高速公路网络视频监控方案书

高速公路网络视频监控系统技术建议书第页，共22页高速公路网络视频监控系统技术方案建议书中国移动通信集团江西有限公司赣州分公司2012年3月目录TOC\o"1-2"\h\z\u第一章、项目背景介绍 2第二章、系统需求分析 32.1、系统应用分析 32.2、预期建设目标 4第三章、系统方案设计 53.1、系统设计理念 53.2、系统设计依据 63.3、方案设计原则 63.4、系统硬件组成 73.5、系统结构设计 83.6、系统架构设计 103.7、系统拓扑结构 113.8、监控摄像点配置建议 123.9、系统平台配置建议 12第四章、系统功能说明 14第五章、系统特点说明 20第一章、项目背景介绍随着国内高速公路的大规模建设，我国高速公路发展迅速，并已形成了纵横交错的高速公路网，极大地促进了经济的发展。目前我国高速公路通车总里程已达到九万多公里，位居世界第二，江西高速公路通车总里程突破4000公里，达到4260公里。基于此，对高速公路进行有效的管理，使其发挥最大的效益就非常有必要了。对高速公路收费及路段的监控、维护与管理也已成为高速公路管理的一项重要内容。高速公路具有线型好、设计标准高、交通流量大、行车速度快等特点，如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网络视频监控系统就是必不可少了。这些监控系统可实施交通流量和交通运行监视；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，从而很好的保证了高速公路高速、安全、经济地运营管理，总之，在现代的高速公路建设上，以科技的手段建立一个安全、实时、有效、智能的网络视频监控系统至关重要。通过高速公路网络视频监控系统使得交通指挥管理人员能够随时了解和掌握高速公路各个路段当时的运转情况和状态，尽早发现问题、排除安全隐患。它不仅能够降低交通管理部门工作强度，更重要的是它将为整个高速公路能够安全运营提供有力的保障。第二章、系统需求分析2.1、系统应用分析■

道路的实时监视：交通指挥人员需对高速公路上的车流量、车速等交通运行状况进行监视，并能够及时发现各种异常情况（必要时可自动报警）并采取应急措施。■

交通设施的监视：交通指挥人员需对高速公路上各关键路段（包括互通立交、大桥、隧道等）的交通设施状况（如LED显示、路牌、路标、限速标志等）进行实施监控，一旦这些设施出现问题，或遭受损坏或破坏，交通指挥人员即能够迅速采取相应的措施，及时处理。■

收费站实时监视：交通指挥人员需对收费站的车道、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站的突发事件和特殊事件进行观察和记录。■

交通事故的处理：交通管理人员需随时掌握高速公路上的各类交通事故状况，快速对交通指挥人员进行调度与安排，并及时处理和清理事故现场。■

违章监视与处理：交通指挥人员需随时掌握高速公路上的车辆违章情况并做出迅速的响应，同时对违章的车辆进行录像取证，便于进行事后处理。■与公安、火警、急救系统进行对接：一是在正常的情况下，交通指挥人员可对高速公路上出现的可疑车辆、可疑事件及人员等特殊状况进行监视与处理，二是在出现一些交通安全事故或突发事件的情况下（如出现人身危险、火警等），交通指挥人员可即时掌握现场状况，并通过与公安、火警、急救系统的联动及时安排救助工作，同时也便于日后警方对事件进行取证。■与原省高速公路管理局进行对接：这样可以形成以省高速公路管理局——>路段监控中心——>路段路况监控网点、收费站监控网点、隧道管理所监控网点的多级管理。使得省高速公路管理局可对路段监控中心与其他下级监控网点进行监控管理，段监控中心可对路段路况监控网点、收费站监控网点、隧道管理所监控网点进行监控管理。■

