解析高速公路監(jiān)控系統(tǒng)方案

1、解析高速公路監(jiān)控系統(tǒng)方案【IT168 專稿】高速公路與一般公路相比，具有線型好、設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)高、交通流量大、行車速度快等特點(diǎn)，如不采用先進(jìn)的管理措施，在交通量大、氣候惡劣的情況下，極易發(fā)生交通事故和交通阻塞。為此，在一些車流量非常大的高速公路上部署全程的監(jiān)控系統(tǒng)就是必不可少了。這些監(jiān)控系統(tǒng)可實(shí)施交通流量和交通運(yùn)行監(jiān)視；對關(guān)鍵點(diǎn)進(jìn)行氣象檢測；對關(guān)鍵路段實(shí)施交通適時(shí)控制；及時(shí)發(fā)現(xiàn)各種異常情況并采取應(yīng)急措施，保證高速公路高速、安全、經(jīng)濟(jì)地運(yùn)營管理。    一、高速公路臨近系統(tǒng)簡介    高速公路視頻監(jiān)控系統(tǒng)一般分為收費(fèi)監(jiān)控和道路監(jiān)控兩部分。收費(fèi)

2、監(jiān)控系統(tǒng)主要是對收費(fèi)站的車道、收費(fèi)廣場、收費(fèi)亭的收費(fèi)情況，對收費(fèi)車道通過的車輛類型、收費(fèi)員的操作過程以及收費(fèi)過程中的突發(fā)事件和特殊事件進(jìn)行觀察和記錄，實(shí)施有效的監(jiān)督。道路監(jiān)控系統(tǒng)主要是對高速公路干線、互通立交、隧道等高速公路重點(diǎn)路段進(jìn)行監(jiān)視，掌握高速公路交通狀況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)交通阻塞路段、違章車輛，及時(shí)給予引導(dǎo)，保證高速公路的安全通暢。    目前高速公路中對視頻信號的監(jiān)控和管理自下而上可分為以下幾層：    （1）收費(fèi)站：各收費(fèi)站需要對本地的視頻信號進(jìn)行監(jiān)控。各收費(fèi)站所轄的攝像機(jī)信號全部引入本地視頻監(jiān)控系統(tǒng)，收費(fèi)站對本地所有圖像進(jìn)行監(jiān)控

3、管理。    （2）監(jiān)控分中心：一條高速公路通常設(shè)置幾個路段監(jiān)控分中心，分別對某一路段進(jìn)行監(jiān)控和管理。各收費(fèi)站圖像根據(jù)路段監(jiān)控分中心要求選擇幾路上傳，路段監(jiān)控分中心對路段中各收費(fèi)站上傳的圖像進(jìn)行統(tǒng)一監(jiān)控和管理。    （3）監(jiān)控中心：（有些不設(shè)此級）多條高速公路的統(tǒng)一管理通常根據(jù)地域劃分為若干個片區(qū)來進(jìn)行。一個片區(qū)對某一區(qū)域內(nèi)相臨或相連的幾條高速公路進(jìn)行統(tǒng)一的監(jiān)控和管理。這幾條高速公路的監(jiān)控分中心根據(jù)片區(qū)監(jiān)控中心的要求上傳圖像，片區(qū)監(jiān)控中心對各路段監(jiān)控分中心上傳的圖像進(jìn)行統(tǒng)一監(jiān)控和管理。    （4）省監(jiān)

4、控中心：各省高速公路管理局需要對省內(nèi)所有的高速公路進(jìn)行統(tǒng)一監(jiān)控、管理和調(diào)度。各片區(qū)監(jiān)控中心將自己所轄區(qū)域內(nèi)的視頻信號選擇上傳到省中心，由省中心統(tǒng)一監(jiān)控和管理。省中心、監(jiān)控中心、監(jiān)控分中心之間采用聯(lián)網(wǎng)分級控制?？刂菩盘柌捎弥鸺夀D(zhuǎn)發(fā)的形式轉(zhuǎn)發(fā)到需要控制的設(shè)備。二、系統(tǒng)方案    在高速公路監(jiān)控系統(tǒng)的構(gòu)成上，無論是道路監(jiān)控系統(tǒng)、還是收費(fèi)監(jiān)控系統(tǒng)，基本上可劃分為前端攝像機(jī)、傳輸鏈路、監(jiān)控室控制/顯示設(shè)備三大部分。    前端攝像機(jī)可以劃分為監(jiān)控系統(tǒng)用的道路沿線攝像機(jī)、隧道洞口的攝像機(jī)、隧道洞內(nèi)攝像機(jī)和收費(fèi)系統(tǒng)用的收費(fèi)亭攝像機(jī)、收費(fèi)車道攝像機(jī)、

