高速公路视频联网监控方案

视频监控系统在安防行业中有着举足轻重的地位，在高速公路的建设中，视频监视系统同样作为安全监视的一个重要组成部分在收费系统，监控系统中发挥着其应有的作用。本文意在通过对交通行业中应用的视频监控系统（包括组成、功能等）进行总结、分析，结合目前CCTV领域技术发展状况，与业内人士共同探讨一个适合高速公路领域发展需求的视频联网监控方案。

早期的视频监控系统在高速公路的建设初期，各项目中机电系统的管理基本都独立进行：监控、收费、通信（分）中心--收费站、通信站。

视频监控系统作为图像监视的惟一手段分别服务于机电系统中的监控系统、收费系统，为相对独立的两套视频监控系统。监控系统中的视频监控系统主要是完成对特殊区域（如互通立交、特大桥、隧道等）的设备状况、交通状态等进行监视。收费系统中的视频监控系统主要是完成对收费亭、收费车道，收费站的主要设施及业务流程等的监视。

--系统构成

在系统的构成上，不论是监控系统、还是收费系统，基本上可划分为前端摄像机、传输链路、监控室控制／显示设备三大部分。

前端摄像机可以划分为监控系统用的道路沿线摄像机、隧道洞口的摄像机、隧道洞内摄像机和收费系统用的收费亭摄像机、收费车道摄像机、收费广场摄像机。根据前端摄像机性能特点的不同可分为遥控式摄像机、固定式摄像机。遥控式摄像机包括道路沿线摄像机、隧道洞口摄像机、收费广场摄像机，固定式摄像机包括隧道洞内摄像机、收费亭摄像机，收费车道摄像机。

在传输链路的选择上，主要是以点对点的方式进行传输，具体的传输介质根据传输距离的远近依次选择单模光纤、多模光纤或同轴电缆。在选用光缆后，还需选择与之相匹配的光端机。

监控室控制设备中的基本项包括视频控制矩阵、监视器、时滞录像机。另外，根据具体的使用需求，还可增加投影设备、视频分配器，多画面分割器等。

--系统功能

刚开始实施机电系统时，视频监视主要是以各条高速公路为单位相对独立进行，此时的视频监视系统的联网仅是局限于监控中心--监控分中心、或是收费（分）中心--收费站之间的联接，不论在哪一级的监控室内，都可将其所获得的视频信号进行实时／具体的显示、对全部或部分输入视频信号的存储，根据需要对某一区段的存储信息进行回放／稽查／取证。

除以上功能外，在最基层监控室还能实现对遥控摄像机的镜头控制、云台转动、雨刷、启、“闭”等功能外。对于上一级机构的监控室则根据不同的功能需求有不同的设计方案：1、被动的监视模式：上一级机构的监控室只能被动地接收下级机构选择或以轮循方式上传的视频图像信息，对上传图像进行显示、录像等操作；2、主动的监视模式：上一级机构的监控室能够自主选择基层监控室的任何一路视频信号，但无法实现对遥控摄像机的控制；3、远程监控模式：上一级机构监控室能够实现的功能与基层监控室所具有的功能基本一样，不仅可任意选择需要显示的图像，还可完成对遥控摄像机的控制。

频监控系统的功能需求分析

随着我国高速公路建设里程的不断增长，各省市的高速公路网逐步形成，高速公路运营管理的线控模式也随之向面控过渡，这就不仅要求机电系统中监控、收费业务的计算机网络联网，还要求视频监视系统也能够从原来的各路分管的模式朝联网监控的方向发展。而且，从目前几个省的联网需求情况上看，大都要求实现远程监控功能。另外，对道路监控图像，收费监控图像有进行集中管理的趋势。

