像机一般安装于隧道拱壁中央；特大桥梁等重要交通路段也大都安装了监控系统。

    3.路面监控

    路面监控系统主要是对高速公路干线进行监视，掌握高速公路交通状况。

    它主要是通过计算机应用技术，将摄像机、路上埋设的各种传感器、可变情报板等连接，收集交通数据，把车流量等情况及时传达给管理部门，这些信息经过预置的交通控制策略方案处理后，再通过信息情报板等方式提供给行车人员。这样对高速公路重点路段进行监看，掌握高速公路交通状况，及时发现问题，及时给予引导，保证高速公路的安全通畅。

    高速公路监控系统对高速球的要求

    常州宏本数码科技有限公司谢春生介绍说，目前高速公路监控系统作为高速公路交通工程机电三大项中比较重要的一项，在高速公路的管理中发挥着越来越重要的作用。随着高速公路管理要求的不断提高，收费管理、数据通信、图像监控已经是现代化高速公路建设中必不可少的一个部分。高速公路监控对系统也更加严格要求，主要体现在下面几个方面：

    1.要求系统整体的稳定性

    设备的低故障率和长时间的良好运行指标越来越受到人们的关注。

    2.要求高的图像质量

    系统要求图像能够清晰可辨，并能适应各种环境和气候条件下工作的使用要求，而且要提高夜间对车辆牌号等监控对象监控图像的清晰可辨度等，这些方面也成为倍受人们关注的重要指标之一。

    3.要求系统具有较好的可维护性能

    采用相对少的系统设备和系统设备的模块化设计，方便系统的替换维护和使用过程中长期维护的投入，对系统要求有可扩展性能，在将来系统升级时有更多的可兼容设备，以最少最合理的代价完成系统升级。

    高速公路的前端摄像机一般为固定点摄像机，匀速球型摄像机和高速球型摄像机等3种，根据监控点的需求有不同的应用。通常收费亭和收费车道需实时定点监控，因此收费亭一般采用小半球摄像机，不仅有利于监视，且不影响环境美观。而收费车道由于监视范围固定，监视范围也有限，宜采用室外枪式固定摄像机。

    而高速球作为高速公路监控系统的构成上的前端摄像机的一类，其点位分布位置一般都是收费站、广场、互通立交或者是道路路面上。美国英飞拓有限公司中国区市场部经理黎志洪经理介绍说，高速球之所以主要应用在收费广场或者是全程沿线监控上，是因为广场和道路监控设备需要采用同一种摄像机，并且要求监视的范围较广。由于没有固定的监视区域，因此必须具备自动聚焦变焦变倍全方位转动功能，安装方式一般采用立杆高挂的形式，通常选用一体化高速全方位摄像机或一体化定位系统。高速全方位摄像机所具有速度和准确性恰是广场监控所需要的。

    鉴于高速公路的特殊性，更多先进技术的融入使前端摄像机——高速球的如下特点正好满足了高速公路的需求：

    1.监控面积大，视角广阔

    如高速球应用于广场，就可以发挥枪机所不具备的优势，节省设备的安装，还有利于整体的美观。

    2.旋转速度快，能够快速捕捉和跟踪图像

    高速球能在巡航定位方面达到高的巡航速度，实现准确的定位功能；可实时获得球型摄像机的方位角信息和驱动球型摄像机到达指定的方位角，这对及时快速跟踪和捕捉监控对象至关重要。

    3.拍摄清晰

    远的可视距离就要求选择光学变焦倍数大的摄像机，摄像机超低照度能够保证夜视效果好，宽动态及具有良好的噪点消除技术保证拍摄图像清晰。在这方面广州瀚祺电子科技占争荣就指出，现在高速公路的前端摄像机部分主要就是超低感应技术，宽动态技术及强光抑制技术，现在厂家对技术也在不断深入的研究，像三星光电子就推出了30倍光学变焦的具有宽动态技术一体化机型，日立推出了35倍光学变焦的一体化机型，说到底，针对不同的使用场合或环境，采用不同的高速球型摄像机，收费站使用具有强光抑制功能的高速球型摄像机，隧道和桥梁使用具有超低感应和宽动态功能的高速球型摄像机，对路面监控来说就要求使用变焦能力强，成像质量高的高速球型等等。只有对监控物体进行清晰的拍摄，其资料才有价值。

    另外，在传输方式上，针对高速球的视频信号与控制信号的传输，随着技术的发展，使用的方式有很大提高。传统高速球的视频信号是采用同轴视频线来传输，控制信号是专用信号线来传输。随着相关技术的不断完善，针对传统传输方式传输距离短，工程施工复杂等不足，分别出现了同轴视控传输、网络传输、光传输和无线传输等的高速球。需要指出的是，无论何种传输方式，在图像获取的前端和显示图像的后端，都需要有相应的编解码、信号合成与分解的装置。这样才可以实现相应的传输功能。