節(jié)點光端機在高速公路監(jiān)控解決方案

1、節(jié)點光端機在高速公路監(jiān)控解決方案一、高速公路監(jiān)控系統(tǒng)前景展望自1988年中國第一條高速公路全長15.9公里的滬嘉高速公路建成通車以來，中國高速公路建設(shè)開始向世界前列高速發(fā)展，截止2008年年底全國高速公路通車總里程達到6.03萬公里，居世界第二位，僅去年一年就新修通高速公路6433公里。按照2005年公布的高速公路網(wǎng)發(fā)展規(guī)劃，中國正在全力以赴地加快國家高速公路網(wǎng)主骨架建設(shè)，到2020年，基本建成國家高速公路網(wǎng)，屆時，中國高速公路通車總里程將達10萬公里，對安防廠商和工程商來說這無疑蘊藏著具大的商機。中國高速公路監(jiān)控系統(tǒng)從無到有、從小到大、從模仿國外到完全自行設(shè)計并制定適合我國的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，取得了

2、相當(dāng)大的成績。隨著高速公路建設(shè)里程的日益增長，對高速公路管理要求的不斷提高，收費管理、數(shù)據(jù)通信、圖像監(jiān)控已經(jīng)是現(xiàn)代化高速公路建設(shè)中不可缺少的一部分。二、高速公路監(jiān)控系統(tǒng)的特殊性與典型的閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)不同，高速公路設(shè)置的監(jiān)控點比較分散，前端監(jiān)控設(shè)備分布在高速公路長距離沿線上，并且環(huán)境條件相對復(fù)雜，前端設(shè)備對野外惡劣環(huán)境的適應(yīng)性要求極高。由于視頻傳輸距離遠(yuǎn)，對傳輸質(zhì)量同樣提出較高的要求。因此，高速公路視頻監(jiān)控系統(tǒng)與常規(guī)閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)的重要區(qū)別集中在對前端監(jiān)控點設(shè)備的技術(shù)條件和信號傳輸兩項關(guān)鍵技術(shù)的解決方案上。鑒于高速公路監(jiān)控系統(tǒng)的特殊性，光纖成了高速公路監(jiān)控系統(tǒng)的首選傳輸介質(zhì)，從而使光端機在高

3、速公路監(jiān)控系統(tǒng)中有著不可忽略的作用。在以往的高速公路監(jiān)控系統(tǒng)中，使用較多的是傳統(tǒng)的數(shù)字視頻光端機，也就是點對點光端機。這種光端機有明顯的性價比優(yōu)勢，但由于高速公路監(jiān)控系統(tǒng)的特殊性，使用點對點光端機有很大的弊端，前端每個監(jiān)控點都必須鋪設(shè)一根光纖到監(jiān)控中心，隨著公路里程的增長，監(jiān)控點數(shù)的增多，使得工程中光纖的數(shù)量也將大大增加，工程造價也隨之水漲船高。 目前高速公路項目中對視頻信號的監(jiān)控和管理自下而上可分為以下幾層：1、收費站：屬于收費監(jiān)控系統(tǒng)，各收費站把本地的視頻、音頻、開關(guān)量、數(shù)據(jù)等信號通過電纜或光纜傳輸?shù)绞召M站管理室，各收費站各自對這些信號進行監(jiān)控和管理。同時各收費站還根據(jù)實際需求選擇部分圖像

4、、音頻等信號上傳到路段監(jiān)控分中心。2、路段監(jiān)控分中心：一條高速公路通常設(shè)置一個或多個路段監(jiān)控分中心，它們分別對某一路段進行統(tǒng)一監(jiān)控和管理。需要傳輸?shù)男盘栔饕新范沃懈魉淼纼?nèi)的視頻圖像，重要路段的監(jiān)控圖像，各收費站根據(jù)路段監(jiān)控分中心要求選擇上傳的圖像等信號。3、區(qū)域監(jiān)控中心：根據(jù)具體地域情況，有時可以把多條高速公路劃分為一個片區(qū)來統(tǒng)一管理，設(shè)置區(qū)域監(jiān)控中心。區(qū)域監(jiān)控中心根據(jù)實際情況對所轄的幾條高速公路的路段監(jiān)控分中心上傳的圖像進行統(tǒng)一監(jiān)控和管理。4、省中心：各省高速公路管理局對省內(nèi)所有的高速公路進行統(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)的視頻信號有選擇地上傳到省中心，由省中心統(tǒng)一監(jiān)