5、收費(fèi)廣場攝像機(jī)。根據(jù)前端攝像機(jī)性能特點(diǎn)的不同可分為遙控式攝像機(jī)、固定式攝像機(jī)。遙控式攝像機(jī)包括道路沿線攝像機(jī)、隧道洞口攝像機(jī)、收費(fèi)廣場攝像機(jī)，固定式攝像機(jī)包括隧道洞內(nèi)攝像機(jī)、收費(fèi)亭攝像機(jī)，收費(fèi)車道攝像機(jī)。    在傳輸鏈路的選擇上，主要是以點(diǎn)對點(diǎn)的方式進(jìn)行傳輸，具體的傳輸介質(zhì)根據(jù)傳輸距離的遠(yuǎn)近依次選擇單模光纖、多模光纖或同軸電纜。在選用光纜后，還需選擇與之相匹配的光端機(jī)。    監(jiān)控室控制設(shè)備中的基本項(xiàng)包括視頻控制矩陣、監(jiān)視器、時(shí)滯錄像機(jī)。另外，根據(jù)具體的使用需求，還可增加投影設(shè)備、視頻分配器，多畫面分割器等。  

6、  前端攝像機(jī)與收費(fèi)站管理所，以及收費(fèi)站管理所至高速公路監(jiān)控分中心采用光端機(jī)傳輸圖像方式。原因是沿路的光纖資源充足，并且對干道交通狀況視頻要求圖像質(zhì)量高和實(shí)時(shí)性好，尤其違章車輛的圖像抓拍更是如此，如果壓縮圖像通過網(wǎng)絡(luò)傳輸很難達(dá)不到要求。收費(fèi)亭攝像機(jī)與收費(fèi)站管理所距離比較近，可以使用同軸電纜或者多模光端機(jī)傳輸。有些光端機(jī)還可實(shí)現(xiàn)對車道和收費(fèi)亭視頻、聲音同步監(jiān)控。對遠(yuǎn)距離的立交、高速干道圖像使用單模光端機(jī)，目前最大傳輸距離達(dá)120公里。如圖所示。（點(diǎn)擊看大圖）    各收費(fèi)站管理所圖像上傳至高速公路監(jiān)控分中心可以使用點(diǎn)對點(diǎn)的光端機(jī)或者數(shù)字節(jié)點(diǎn)光端機(jī)，把收費(fèi)站

7、管理所的矩陣輸出選擇幾路圖像上傳至高速公路監(jiān)控分中心。通過監(jiān)控分中心矩陣聯(lián)網(wǎng)控制能監(jiān)控高速公路各收費(fèi)站及沿路的所有圖像。     省監(jiān)控中心一般設(shè)在城市里，并且與各高速公路距離都比較遠(yuǎn)，圖像以及所有的數(shù)據(jù)傳輸只能利用有限的光纖。考慮傳輸視頻數(shù)量比較多，可以充分利用高速公路本身SDH網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢，把圖像壓縮通過網(wǎng)絡(luò)傳輸成為不錯的選擇。網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖所示。（點(diǎn)擊看大圖）    視頻監(jiān)視系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)省監(jiān)控中心與下級的各高速公路監(jiān)控分中心、收費(fèi)站管理所多級聯(lián)網(wǎng)控制。聯(lián)網(wǎng)控制方式有硬件聯(lián)網(wǎng)和軟件聯(lián)網(wǎng)方式兩種，軟件聯(lián)網(wǎng)是通過各管理監(jiān)控中心計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)，由計(jì)

8、算機(jī)軟件操作管理矩陣主機(jī)來達(dá)到聯(lián)網(wǎng)控制要求。這種方式比較容易兼容各廠家的矩陣，不過受軟件和計(jì)算機(jī)的影響，穩(wěn)定性比較差，控制不靈活，并且成本比硬件聯(lián)網(wǎng)高。    目前大部分CCTV廠家都推出了級聯(lián)矩陣主機(jī)系統(tǒng)，根據(jù)不同的聯(lián)網(wǎng)方式可分兩個系列：一是串口接口級聯(lián)方式（包括RS232、RS485）；二是以太網(wǎng)接口聯(lián)網(wǎng)方式。前者的聯(lián)網(wǎng)方式系統(tǒng)能滿足比較小的二級聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，但擴(kuò)容不方便。當(dāng)聯(lián)網(wǎng)矩陣系統(tǒng)比較多，使用串口（RS232/RS485）聯(lián)網(wǎng)就顯得力不從心了。首先串口聯(lián)網(wǎng)布線繁瑣，必須把聯(lián)網(wǎng)的矩陣主機(jī)都獨(dú)立鋪設(shè)通信線；其次是由于使用串口聯(lián)網(wǎng)，通信口波特率比較低，當(dāng)系統(tǒng)需要控

