高速公路視頻聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控方案

視頻監(jiān)控系統(tǒng)在安防行業(yè)中有著舉足輕重的地位，在高速公路的建設(shè)中，視頻監(jiān)視系統(tǒng)同樣作為安全監(jiān)視的一個重要組成部分在收費(fèi)系統(tǒng)，監(jiān)控系統(tǒng)中發(fā)揮著其應(yīng)有的作用。 本文意在通過對交通行業(yè)中應(yīng)用的視頻監(jiān)控系統(tǒng)（包括組成、功能等）進(jìn)行總結(jié)、分析，結(jié)合目前CCTV領(lǐng)域技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r，與業(yè)內(nèi)人士共同探討一個適合高速公路領(lǐng)域發(fā)展需求的視頻聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控方案。 早期的視頻監(jiān)控系統(tǒng)在高速公路的建設(shè)初期，各項(xiàng)目中機(jī)電系統(tǒng)的管理基本都獨(dú)立進(jìn)行：監(jiān)控、收費(fèi)、通信（分）中心-收費(fèi)站、通信站。 視頻監(jiān)控系統(tǒng)作為圖像監(jiān)視的惟一手段分別服務(wù)于機(jī)電系統(tǒng)中的監(jiān)控系統(tǒng)、收費(fèi)系統(tǒng)，為相對獨(dú)立的兩套視頻監(jiān)控系統(tǒng)。監(jiān)控系統(tǒng)中的視頻監(jiān)控系統(tǒng)主要是完成對特殊區(qū)域（如互通立交、特大橋、隧道等）的設(shè)備狀況、交通狀態(tài)等進(jìn)行監(jiān)視。收費(fèi)系統(tǒng)中的視頻監(jiān)控系統(tǒng)主要是完成對收費(fèi)亭、收費(fèi)車道，收費(fèi)站的主要設(shè)施及業(yè)務(wù)流程等的監(jiān)視。 -系統(tǒng)構(gòu)成 在系統(tǒng)的構(gòu)成上，不論是監(jiān)控系統(tǒng)、還是收費(fèi)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)、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。 -系統(tǒng)功能 剛開始實(shí)施機(jī)電系統(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)具體的顯示、對全部或部分輸入視頻信號的存儲，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。 除以上功能外，在最基層監(jiān)控室還能實(shí)現(xiàn)對遙控?cái)z像機(jī)的鏡頭控制、云臺轉(zhuǎn)動、雨刷、啟、“閉”等功能外。對于上一級機(jī)構(gòu)的監(jiān)控室則根據(jù)不同的功能需求有不同的設(shè)計(jì)方案：1、被動的監(jiān)視模式：上一級機(jī)構(gòu)的監(jiān)控室只能被動地接收下級機(jī)構(gòu)選擇或以輪循方式上傳的視頻圖像信息，對上傳圖像進(jìn)行顯示、錄像等操作；2、主動的監(jiān)視模式：上一級機(jī)構(gòu)的監(jiān)控室能夠自主選擇基層監(jiān)控室的任何一路視頻信號，但無法實(shí)現(xiàn)對遙控?cái)z像機(jī)的控制；3、遠(yuǎn)程監(jiān)控模式：上一級機(jī)構(gòu)監(jiān)控室能夠?qū)崿F(xiàn)的功能與基層監(jiān)控室所具有的功能基本一樣，不僅可任意選擇需要顯示的圖像，還可完成對遙控?cái)z像機(jī)的控制。 頻監(jiān)控系統(tǒng)的功能需求分析 隨著我國高速公路建設(shè)里程的不斷增長，各省市的高速公路網(wǎng)逐步形成，高速公路運(yùn)營管理的線控模式也隨之向面控過渡，這就不僅要求機(jī)電系統(tǒng)中監(jiān)控、收費(fèi)業(yè)務(wù)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)聯(lián)網(wǎng)，還要求視頻監(jiān)視系統(tǒng)也能夠從原來的各路分管的模式朝聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控的方向發(fā)展。而且，從目前幾個省的聯(lián)網(wǎng)需求情況上看，大都要求實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控功能。另外，對道路監(jiān)控圖像，收費(fèi)監(jiān)控圖像有進(jìn)行集中管理的趨勢。 視頻聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)的解決方案 在視頻聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，需要考慮的重點(diǎn)問題主要是視頻圖像傳輸和視頻聯(lián)網(wǎng)控制兩個方面。下面先介紹一下在這兩方面可能的解決方案。 -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：模擬視頻傳輸是最傳統(tǒng)的傳輸方案。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，但視頻傳輸距離大于三，四百米時(shí)，模擬視頻傳輸將以光纖作為傳輸介質(zhì)，它主要是利用光纖帶寬范圍大，光信號的強(qiáng)抗干擾特性等，其中又可分為點(diǎn)對點(diǎn)方式，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)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。 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)量得到絕對的保證。 