5、控和管理。隨著高速公路管理要求的不斷提高，收費管理、數(shù)據(jù)通信圖像監(jiān)控已經(jīng)是現(xiàn)代化高速公路建設(shè)中必不可少的一個部分。從目前國內(nèi)大部分的高速公路現(xiàn)況來看，幾乎80%的公路沿線都已經(jīng)具有了光纖傳輸線路，因此，怎樣合理利用原有的光網(wǎng)絡(luò)進行圖像傳輸，節(jié)約現(xiàn)有光纖資源成為了高速機電項目研究的新課題。近年來，光纖傳輸技術(shù)在高速公路監(jiān)控、收費系統(tǒng)和其他一般監(jiān)控系統(tǒng)中得到了非常廣泛的應(yīng)用，人們對光通信以及光端機越來越熟悉，而且光纖通信技術(shù)越來越成熟，光端機的廣泛運用都讓監(jiān)控系統(tǒng)越來越得到重視和應(yīng)用。隨著計算機技術(shù)、圖像處理技術(shù)、通訊技術(shù)、控制技術(shù)的發(fā)展，以太網(wǎng)技術(shù)和總線技術(shù)突破了原有的技術(shù)瓶頸，使高速公路等監(jiān)視

6、與控制系統(tǒng)高速信息共享成為可能，并在很多項目上給予實現(xiàn)。三、光端機的優(yōu)勢：光纖傳輸系統(tǒng)具有容量大、傳輸距離遠(yuǎn)、抗干擾性強等優(yōu)勢，在通信傳輸方面有著不可替代的地位。光纖通訊容量大，理論可利用帶寬可達50000GHz，無中繼傳輸距離可達100 公里。由于光纖傳輸具有損耗低、頻帶寬、容量大、信號質(zhì)量好的特點，使用光纜組網(wǎng)可以減少鏈路上的放大器和供電環(huán)節(jié)，使信號的傳輸質(zhì)量及系統(tǒng)的可靠性大為提高。而且光纖傳輸還具有抗電磁干擾、無電磁泄漏、穩(wěn)定性高等優(yōu)點。從目前高速公路機電工程中的視頻圖像監(jiān)控系統(tǒng)的組網(wǎng)方式看，光纖傳輸方式是高速公路視頻圖像監(jiān)控傳輸系統(tǒng)的最佳選擇。因此一種特殊的傳輸設(shè)備：光端機應(yīng)運而生了。

7、光端機是一種光纖通信設(shè)備，它是將所要傳輸?shù)膱D像、語音以及數(shù)據(jù)信號進行數(shù)字化處理，再將這些數(shù)字信號進行復(fù)用處理，使多路低速的數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成一路高速信號，并將這一信號轉(zhuǎn)換成光信號。在接收端將光信號還原成電信號，還原的高速信號分解出原來的多路低速信號，最后再將這些數(shù)據(jù)信號還原成圖像、語音以及數(shù)據(jù)信號。節(jié)點光端機是光端機中的高端產(chǎn)品，它能夠在一條光纖上插入多達16 個接入點。節(jié)點光端機（簡稱節(jié)點機）的出現(xiàn)，給高速公路的全程圖像監(jiān)控系統(tǒng)提供了可靠的傳輸通道。節(jié)點機傳輸技術(shù)簡介節(jié)點式光端機又稱總線型光端機，其更準(zhǔn)確的定義是采用單/雙纖鏈路式組網(wǎng)形式的圖像傳輸系統(tǒng)，也被稱為鏈路式光端機。10 節(jié)點級聯(lián)型光端

8、機采用1.25G光傳輸平臺，在一芯光纖上可同時傳送10 路視頻信號，支持節(jié)點數(shù)至少10 個，級聯(lián)式光端機遠(yuǎn)端設(shè)備可接入14 路視頻信號，局端設(shè)備可實時輸出10 路視頻。級聯(lián)型光端機采用模塊化設(shè)計方式，支持功能擴展。每個遠(yuǎn)端機單個機盤上可以提供2 路RS-485/422 共享數(shù)據(jù)，以及2 路獨立通道點到點數(shù)據(jù)/音頻信號。同時，每個遠(yuǎn)端機和局端機都可以通過增加音頻/數(shù)據(jù)擴展盤的方式傳輸更多路數(shù)音頻、數(shù)據(jù)、開關(guān)量等信號。級聯(lián)型光端機遠(yuǎn)端設(shè)備可以選配光鏈路保護機盤，能自動隔離故障節(jié)點，確保其它節(jié)點機正常工作。級聯(lián)型光端機可以安裝網(wǎng)管插件，實現(xiàn)遠(yuǎn)端機和局端機網(wǎng)管功能。兩種技術(shù)TDM和ADM的結(jié)合應(yīng)用，