9、制圖像多，響應(yīng)報(bào)警信號也多時(shí)，串口聯(lián)網(wǎng)方式就不能滿足要求，或者根本就不能上傳報(bào)警信號。    以太網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)通信方式是當(dāng)今最流行和最普及的通信方式，通過以太網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)矩陣主機(jī)來實(shí)現(xiàn)全省高速公路監(jiān)控聯(lián)網(wǎng)，能充分利用已有的資源，降低聯(lián)網(wǎng)成本，系統(tǒng)穩(wěn)定性也比軟件聯(lián)網(wǎng)有很大提高。如圖所示。（點(diǎn)擊看大圖）    剛開始實(shí)施監(jiān)控系統(tǒng)時(shí)，視頻監(jiān)視主要是以各條高速公路為單位相對獨(dú)立進(jìn)行，此時(shí)的視頻監(jiān)視系統(tǒng)的聯(lián)網(wǎng)僅是局限于監(jiān)控中心-監(jiān)控分中心、或是收費(fèi)（分）中心-收費(fèi)站之間的聯(lián)接。不論在哪一級的監(jiān)控室內(nèi)，都可將其所獲得的視頻信號進(jìn)行實(shí)時(shí)的顯示、對全部或部分輸入

10、視頻信號的存儲，根據(jù)需要對某一區(qū)段的存儲信息進(jìn)行回放/稽查/取證。三、應(yīng)用解決方案    以上僅介紹了整個高速公路監(jiān)控系統(tǒng)架構(gòu)，對于具體的應(yīng)用，在高速公路監(jiān)控網(wǎng)上還涉及到許多具體的應(yīng)用解決方案，下面分別予以介紹。    1. 視頻圖像傳輸方案    視頻圖像傳輸方案即根據(jù)需上傳的視頻信號路數(shù)、傳輸距離等工程狀況選擇一個能夠保證圖像質(zhì)量的傳輸方案。根據(jù)CCTV業(yè)內(nèi)目前技術(shù)手段，視頻圖像傳輸方案可分為模擬方式、數(shù)字方式兩大類。    （1）模擬視頻傳輸：模擬視頻傳輸是傳統(tǒng)的傳輸方

11、案。對于視頻傳輸距離在三、四百米以內(nèi)的情況，一般都采用同軸電纜作為傳輸介質(zhì)直接傳輸；大于這個距離時(shí)，模擬視頻傳輸將以光纖作為傳輸介質(zhì)，因?yàn)楣饫w帶寬大，光信號抗干擾能力也較強(qiáng)。在光纖方案中又可分為點(diǎn)對點(diǎn)方式和多節(jié)點(diǎn)方式。    點(diǎn)對點(diǎn)的模擬視頻傳輸方案通過模擬視頻光端機(jī)將模擬視頻信號轉(zhuǎn)換成光信號，通過光纖進(jìn)行傳輸，然后再通過模擬視頻光端機(jī)將光信號還原為模擬視頻信號。由于這種傳輸方式可以在圖像傳輸距離滿足光端機(jī)的使用前提下可靠地保證圖像質(zhì)量，工程造價(jià)較低，因此使它不僅在交通行業(yè)，而且在其他行業(yè)的CCTV系統(tǒng)中都得到廣泛的應(yīng)用。但是，在要求傳輸較多路數(shù)的視頻信號時(shí)，需要

12、足夠芯數(shù)的光纖支持，而且必須集中在某點(diǎn)上、下視頻信號。    多節(jié)點(diǎn)的模擬視頻傳輸是近年出現(xiàn)的新技術(shù)，它同樣利用光纖的連接帶寬資源，采用WDM或FDM技術(shù)可在單芯光纖上傳輸32路、64路或更多路的視頻信號。該方案不僅大大地提高了光纖的利用率，而且在保證圖像質(zhì)量的前提下延長的視頻圖像的傳輸距離。另外，部分此類產(chǎn)品還可以特別提供網(wǎng)絡(luò)管理功能，提高系統(tǒng)的可靠性。    （2）數(shù)字視頻傳輸：在電子技術(shù)不斷向數(shù)字化發(fā)展的同時(shí)，視頻傳輸技術(shù)也走上了數(shù)字化道路。根據(jù)對視頻信號的采樣方式可分為非壓縮方式、壓縮方式。   