与其他系统融合：A、与收费站卡口自动收费系统对接：对收费站自动缴费卡口通行的车辆进行识别与拍照，使其通过自动卡口缴费系统自动缴费。B、与收费站车牌自动识别系统进行对接：利用车牌识别技术，为安全监控提供图像、数据支持，在服务区出入口匝道上对经过出入口的所有车辆进行图像采集并保存，自动识别车牌号码和颜色，自动记录相应车辆的车牌号码、车型、颜色、行驶方向、路经时间等参数，所有数据均自动上传至管理中心，且具备远程联网查询统计分析功能。2.2、预期建设目标■在整个系统架构上，系统需支持分级分域管理（因为随着道路沿线监控网点的增加，需要快速方便的对所有监控设备进行控制，从而实现高速公路各级监控中心与监控网点的联网管理），同时，系统需采用开放式架构，一是要能够与其他系统进行业务对接，二是要能够充分的满足后续的扩展要求。■系统具有监控录像网络实时预览功能（支持单画面、多画面和全屏显示和轮循显示、支持实时日期和时钟叠加），同时每路图像可允许多个网络客户端同时进行网络浏览。■系统具有对前端摄像机的控制功能，如远程配置、方向控制、变焦控制、定时控制等。■系统具有手机监控功能，手机端实现视频浏览，云台控制等功能。■系统具有监控录像的查询与回放；图像抓拍；日志管理等功能。■系统具需保证其图像在局域网和广域网上均能进行快速的网络传输。■系统具有管理员分级管理功能、管理员用户可在监控主机和客户端上对监控网络内用户进行相关权限设定、级别设定以及进行增、删、改等。■系统需支持电视墙与大屏分割显示。■系统的操作界面与功能菜单需要简洁明了，操作时则需要简而易用，同时支持键盘、鼠标或遥控操作。第三章、系统方案设计3.1、系统设计理念整个监控系统将采用符合标准的布线规范及优质的网络视频监控产品，系统除了需实现用户的应用需求与功能需求外，还应留有较大扩展的余地，以备将来系统升级。本方案将采用模块化的设计和一体化的网络管理平台，使其组网灵活、管理方便，是一个集网络化与智能化为一体的安全防范管理系统。3.2、系统设计依据本方案设计根据甲方实际要求，并遵循以下国家相关部门制定的设计规范要求。主要包括：■GA/T74-94《中华人民共和国安全防范行业标准》。■GA/T74-2000《安全防范系统通用图形符号》。■GA/T70-94《电视监控工程费用概预算编制办法》■JGJ/T16-92《民用建筑电气设计规范》。■GB12663-2001《防盗报警控制器通用技术条件》。■GB50174-93《电子计算机机房设计规范》。■GB50057-94《建筑物防雷设计规范》。■GBJ232-92《电气装置安装工程施工及验收规范》。■GB/T75-94《安全技术防范规范工程技术规范》。■GB50198-94《民用监控电视系统工程设计规范》。■GB4943-95《信息技术设备（包括电气事务设备）的安全》。3.3、方案设计原则因该高速公路监控系统监控网点较多，用户需求也为较复杂与多样化，结合该网络视频监控系统的技术要求和以实际应用，我们在进行方案设计时将遵循以下原则：■管理性：现代高速公路监控摄像点与监控网点多，规模大、层次多，能否快速方便的对系统内所有监控设备进行管理是现代高速公路监控的重点内容之一，因此，在进行系统设计时，必须充分的考虑该如何对其进行分级分域，从而使整个系统能够实现“分布式处理，集中式管理”。■可靠性：系统在设计时应根据用户的实际应用需求而配置高质量、高稳定的硬件设备，同时还需考虑其各类监控应用软件与其的兼容性，充分保障系统无故障运行。从而使得在应对高速公路上所发生的各类应急事件时交通指挥人员或交通管理人员能够快速的调阅或查阅当时的历史图像。■易用性：其一，对于系统操作层面，软件操作应符合多数人员的使用与操作习惯，系统不仅能够快速配置，而且操作界面友好，上手快。其二、对于系统维护层面，在操作时要相对简单。