9、可以解決長距離傳輸，但容量偏小，最多只能傳輸16 路視頻信號。WDM 中的ADM 可以解決大容量問題，最大可傳輸128 路視頻信號，如果能將兩種技術(shù)結(jié)合起來應(yīng)用，就有可能提供一個較完善的解決方案。采用數(shù)字級聯(lián)技術(shù)具有如下優(yōu)點：1、全程數(shù)字非壓縮視頻傳輸，視頻質(zhì)量高，達到廣播級，與數(shù)字非壓縮點對點傳輸圖像完全一致。2、完全實時傳輸，沒有壓縮圖像傳輸?shù)难訒r問題。3、系統(tǒng)傳輸容量大，采用1.25G 傳輸系統(tǒng)，一芯光纖可傳輸72 路圖像，采用2.5G 傳輸系統(tǒng)一芯光纖可傳輸128 路圖像。4、適用范圍廣，適應(yīng)性強。對集中圖像、分散圖像和準(zhǔn)集中圖像的傳輸都能很好的適應(yīng)5、可擴展性好，圖像路數(shù)增加非常方便

10、。6、節(jié)省光纖資源，比點對點傳輸系統(tǒng)大大節(jié)省了光纖芯數(shù)7、性價比高，比采用壓縮視頻的環(huán)網(wǎng)傳輸系統(tǒng)大大節(jié)約建設(shè)成本8、可靠性高，具有節(jié)點斷電光鏈路保護功能，某個節(jié)點斷電不會影響其余節(jié)點的傳輸9、有完善的網(wǎng)管系統(tǒng)，可以對整個鏈路設(shè)備進行統(tǒng)一管理，及時準(zhǔn)確判斷設(shè)備故障原因，極大的節(jié)省了維護成本四、光纖的傳輸系統(tǒng)組成：光纖監(jiān)控、通信系統(tǒng)都是以光波作為載波，以光纖作為傳輸媒介的監(jiān)控以及通信系統(tǒng)。光纖傳輸系統(tǒng)由光發(fā)射機、光接收機、光中繼器、光纖連接器及耦合器的無源器件等五個部分組成。光端機是光纖通信系統(tǒng)的核心設(shè)備，光端機分為發(fā)射機和接收機，它們的性能直接影響整個監(jiān)控以及通信系統(tǒng)的傳輸質(zhì)量。光纖傳輸系統(tǒng)中對

11、來自信息源的信號傳送到發(fā)送端的光端機，光發(fā)射機則是將光源通過電信號調(diào)制成光信號，輸入光纖傳輸至遠(yuǎn)方；綜合布線中長飛光纖光纜的終端盒與光纖耦合器在的光纖熔接，接收端的光端機內(nèi)有光檢測器將來自光纖的光信號還原成電信號，經(jīng)放大、整形、再生后恢復(fù)還原輸出。一般都能完成幾十公里甚至上百公里的圖像以及相關(guān)信號傳輸。光纖傳輸系統(tǒng)中各部分的功能作用：(1) 發(fā)射機：發(fā)射機是實現(xiàn)電/光信號轉(zhuǎn)換的光端機。它由光源、驅(qū)動器和調(diào)制器組成。其功能是將來自于信號源（視頻、音頻或控制數(shù)據(jù)等）的電信號對光源發(fā)出的光波進行調(diào)制，成為已調(diào)光波，然后再將已調(diào)的光信號耦合到光纖去傳輸。(2) 接收機：光接收機是實現(xiàn)光/電轉(zhuǎn)換的光端機

12、。它由光檢測器和光放大器組成。其功能是將光纖或光纜傳輸來的光信號，經(jīng)光檢測器轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘枺ㄒ曨l、音頻或控制數(shù)據(jù)等），然后，再將這微弱的電信號經(jīng)放大電路放大到足夠的電平，送到用戶接收端去。(3) 光纖或光纜：光纖或光纜構(gòu)成光的傳輸通路。其功能是將發(fā)射端發(fā)出的已調(diào)光信號，經(jīng)過光纖或光纜的遠(yuǎn)距離傳輸后，耦合到接收端的光檢測器上去，完成傳送信息任務(wù)。(4) 中繼器：中繼器由光檢測器、光源和判決再生電路組成。它的作用有兩個：一個是補償光信號在光纖中傳輸時受到的衰減；另一個是對波形失真的脈沖進行校正。(5) 光纖連接器、耦合器等無源器件：由于光纖或光纜的長度受光纖拉制工藝和光纜施工條件的限制，且光纖的拉制