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、H261、H.263，MPEG1、MPEG2，MPEG4等）進(jìn)行壓縮編碼后在以太網(wǎng)（LANWANINTERNET），光纖以及E1信道（G.703）上實(shí)現(xiàn)圖像傳輸，對帶寬的要求也從幾十K到幾兆不等。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。 -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。 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。 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)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。 目前高速公路視頻聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)的構(gòu)成 和高速公路機(jī)電系統(tǒng)的其他部分一樣，視頻聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)的最終目的是便于高速公路管理。因此，視頻聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)各層次設(shè)備的配置應(yīng)是與監(jiān)控、收費(fèi)系統(tǒng)的管理層次相對應(yīng)。 目前，各省、市高速公路管理體制上因高速公路里程、范圍的不同而有所區(qū)別。高速公路總里程較長，范圍較廣的省份基本上采用省中心一區(qū)域中心一路中心三級管理模式：高速公路總里程不長的省份則采用省中心一路中心兩級管理模式：部分省份因高速公路建設(shè)里程過少，采用直接集中管理的模式。對于收費(fèi)系統(tǒng)的管理，大站管小站、多個站進(jìn)行集中管理的模式已被認(rèn)可并逐步地推廣。不論采用何種管理模式，視頻聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)都有逐級上傳的視頻傳輸通道和由上而下的控制路由。 根據(jù)前文中對目前視頻聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)中所有可能應(yīng)用在高速公路中的視頻圖像傳輸技術(shù)、視頻聯(lián)網(wǎng)控制技術(shù)的分析，結(jié)合國內(nèi)高速公路通信系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)現(xiàn)狀及視頻源的分布特點(diǎn)可以得出結(jié)論，當(dāng)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)。 -視頻圖像傳輸方案 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)-收費(fèi)點(diǎn)站監(jiān)控室、隧道區(qū)域的洞內(nèi)洞口攝像機(jī)-隧道站監(jiān)控室、收費(fèi)點(diǎn)圖像-收費(fèi)站監(jiān)控室等圖像傳輸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。 道路沿線（互通區(qū)域、特大橋區(qū)域、特殊路段）的道路安全監(jiān)控?cái)z像機(jī)-路中心監(jiān)控室圖像傳輸則應(yīng)根據(jù)具體情況，或是先傳到就近的收費(fèi)站收費(fèi)點(diǎn)與收費(fèi)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。 收費(fèi)站隧道站監(jiān)控室-路中心監(jiān)控室的圖像傳輸根據(jù)項(xiàng)目情況，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。 路中心監(jiān)控室-（片區(qū)中心監(jiān)控室）-省中心監(jiān)控室之間一般只是選擇性的上傳有限的幾路視頻圖像，而且傳輸?shù)木嚯x比較長，往往大于光端機(jī)的無中繼距離。另外，考慮到高速公路上通信系統(tǒng)所能提供的傳輸帶寬，建議在此區(qū)間的視頻圖像傳輸采用數(shù)字視頻壓縮方式（其中監(jiān)控視頻圖像宜采用MPEG2壓縮編解碼，每路圖像至少應(yīng)采用4Mbps的帶寬）。 除了這些視頻傳輸方式外，還有無線傳輸方案。但是，在高速公路機(jī)電系統(tǒng)中有專門的通信系統(tǒng)為監(jiān)控，收費(fèi)的數(shù)據(jù)、圖像及話音傳輸提供線纜或通道，因此在高速公路的視頻監(jiān)控系統(tǒng)中基本上不采用無線傳輸方案。 -視頻聯(lián)網(wǎng)控制方案 根據(jù)我國高速公路機(jī)電系統(tǒng)運(yùn)營管理模式需求，并且考慮保護(hù)已有的投資，采用以矩陣控制為主、PC機(jī)（多媒體計(jì)算機(jī)）控制為輔的方式較適合。視頻控制矩陣之間可以直接通過通信系統(tǒng)提供的數(shù)據(jù)通道，或是由與矩陣相連的多媒體計(jì)算機(jī)通過以太網(wǎng)完成控制信號傳輸。由于不同廠家視頻控制矩陣之間的兼容性較差，因此在實(shí)施各省、市的視頻聯(lián)網(wǎng)控制系統(tǒng)工程時(shí)，應(yīng)盡可能地選用同一品牌的產(chǎn)品，避免因各廠家產(chǎn)品的兼容問題影響整個閉路電視系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)控制功能的實(shí)現(xiàn)。另外，由于辦公自動化、對外服務(wù)局域網(wǎng)的建設(shè)，在此兩個局域網(wǎng)上的視頻瀏覽功能也將提到議事日程上。相關(guān)公路管理部門、領(lǐng)導(dǎo)可通過內(nèi)部辦公局域網(wǎng)的終端根據(jù)權(quán)限范圍瀏覽道路運(yùn)營狀況（從道路安全監(jiān)控的角度考慮，在此應(yīng)只設(shè)置瀏覽范圍的權(quán)限