■融合性：现代高速公路管理系统是一个综合性的业务系统，相对复杂，除了包括视频监控系统外，还有车辆缴费系统、信息系统、报警系统等，为了应用上的便捷以及有效的控制建设成本，视频监控系统必须能够与其他业务系统进行融合。■联动性：随着现代监控应用的多元化（数字化、网络化、智能化），使得视频监控系统与其他应用系统的联系也越加密切，因此，在进行系统设计时，其采用的技术手段均需遵循业界标准，提供标准接口，使系统具有较高的灵活性，与其他系统方便互联。另外，当安全事件发生，系统能够与各种报警形成联动。■扩展性：随着现代高速公路路段的快速增加，其监控摄像点与监控网点也将越来越低，因此，系统在构建时必须采用开放式架构，能够充分支持按需扩展。3.4、系统硬件组成该高速公路网络视频监控系统的硬件组成主要可以分为三大部分，其主要包括前端摄像部分、网络传输部分与系统控制部分（其中，系统控制部分又可分为系统管理部分和显示与记录存储部分，各部分之间硬件设备相对独立，在进行设备更换时不会对整个系统的正常运行产生较大的影响。其系统硬件结构大致如下图所示：=1\*GB2⑴、前端摄像部分：前端摄像部分可是说是整个视频监控系统的“眼睛”（摄像部分的好坏及它产生的图像信号质量将影响整个系统的视频质量），它的主要功能是对视频图像进行采集、压缩、对状态信号采集以及对控制信号进行输出等，最终将监视的内容变为图像信号传送到各个分控网点和控制中心。对于各监控摄像点需采用的摄像机，则根据各监控摄像点的要求进行选择，如需进行远距离监控的摄像点则可选择带长焦距摄像机，需要有高清图像的摄像点则可选择支持高清图像的摄像机，需进行智能分析的摄像点这选择带有智能分析功能的摄像机等等。=2\*GB2⑵、网络传输部分：网络传输部分是视频监控系统的视音频信号通道。也是视频监控系统中的神经枢纽。在网络传输方面可以根据系统对网络的带宽要求，系统周边的网络条件，以及经济性考虑，配置合适的网络路由，并保证该系统的图像效果。对于网络端口设备的配备则应视具体网络类型而定，如路由与交换则设备为路由器或网络交换机、专线光纤则端口设备则为光纤收发器、ADSL则设备为ADSLMODEM。=3\*GB2⑶、系统控制部分：系统控制部分主要包括了系统管理部分和视频显示与记录部分。可以说是整个视频监控系统中的“心脏”和“大脑”，是实现整个系统功能的指挥中心，它通过网络连接到各个道口或各路段的监控前端，完成所辖监控摄像点监控图像的实时显示、控制、存储、管理等。系统管理部分主要由控制主机、管理服务、报警服务器、系统平台管理软件、系统操作终端（PC或笔记本电脑）与终端操作软件都构成，可实现对前端设备的配置、图像监控、录像查询、回放、云台控制、报警等功能。显示部分一般由几台或多台显视器和监视器组成（必要时也可采用大屏或屏幕拼接墙），它的功能是将前端摄像机采集到的现场图像一一显示出来，便与中心管理人员能够直观的了解到各个摄像机所监视到的实时情况。记录部分则主要由存储服务器（如磁盘阵列）、打印设备等构成，其作用主要是完成对前端监控录像的存储与备份，便与录像回放以及以后查询、调用等。3.5、系统结构设计根据该高速公路网络视频系统的应用需求，其需要成以省高速公路管理局——>路段监控中心——>路段路况监控网点、收费站监控网点、隧道管理所监控网点的多级管理。使得省高速公路管理局可对路段监控中心与其他下级监控网点进行监控管理，段监控中心可对路段路况监控网点、收费站监控网点、隧道管理所监控网点、服务区监控网点进行监控管理。因为目前大多省级高速公路管理局都基本建设完毕，其主要也就是和下级监控中心与监控网点的对接联网以及系统的后续扩容，所以，在该高速公路网络视频系统的结构设计上，省高速公路管理局将不列入该系统结构。在这里，我们将整个网络视频监控系统的控制与操作部分分为二级，其主要为路段监控中心和二级监控网点（主要包括路段路况监控网点、收费站监控网点、隧道管理所、服务区监控网点等），同时，各个二级监控网点、路段监控中心与省高速公路管理局之间相互形成联网，其系统结构示意图如下：=1\*GB2⑴、高速交警指挥中心：高速交警需要对赣州、吉安所有的高速公路进行统一监控、管理和调度。各路段监控中心将自己所辖区域内的视频信号选择上传到指挥中心，由指挥中心统一监控和管理。指挥中心、路段监控中心之间采用联网分级控制。控制信号采用逐级转发的形式转发到需要控制的设备。