视频联网监控系统的解决方案

在视频联网监控系统设计中，需要考虑的重点问题主要是视频图像传输和视频联网控制两个方面。下面先介绍一下在这两方面可能的解决方案。

--视频图像传输方案

视频图像传输方案即根据需上传的视频信号路数、传输距离等工程状况选择一个能够保证图像质量的传输方案。根据CCTV业内目前技术手段，视频图像传输方案可分为模拟方式、数字方式两大类。

1、模拟视频传输：模拟视频传输是最传统的传输方案。对于视频传输距离在三、四百米以内的情况，一般都采用同轴电缆作为传输介质直接传输，但视频传输距离大于三，四百米时，模拟视频传输将以光纤作为传输介质，它主要是利用光纤带宽范围大，光信号的强抗干扰特性等，其中又可分为点对点方式，多节点方式。

点对点的模拟视频传输方案通过模拟视频光端机将模拟视频信号转换成光信号，通过光纤进行传输，然后再通过模拟视频光端机将光信号还原为模拟视频信号。由于这种传输方式可以在图像传输距离满足光端机的使用前提下可靠地保证图像质量，工程造价较低，因此使它不仅在交通行业，而且在其他行业的CCTV系统中都得到广泛的应用。但是，在要求传输较多路数的视频信号时，需要足够芯数的光纤支持，而且必须集中在某点上、下视频信号。多节点的模拟视频传输是近年出现的新技术，它同样利用光纤的连接带宽资源，采用WDM 或FDM技术在单芯光纤上传输32路、64路或更多路的视频信号。该方案不仅大大地提高了光纤的利用率，而且在保证图像质量的前提下延长的视频图像的传输距离。另外，部分此类产品还可以特别提供网络管理功能，提高系统的可靠性。

2、数字视频传输：在电子技术不断向数字化发展的同时，视频传输技术也走上了数字化道路。根据对视频信号的采样方式可分为非压缩方式、压缩方式。

非压缩数字视频传输方式也是以光纤的带宽资源为保证，将模拟信号通过模数转换设备变成数字视频信号，由光纤进行传输，在目的地再经数模转换还原成模拟视频信号。在此过程中，丰富的带宽资源允许一路或多路的视频图像不经压缩就进行远距离传输，图像质量得到绝对的保证。

压缩数字视频传输方案则是将模拟视频信号按视频压缩标准（M-JPEG、H．261、H.263，MPEG1、MPEG2，MPEG4等）进行压缩编码后在以太网（LAN／W AN／INTERNET），光纤以及E1信道（G.703）上实现图像传输，对带宽的要求也从几十K到几兆不等。这种传输方案中图像的质量必须有足够的传输带宽来做保障，带宽过窄时，图像将模糊不清，另外还会出现“马塞克”现象。

--视频联网控制方案

对于视频联网控制部分，大体可分为以微处理器为核心的矩阵控制方式和以PC机为主的多媒体控制方式两类。

☆矩阵控制方式：矩阵控制方式作为传统的CCTV控制模式，因其可实现从系统配置、用户编程、视频切换、遥控摄像机控制，报警联动等强大的管理功能，在闭路电视监控系统中得到广泛的应用。另外，矩阵还配有网络接口或串行接口以便实现与PC机的连接，由PC 机及配套的图形管理软件等完成部分控制、图像管理功能。

☆PC机控制方式：在电子计算机技术飞速发展的时代，市场上也出现了不少以PC机为基础的闭路电视控制设备，它主要通过软件设计实现视频切换、矩阵控制、报警联动等一系列的控制功能。另外，随着互联网的逐步建设，为实现网上视频浏览、控制功能的视频Web 服务器也就孕育而生。

目前高速公路视频联网监控系统的构成

和高速公路机电系统的其他部分一样，视频联网监控系统的最终目的是便于高速公路管理。因此，视频联网监控系统各层次设备的配置应是与监控、收费系统的管理层次相对应。

目前，各省、市高速公路管理体制上因高速公路里程、范围的不同而有所区别。高速公路总里程较长，范围较广的省份基本上采用省中心一区域中心一路中心三级管理模式：高速公路总里程不长的省份则采用省中心一路中心两级管理模式：部分省份因高速公路建设里程过少，采用直接集中管理的模式。对于收费系统的管理，大站管小站、多个站进行集中管理的模式已被认可并逐步地推广。不论采用何种管理模式，视频联网监控系统的实现都有逐级上传的视频传输通道和由上而下的控制路由。