13、長度也是有限度的（如1Km)。因此一條光纖線路可能存在多根光纖相連接的問題。于是，光纖間的連接、光纖與光端機的連接及耦合，對光纖連接器、耦合器等無源器件的使用是必不可少的。五節(jié)點光端機組網(wǎng)與應(yīng)用1、十節(jié)點光端機十節(jié)點光端機采用全新設(shè)計理念及業(yè)界最新技術(shù)，創(chuàng)新融入傳統(tǒng)視頻矩陣控制系統(tǒng)，無需計算機輔助圖像切換，是專為高速公路等具有逐點插入特性的應(yīng)用場合所研制的智能化的光傳輸設(shè)備。一條鏈路上可實現(xiàn)十路視頻帶8路雙向音頻和數(shù)據(jù)(或16路雙向數(shù)據(jù))以及2路反向共享數(shù)據(jù)和1路以太網(wǎng)信號的實時傳輸。每個節(jié)點最多傳輸5路視頻帶4路雙向數(shù)據(jù)或音頻，2路反向共享數(shù)據(jù)和10/100M以太網(wǎng)信號，中心最多可實現(xiàn)10路

14、視頻帶8路雙向數(shù)據(jù)和8路音頻(或16路數(shù)據(jù))的切換輸出，可同時傳輸2路反向共享數(shù)據(jù)和10/100M以太網(wǎng)信號。2、64節(jié)點光端機64節(jié)點光端機是采用冗余環(huán)狀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的高質(zhì)量高可靠性光纖傳輸系統(tǒng)，支持鏈?zhǔn)交颦h(huán)狀組網(wǎng)方式，支持64個節(jié)點設(shè)備組環(huán)。每個節(jié)點最多可接入1個節(jié)點設(shè)備+4個擴展設(shè)備，最多可實現(xiàn)20路視頻帶2路雙向數(shù)據(jù)、2路反向共享數(shù)據(jù)和1路以太網(wǎng)信號的傳輸，中心設(shè)備最大可實現(xiàn)64路視頻帶64路雙向數(shù)據(jù)、2路反向數(shù)據(jù)和1路以太網(wǎng)信號的傳輸，全網(wǎng)可實現(xiàn)1280路視頻上傳，中心支持64路視頻的切換輸出。3、百節(jié)點光端機百節(jié)點光端機采用冗余環(huán)狀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，支持環(huán)型、環(huán)切環(huán)、鏈型、星形等多種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，

15、每個環(huán)路最多可接入100個前端接入節(jié)點設(shè)備，每個節(jié)點設(shè)備可接入1-4路視頻帶二路雙向數(shù)據(jù)和二路反向數(shù)據(jù)，中心交換設(shè)備可切換輸出128路視頻，數(shù)據(jù)通道數(shù)可根據(jù)客戶需要任意配置。節(jié)點設(shè)備通過擴展設(shè)備，可接入4個擴展單元，擴展單元允許1-4路視頻接入，2路雙向數(shù)據(jù)，因此每個節(jié)點最大接入能力為20視頻和8路雙向數(shù)據(jù)。百節(jié)點光端機可與Infinova現(xiàn)有矩陣控制系統(tǒng)兼容，輕松實現(xiàn)系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)，并可通過InfinovaV2216-NVR系列網(wǎng)絡(luò)視頻錄像管理軟件直接對上傳的視頻進行存儲，調(diào)用、管理，還可以接入Infinova多業(yè)務(wù)光傳輸交換平臺，組成更大的系統(tǒng)。 高速公路視頻監(jiān)控系統(tǒng)智能交通系統(tǒng)（ITS）該節(jié)點光端機組網(wǎng)方案的核心思想是對各分散的視頻進行數(shù)字非壓縮實時級聯(lián)傳輸，但在整個傳輸過程中視頻只進行一次數(shù)字化，所有的級聯(lián)和插入都在數(shù)字域進行，保證視頻質(zhì)量與