=2\*GB2⑵、路段监控中心高速公路的统一管理通常根据地域划分为若干个片区路段来进行，我们在管理的时候一般称之为某某高速公路某某路段。路段监控中心将对其所辖区域的高速公路运营状况进行监控，并负责辖区内监控设备的统一配置、维护与管理。在路段监控中心，第一，可通过其存储服务器对其辖区内的监控录像进行存储备份，第二，可利用视频管理软件实现用户管理、设备管理、图像监控、录像查询、回放、报警联动、日志管理等功能。=3\*GB2⑶、二级分控网点（包括路段路况监控网点、收费站监控网点、隧道管理所、服务区监控网点等）。路段路况监控网点将对其负责路段内的车辆运行情况（如车流量、车速）、各类交通事故、各类公路设施以及天气状况等进行监控。收费站监控网点需对本地车辆的通行情况、工作人员以及收费操作情况等进行监控与录像存储，并转发至路段监控中心进行存储备份。隧道管理所将对隧道内的车辆的通行情况（如车流量、车速）、各类交通事故、各类公路设施等进行监控，并随时将监控录像转发至路段监控中心进行存储备份。服务区监控网点将对服务区内各个路口的过往车辆与人员、公共设施等进行实时监控，并随时将监控录像转发至路段监控中心进行存储备份。3.6、系统架构设计根据上述系统结构，同时结合高速公路网络视频监控应用的实际需求与特点，我们将整个网络监控分为四个系统层次，既前端设备层、传输网络层、系统控制层与系统应用层，同时层与层之间采用标准的TCP/IP协议进行通讯，其系统架构如下图所示：由上图可见，前端设备层是整个视频监控系统的基础部分，它主要负责摄像前端图像采集，传输网络层为整个系统的联网进行保障，系统应控制是整个系统的核心，而系统应用层则是该系统建设最终需要实现的目标。3.7、系统拓扑结构=1\*GB2⑴、光纤自愈环网:系统将采用RRPP技术来构建高速公路的IP传输环网，任何一个节点出现故障时均不会影响网络的正常运行，RRPP技术利用标准的专用SFP光纤接口，使得其组网更加方便、灵活，系统构建成本相对较低。=2\*GB2⑵、收费站、服务区、路段监控中心：收费站、服务区、路段监控中心均采用局域网的组网方式，其一，本身作为单个监控网点，满足该区域的各类监控应用，其二，与上级监控中心相连接，满足整个网络监控的需求。=3\*GB2⑶、道路沿线监控、隧道监控道路沿线、隧道可采用EPON的组网方式，前端光纤通信设备通过一根EPON光纤接入到分路路段的交换机上，使得布线方便并大大节省光纤资源。可变信号板和气象站均直接接入交换机端口，实现一网多用，从而有效的降低整体网络成本。

第四章、系统功能说明根据上述用户的实际需求与系统设计要求，我们该网络视频监控系统分为以下十大功能模块（每个功能模块均含多项子功能），如图所示：=1\*GB2⑴、用户管理功能说明：■具有多种用户属性设定功能；支持用户组设置；支持用户等级、用户控制权限设定；支持用户账户密码保护、支持多用户同时登录。=2\*GB2⑵、设备管理功能说明：■支持对监控设备进行远程控制与管理，支持远程设置云台预置位，支持软件远程升级与维护。支持故障预警。=3\*GB2⑶、实时监控功能说明：■具有实时图像浏览（同时显示时间）功能，可自定义窗口浏览布局；支持1路/4路/8路/9路/16路等多画面同时显示；支持鼠标拖拉显示与更换图像位置；支持图像抓拍。■支持多屏显示（电视墙），多个屏幕之间可任意拖拽和设定显示器布局。