甘肃天定高速公路多级视频监控平台的设计与实现

甘肃天定高速公路多级视频监控平台的设计与实现

网络带的不适应目前，“视频光端机或编解码器模拟矩阵”的传统模式已广泛应用于大多数高速公路项目的各级统治者和加油站之间，以实现多段视频网络。随着道路网的规模的不断扩大，这种传统模式提出了许多问题：（1）由于不同类型的设备连接，系统过于复杂，不同的矩阵难以连接。（2）每个节段的视频信号必须转换为a.d和d.a，以确保图像质量，并且网络级别有限。（3）在建立大规模网络时，矩阵的成本急剧增加。因此,在日益大的联网监控系统中,传统视频传输模式已越来越不适应系统的发展需求。对于目前在建的甘肃天定高速公路天水至定西段机电项目,摒弃传统的模拟监控模式,采用了数字化视频监控平台模式,既充分利用了光纤线路资源,又避免了数据多级转发造成的控制延迟和视频多级级联造成的视频损耗,提高了远距离多级图像传输质量,使收费监控与道路监控融合并达到了完全联网监控的目的。视频监控方案天定高速公路是国家高速公路东西横向线——G30连霍高速公路的组成部分(原称GZ45国道主干线,现称G30连霍高速公路),是甘肃省规划的“四纵四横四重”公路网主架骨的重要组成部分,是西北地区东西及南北间交通的主干通道。本项目的收费站共计14个,隧道管理所2个。天水至定西段机电项目采用的全线监控系统管理方案为:路段监控中心——监控分中心——外场设施(含服务区、停车区),路段监控中心将负责该路全线的交通管理,进行交通分析、异常情况处理、图像监视、情报发布以及实施系统日常运行操作,对全路段的交通数据等信息进行汇总、统计和打印,并监视收费站的车道、亭内、广场、监控室、财务室等处的运行情况,外场设施(含服务区、停车区)包括:车辆检测器(微波车辆检测器)、彩色摄像机、大型可变信息标志、小型可变信息标志等。外场设备用于采集交通信息、图像信息、发布道路信息,执行控制指令。一个稳定的、可靠的高速公路视频监控平台要求监控中心能对天水至西段的所有监控点实施远程监控,最大可能地支持更多监控点数量;利用现有的带宽条件,收费车道、亭内及广场、外场摄像机采集到的视频信息能够实时、清晰、连贯的传到监控中心,并能够将视频监控信号存储;任何一台授权的主机,不管是在本地局域网内,还是远在千里之外,都可以成为监控中心;另外,可实现录像历史资料的任意搜索、随时调看。远端视频监控平台在本项目中,采用杭州中威电子技术有限公司的相关产品,该平台集图像压缩存储技术和网络传输技术为一体,集数字视频光纤传输网络和数字视频矩阵功能于一体、集数字非压缩视频与数字压缩视频于一体,把数字视频光纤传输网络与数字视频交换(数字矩阵)进行了无缝连接与融合,具有强大的联网功能和多种图像的混合接入能力。该平台由数字化接入远端模块、数字化接入本地设备、视频存储服务器和管理工作站等设备组成,远端模块包括H.264视频压缩和光纤传输功能;数字化接入本地设备包括H.264解码、光纤接入、三层交换(选用H3C产品)等功能;视频存储服务器主要完成数字视频码流的磁盘阵列存储功能;管理工作站完成网络管理、软解压等功能。平台组成如图1所示。该平台的主要技术指标有:○视频格式标准:ITU-TH264;○网络传输标准:TCP/IP、Telnet、HTTP;○带宽支持:16kbps4Mbps;○视频标准:PAL/NTSC;○视频帧率:PAL:25帧/秒,NTSC:30帧/秒○回放分辨率:CIF格式(512Kbps);○视频接口标准:BNC(电平:1.OVp-p,阻抗:75Ω);○音频接口标准:BNC(线性输入,阻抗600Ω);○音频压缩码率:16Kbps;○通讯接口:RJ4510M/100M自适应以太网接口,RS232接口,RS485接口;○存储方式:支持网络录像存储、本地录像存储、服务器录像存储。数字图像的传输方案一、限制光平台的接入连霍高速天定段的收费系统图像,通过各个收费站的光平台组成光纤环网传输相应路数的图像到路段监控分中心。对于外场节点的视频和数据,通过远端环网光接入模块组成光纤环网直接接入到路段监控中心的光平台。各站通过将所有的监控视频进行H.264双码流压缩,输出到IPSAN进行存储,配置磁盘整列,存储时长和存储码流可以任意调节。对于外场的数据,车检器的RS232数据通过路段监控中心的光平台输出到串口服务器,并连接到交换机。对于情报板等以太网信号,通过光平台的100M以太网接口联到交换机。路段监控中心的光平台配置模拟视频切换输出卡,切换监控和收费的图像上电视墙,整套平台可以通过控制键盘控制,也可以通过软件平台控制。网络拓扑总体结构图如图2所示:二、通信方案的设计(一)监控存储及传输外场图像及外场数据通过光平台的远端光接入模块以高可靠光纤链路模式传输到路监控中心的光平台,同时将所有的监控视频进行IPSAN磁盘阵列存储,然后相应视频上传至监控中心进行上墙显示及视频存储设备进行存储,数据通过串口服务器等设备连接至交换机传至控制平台。对于外场的数据,车检器的RS232数据通过路监控中心的光平台输出到串口服务器,并连接到交换机。对于情报板等以太网信号,通过光平台的100M以太网接口联接到交换机,最后传输至监控平台软件进行显示。外场设施监控与收费站通信结构如图3所示。(二)视频监控系统接入收费站的车道和亭内图像(含语音业务)、广场摄像机图像和立交摄像机图像,所有的信号经前端H.264编码后,通过光纤链路传输到收费站视频平台,接入本地设备通过三层以太网交换机或二层以太网交换机把解码卡、控制键盘、存储服务器和图像工作站相连