根据前文中对目前视频联网监控系统中所有可能应用在高速公路中的视频图像传输技术、视频联网控制技术的分析，结合国内高速公路通信系统、计算机网络的建设现状及视频源的分布特点可以得出结论，当前我国高速公路视频联网监控系统的构成还是一个混合式（模拟视频+数字视频）CCTV系统。

--视频图像传输方案

?收费亭摄像机／收费车道摄像机／收费广场摄像机--收费点／站监控室、隧道区域的洞内／洞口摄像机--隧道站监控室、收费点图像--收费站监控室等图像传输因其所需传输距离较近、视频路数有限，所以采用同轴电缆或光纤进行模拟视频传输是性价比较高的方案。

?道路沿线（互通区域、特大桥区域、特殊路段）的道路安全监控摄像机--路中心监控室图像传输则应根据具体情况，或是先传到就近的收费站／收费点与收费图像统一上传到路中心监控室，或是直接以模拟／数字视频方式通过光纤传输到路中心监控室。

?收费站／隧道站监控室--路中心监控室的图像传输根据项目情况，如果只是对每个站的视频信号有选择地上传几路，则建议以多路视频复用方式进行传输：如果对收费站的图像需要集中监视、管理，即所有收费图像都需要上传到路中心监控室，则每路视频只经一次调制解调的多节点模拟视频传输方案是经济可靠的方案。

?路中心监控室--（片区中心监控室）--省中心监控室之间一般只是选择性的上传有限的几路视频图像，而且传输的距离比较长，往往大于光端机的无中继距离。另外，考虑到高速公路上通信系统所能提供的传输带宽，建议在此区间的视频图像传输采用数字视频压缩方式（其中监控视频图像宜采用MPEG2压缩编解码，每路图像至少应采用4Mbps的带宽）。除了这些视频传输方式外，还有无线传输方案。但是，在高速公路机电系统中有专门的通信系统为监控，收费的数据、图像及话音传输提供线缆或通道，因此在高速公路的视频监控系统中基本上不采用无线传输方案。

--视频联网控制方案

根据我国高速公路机电系统运营管理模式需求，并且考虑保护已有的投资，采用以矩阵控制为主、PC机（多媒体计算机）控制为辅的方式较适合。视频控制矩阵之间可以直接通过通信系统提供的数据通道，或是由与矩阵相连的多媒体计算机通过以太网完成控制信号传输。由于不同厂家视频控制矩阵之间的兼容性较差，因此在实施各省、市的视频联网控制系统工程时，应尽可能地选用同一品牌的产品，避免因各厂家产品的兼容问题影响整个闭路电视系统联网控制功能的实现。另外，由于办公自动化、对外服务局域网的建设，在此两个局域网上的视频浏览功能也将提到议事日程上。相关公路管理部门、领导可通过内部办公局域网的终端根据权限范围浏览道路运营状况（从道路安全监控的角度考虑，在此应只设置浏览范围的权限，完全屏蔽控制权限），社会各界人事可通过登录交通系统的对外服务网站了解交通现状。

目前，全国各省、市纷纷开展高速公路机电系统的联网工作，视频联网监控也是其中的重要组成部分之一。在数字化时代，高速公路的视频联网监控系统是否也应全数字化？笔者从技术角度对使用环境、背景进行分析，认为高速公路的视频联网方案应是下层的模拟视频监控+上层的数字视频监控的混合模式。在此愿抛砖引玉，和同行们一起为我国的视频联网监控系统摸索出一个经济、合理、适用的方案。