■支持屏幕锁定与视频轮循显示，同时可自定义视频轮循时间。■具有图像效果增强功能，在恶劣天气条件下（如雨、雾、沙尘或夜间等环境），对应质量不佳的图像可通过图像效果增强进行效果处理，消除模糊，提升画面清晰度，加强画面质量。■支持多种云台控制方式（PC键盘控制、PTZ控制等）。实时监控浏览手机客户端■具有实时图像浏览（同时显示时间）功能；支持图像抓拍。■支持云台控制方式（键盘控制、触摸屏划动控制等）。=4\*GB2⑷、录像存储回放功能说明：■支持影音同步录制存储；支持本地存储；支持远程网络录像存储；支持DVR存储；支持实时录像/计划录像/移动侦测录像/开关量报警录像；支持录像计划拷贝。■支持多录像文件本地回放与异步回放（用户可同时观看多个录像文件在不同时间断的视频回放），同时也可逐帧回放（通过逐帧播放，可准备定位时间瞬间发生的影像）。■录像回放支持前进、暂停、快进、快退以及基于时间进度的播放等。■支持录像文件快照检索，可自定义录像文件的检索条件与检索范围（如录像时间），从而有效的节省了录像查询的时间。=5\*GB2⑸、车牌拍照识别功能说明（该功能将与车牌识别系统进行融合）：■对经过的车辆进行处理和自动识别。■可识别单行或双行车牌,包括个性化车牌香港车牌。■自动识别中文,英文,数字,及车牌颜色。■能够按照车型、车身颜色、车牌、速度、流量、日期、时间、地点、行驶方向、违章类别等相关条件进行单一或组合方式的精确或模糊查询。■能够对回放车辆的照片进行亮度、对比度等后期处理，提高车辆照片的人眼辨认率。■能够进行同步多任务操作，监测、查询、传递与打印等工作互不影响。■支持远程车辆信息查询、系统的远程控制、设备的远程维护以及故障报警等功能。■自动记录过往车辆记录,具远程查询记录。黑名单报警，打印等功能。■环境设置合适,系统精度可高达97%以上的识别效果。■全天候工作，系统采用高性能工控主机，保证系统工作稳定。■采用图像采集自适应控制和图像融合技术，提高车辆及车牌（含动态违章车辆及车牌）的抓拍率和识别率。车辆识别示意图=6\*GB2⑹、电子地图功能说明：■具有多级电子地图联动功能，可准确定位每个镜头并查看其相关信息。■电子地图可以与报警装置或报警设备关联，当发生警情时将给予报警提示，使得管理者能够及时掌握报警现场的地理位置与情况。电子地图导视=7\*GB2⑺、自动侦测功能说明：■系统具有自动侦测功能，用户可同时自行定义多个侦测区域，并可对侦测区域内出现的车辆违章现象以及相关事件（如车辆超速行使、车辆逆向行使、道路堵塞、交通事故等）进行自动侦测与分析判断，并触发报警。车辆超速侦测车辆逆行侦测交通事故侦测=8\*GB2⑻、报警联动功能说明：■支持报警设备输入与输出管理；可以定义报警源、报警类型、报警级别、联动规则及处警预案，可自定义报警联动工作时间；同时也通过报警引擎自动关联实时视频和启动录像。■支持电子地图联动报警和移动侦测报警，支持与第三方系统进行对接报警（如公安报警系统、急救系统、火警系统等）。■支持多种报警方式，如客户端报警图像弹出、客户端报警信息提示、客户端报警语音提示、电视墙报警图像弹出、电视墙报警信息提示、触发报警开关量输出等。同时支持报警信息共享，可实现多个客户端同时看到报警信息列表。电子地图报警提示=9\*GB2⑼、日志管理功能说明：■具有用户登录日志，设备状态日志、报警信息日志、子服务器日志等功能，同时支持日志客户端检索与查看以及管理。=10\*GB2⑽、其他扩展功能说明：■视频转发优先级调度；录像文件标识、格式转换与刻录；图像打印；语音双向对讲；E-mail信息与手机短信报警联动，等等。

