高速公路监控系统视频传输方案研究

高速公路监控系统视频传输方案研究

在高速公路上的监控系统中，视频监控系统通常分为两部分：收费监控和道路监控。收费监视系统主要是对收费站的车道,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、收费员的收费过程以及收费过程中的突发事件和特殊事件进行观察和记录,实施有效的监督。道路交通监视系统主要是对高速公路干线、互通立交、隧道等高速公路重点路段进行监视,掌握高速公路交通状况,及时发现交通阻塞路段、违章车辆,及时给予引导,保证高速公路的安全畅通。然而,当前路段独立的交通监控系统无法充分发挥交通监控的路径诱导、多路径交通流量调控的功能,更无法最大程度地发挥高速公路网络的通行能力,所以视频监视系统联网就显得尤为必要。在视频监视系统联网设计中,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。视频传输方案比选视频图像传输方案即根据省监控中心、路监控中心、监控分中心、收费站监控室需上传的视频信号数量、传输距离等工程实际情况选择一个能够保证图像质量的传输方案。根据CCTV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。点对点的模拟视频传输模拟视频传输是传统的传输方案。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。其中光纤传输又可分为点对点方式、多节点方式。点对点的模拟视频传输是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,因此道路沿线(互通区域、特大桥区域、特殊路段)监控摄像机的视频信号上传到该路段监控分中心的视频信号传输可采用点对点光端机来完成。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了视频图像的传输距离。另外,有些产品还可以提供网络管理功能,提高系统的可靠性。从收费事、收费车道、收费广场到收费站的视频信号传输可采用多节点光端机。视频编解码系统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。数字视频信号在传输过程中通过再生技术和纠错编解码技术使噪声无法逐步积累,基本不产生噪声.保持信噪比基本不变,收端图像质量基本与发端一致,适合多环节、长距离传输。同时数字视频信号具有可扩展性、可分极性和互操作性,便于在各类通信系统中传输。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采用视频编解码器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/WAN/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M不等。根据目前编解码器产品的特点及高速公路通信系统预留的通信接口,监控分中心至路监控中心、省监控中心普遍采用视频编解码器的压缩数字视频传输方案传输各收费站、道路沿线各摄像机的视频图像。视频编解码器主要完成视频图像的编解码工作,视频编解码器具有广播级的视频编码和解码功能,支持M-JPEG、H.261、H.263,MPEG1、MPEG2,MPEG4等几种视频压缩标准,通过通信网络,视频编码器将视频图像数字化、压缩、发送到接收端,接收端接收到数据流后,进行解码可以输出视频图像,也可以接收后存到录像硬盘中,并可通过接口对视频的编解码参数进行控制。视频编解码器支持基于宽带IP网的图像上传方式和基于SDH的E1专线图像上传方式。通过分配IP地址、连接IP网络,视频编码器即可自动开始以组播或者单播的方式将MPEG码流送往网络上指定的目标IP地址。基于IP传输的编解码器,MPEG视频码流可以被解码器获得,还原成视频图像信号在监视器或大屏幕上显示也可以被IP网络中的计算机获得,直接在桌面上进行路网监视。在网络中的任何地方安装视频传输控制器,用于管理和监控IP网络的视频传输情况,还可以被网络硬盘录像机获得,直接保存到硬盘中。由于高速公路联网区域视频点多,基于IP传输的数字视频传输方式是建立在宽带网络基础上,在带宽不足的情况下图像传输带宽及质量均受到限制。基于专用网络传输平台的数字视频传输方式采用相应的编码方式将模拟图像进行压缩、数字化后通过复用器复接到高速通道(专用传输平台),通过电/光转换,将压缩后的视频信号发送到光纤通道上传输,在路监控中心、省监控中心进行反向复用,然后解出视频图像。每个路监控中心、分中心均设置一台专用视频传输设备,每幅路段监控图像传输至该设备进行编码,利用专用传输通道上传至省监控中心,省监控中心利用专用设备进行解码后输出视频图像。采用这种监控方案传输距离长、图像清晰度高,可以依据路网的物理形态组成链网、环网、星型网等多种网络构成方式,达到节约光纤资源,提高可靠性的目的。如监控分中心较多,图像路数较少,则视频联网监控系统造价会相对较高。只有在整个联网区域大范围采用,才能体现出此种方案的性价比的优势。选择合适的视频控制矩阵根据各省高速公路机电系统运营管理模式需求,一般路内监控系统已经建成,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通信协议的不同,造成产品的兼容性较差,因此在实施各省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视频监视系统联网控制功能的实现。同时还应注意在路监控中心、省监控中心视频切换矩阵均采用支持矩阵级联的产品。对于视频监视系统联网控制部分,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。强大的管理功能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完成部分控制、图像管理功能。视频监控系统s132在省高速公路监控中心配置视频管理计算机,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。省监控中心配置的管理计算机接入高速公路局域网,通过通信端口(RS232)控制矩阵,用于管理、调度省监控中心的视频图像,视频管理计算机可以接收省监控中心网络中所有计算机的视频调度及控制命令,控制矩阵切换器切换视频到监视器、数字硬盘录像机。省监控中心与路监控中心之间的联网监控视频矩阵间的控制采用IP网络传输方式,省监控中心要实现对视频的控制,首先发送控制命令到省监控中心的视频管理计算机,控制本地视频矩阵切换器,同时,本地视频管理计算机通过IP网