13、 非壓縮數(shù)字視頻傳輸方式也是以光纖的帶寬資源為保證，將模擬信號通過模數(shù)轉(zhuǎn)換設(shè)備變成數(shù)字視頻信號，由光纖進(jìn)行傳輸，在目的地再經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換還原成模擬視頻信號。在此過程中，豐富的帶寬資源允許一路或多路的視頻圖像不經(jīng)壓縮就進(jìn)行遠(yuǎn)距離傳輸，圖像質(zhì)量可得到保障。    壓縮數(shù)字視頻傳輸方案則是將模擬視頻信號按視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)（M-JPEG、H.261、H.263、MPEG1、MPEG2、MPEG4等）進(jìn)行壓縮編碼后在以太網(wǎng)、光纖以及E1信道上實(shí)現(xiàn)圖像傳輸。這種傳輸方案中圖像的質(zhì)量必須有足夠的傳輸帶寬來做保障，帶寬過窄時(shí)，圖像將模糊不清，另外還會出現(xiàn)“馬塞克”現(xiàn)象。 

14、60;  2. 視頻聯(lián)網(wǎng)控制方案    對于視頻聯(lián)網(wǎng)控制部分，大體可分為以微處理器為核心的矩陣控制方式和以PC機(jī)為主的多媒體控制方式兩類。    （1）矩陣控制方式：矩陣控制方式作為傳統(tǒng)的CCTV控制模式，因其可實(shí)現(xiàn)從系統(tǒng)配置、用戶編程、視頻切換、遙控?cái)z像機(jī)控制，報(bào)警聯(lián)動等強(qiáng)大的管理功能，在閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)中得到廣泛的應(yīng)用。另外，矩陣還配有網(wǎng)絡(luò)接口或串行接口以便實(shí)現(xiàn)與PC機(jī)的連接，由PC機(jī)及配套的圖形管理軟件等完成部分控制、圖像管理功能。    （2）PC機(jī)控制方式：在電子計(jì)算機(jī)技術(shù)飛速發(fā)展的時(shí)

15、代，市場上也出現(xiàn)了不少以PC機(jī)為基礎(chǔ)的閉路電視控制設(shè)備，它主要通過軟件設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)視頻切換、矩陣控制、報(bào)警聯(lián)動等一系列的控制功能。另外，隨著互聯(lián)網(wǎng)的逐步建設(shè)，為實(shí)現(xiàn)網(wǎng)上視頻瀏覽、控制功能的視頻Web服務(wù)器也就孕育而生。目前我國高速公路視頻聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)的構(gòu)成還是一個混合式（模擬視頻+數(shù)字視頻）CCTV系統(tǒng)。    3. 視頻圖像傳輸方案    （1）收費(fèi)亭攝像機(jī)/收費(fèi)車道攝像機(jī)/收費(fèi)廣場攝像機(jī)：這類攝像機(jī)所招拍攝的圖因其所需傳輸距離較近、視頻路數(shù)有限，所以采用同軸電纜或光纖進(jìn)行模擬視頻傳輸是性價(jià)比較高的方案。    （2）道路沿線的道路安全監(jiān)控?cái)z像機(jī)：因離道路中心監(jiān)控室較遠(yuǎn)，圖像傳輸則應(yīng)根據(jù)具體情況選擇相應(yīng)的方案?；蚴窍葌鞯骄徒氖召M(fèi)站/收費(fèi)點(diǎn)，然后與收費(fèi)站圖像統(tǒng)一上傳到路中心監(jiān)控室；或是直接以模擬/數(shù)字視頻方式通過光纖傳輸?shù)铰分行谋O(jiān)控室。    （3）收費(fèi)站/隧道站監(jiān)控室：如果只是對每個站的視頻信號有選擇地上傳幾路，則建議以多路視頻復(fù)用方式進(jìn)行傳輸；如果對收費(fèi)站的圖像需要集中監(jiān)視、管理，即所有收費(fèi)圖像都需要上傳到路中心監(jiān)控室，則每路視頻只經(jīng)一次調(diào)制解調(diào)的多節(jié)點(diǎn)模擬視頻傳輸方案是經(jīng)濟(jì)可靠的方案。 &#