第五章、系统特点说明综合上述系统解决方案与系统功能说明，该高速公路网络视频监控系统无论是在设计在结构、或者是在其应用上，均体现了现代高速公路网络视频监控的特点与特色，其具体内容如下：=1\*GB2⑴、实用性强根据用户需求，系统充分考虑了现场的实际应用情况，监控前端均根据摄像点的不同要求选择不同的摄像机（采用H.264或MPEG-4压缩标准），将视频信号通过网络传输到后端的监控电脑，并采用专用的视频监控平台与存储方案，其不仅保证了视频信号和控制信号的准确传输，更为重要的是在设计该系统时我们充分分析了用户的需求，从实际触发，为用户解决了众多的实际问题。■通过系统自动侦测功能有效的预防各类车辆违章现象，同时通过报警联动更能使得交通管理人员能够及时发现各类相关事件并快速进行处理。■通过内部资源共享，使得内部用户端的计算机（在其权限范围内）可对系统内部的资源进行访问。■通过外部资源共享，系统资源在信息安全保障前提下可调度给其它相关职能部门使用，从而将系统建设效益最大化。■通过我们开放的SDK开发包与丰富的软件接口，可轻松为用户提供二次开发支持。使的该网络视频监控系统可与省中心平台进行融合，实现视频资源共享，有效的满足了应急指挥的需要。=2\*GB2⑵、性价比高根据用户项目预算，在投资费用合理的情况下，系统利用了用户原有的设备与资源，采用了当今先进的技术，一方面使整个监控系统具有良好的性能，另一方面也体现了该系统具有的先进水平，从而也有效的避免了二次新系统构建所造成投资浪费。■在满足用户使用需求的前提下，可沿用监控中心的显示系统或做部分改造。■在满足用户使用需求的前提下，可沿用原有的系统设备，并统一接入到新建的综合管理平台。■软件平台各服务器采用标准机架设备，可沿用中心机房原有的机架机柜或进行部分增加。■对于操作客户端，因客户端软件本身对计算机的配置要求就不高，因此可继续沿用用户闲置的计算机作为部分监控终端。■对于系统的冗余与备份，对于关键设备采用1对1的热备方式（如接入服务器或管理服务器），对于次关键设备则采用1对N的热备方式（如存储服务器），从而有效的降低服务器投入成本。■对于监控终端设备（如摄像机、视频编解码器、DVR等），均采用嵌入式低功耗设备，利于降低系统能耗与用电量。■系统在设计时就充分考虑到了后期的运营成本，通过内外部资源共享，使其最大程度的减少了未来重复投资的几率，降低了重复投资造成的浪费。■因整个监控系统的可操作性与可维护性均较强（后面有详细介绍），所以由此而产生的安装费、培训费以及维护费用都相对低廉。=3\*GB2⑶、可靠性强整个系统均采用了模块化结构设计，嵌入式操作系统。所用硬件产品与设备均符合工业标准，具有较强的抗干扰能力。另外，系统在局域网络布线上采用星形拓扑结构，可防止在某一采集端或通讯线路故障时影响整个系统的运行。同时，系统还具备自行诊断和自恢复功能，可靠性较高。■对于监控设备的选择，所选摄像机、硬盘录像机的平均无故障时间均超过20,000小时；所选服务器的平均无故障时间均超过50,000小时。■对于软件监控平台，其所涉及到的服务器（包括管理服务器、数据库服务器、视频服务器等）均实现热备份功能（即可在多台服务器之间实现某台设备为其它设备的热备功能，当单台服务器发生故障时，其它服务器依然能够接续服务）。■对于视频服务器，支持负载均衡（可使每台视频服务器的转发压力保持平衡，同时也可在多台视频服务器之间进行热备份，当其中某台视频服务器发生故障时，其它视频服务器能够快速进行接续服务）；从而保证了系统运行的可靠性。=4\*GB2⑷、扩展性好整个监控管理系统基于开放式标准设计，方便系统功能的完善和扩展，系统容量不再依赖于传输及节点设备，而是可以任意扩容，随时接入，提供了监控点数无限升级的可能性。同时系统还预留有第三方系统接入端口，能够与与其他系统进行对接。■监控系统软件平台完全基于SOA（面向服务）架构设计，特别有利于用户在未来使用过程中针对新的业务流程进行系统优化。■监控系统软件平台预留有多个系统接入端口（用于与其他系统进行对接，如OA办公系统），并支持数据信息的二次利用，从而降低了与其它业