鄂爾多斯高速公路視頻監(jiān)控光纖傳輸系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

■彭玉琴

近年來，隨著社會的發(fā)展，安防技術(shù)也在不斷的成熟與完善，安防正朝著網(wǎng)絡(luò)化、高清化與智能化邁進(jìn)，高速公路視頻監(jiān)控系統(tǒng)也不例外。

近年來，隨著社會的發(fā)展，安防技術(shù)也在不斷的成熟與完善，安防正朝著網(wǎng)絡(luò)化、高清化與智能化邁進(jìn)，高速公路視頻監(jiān)控系統(tǒng)也不例外。但是高速公路監(jiān)控系統(tǒng)龐大，距離遙遠(yuǎn)，信號錯綜復(fù)雜，對系統(tǒng)的穩(wěn)定性、應(yīng)用的靈活性均提出了更高的要求，因此要實(shí)現(xiàn)高速公路視頻監(jiān)控系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化、高清化與智能化，搭建智能型、穩(wěn)定性、實(shí)用性、先進(jìn)性、可靠性、可擴(kuò)展性、靈活性的光纖傳輸系統(tǒng)成為了重中之重。本文提出的方案，是針對內(nèi)蒙古鄂爾多斯高速公路而設(shè)計(jì)的光纖傳輸方案。

客戶需求

系統(tǒng)構(gòu)成

根據(jù)實(shí)際需求情況，鄂爾多斯市高速公路視頻監(jiān)控系列光纖傳輸系統(tǒng)的建設(shè)主要包括：一個總監(jiān)控管理中心，三個分監(jiān)控管理中心（其中一個設(shè)為總監(jiān)控中心），七對高速公路服務(wù)區(qū)（分別在高速公路兩旁2-3Km處），七個收費(fèi)站，分別布局在七對高速公路服務(wù)區(qū)附近。七對高速公路服務(wù)區(qū)、七個收費(fèi)站所有數(shù)據(jù)均需上傳至所轄分監(jiān)控中心，分監(jiān)控中心全部數(shù)據(jù)，均可由總監(jiān)控中心調(diào)取和實(shí)時監(jiān)控及控制。

總監(jiān)控管理中心:

鄂爾多斯市高速公路視頻監(jiān)控系列光纖傳輸系統(tǒng)的中心。對下屬3個分監(jiān)控中心，共510路視頻圖像進(jìn)行監(jiān)控管理，以及收費(fèi)站近20×7路視頻，并對區(qū)間測速數(shù)據(jù)控制具備實(shí)時檢測及控制能力。

分監(jiān)控管理中心：

樁號K19+650點(diǎn)分監(jiān)控管理中心（A分控中心），A分控中心含74個道路視頻監(jiān)控點(diǎn)，其中A分控中心前端14個，后端59個，旁1個。含2對服務(wù)區(qū)，每個服務(wù)區(qū)20個視頻攝像機(jī)，共80個。其中，2對服務(wù)區(qū)的樁號分別是：K19+650、K101+830。因此A分控中心視頻總量為154路。

樁號K135+100點(diǎn)分監(jiān)控管理中心（總監(jiān)控管理中心設(shè)置在此分控中心，因此該處稱為B總控中心），B總控中心含71個道路視頻監(jiān)控點(diǎn)，其中A分控中心前端9個，后端61個，旁1個。含2對服務(wù)區(qū)，每個服務(wù)區(qū)20個視頻攝像機(jī)，共80個。其中，2對服務(wù)區(qū)的樁號分別是：K135+100、K189+950。因此B總控中心視頻總量為151路。

樁K380+100點(diǎn)分監(jiān)控管理中心（C分控中心），C分控中心含88個道路視頻監(jiān)控點(diǎn)，其中A分控中心前端70個，后端17個，旁1個。含3對服務(wù)區(qū)，每個服務(wù)區(qū)20個視頻攝像機(jī)，共120個。其中，3對服務(wù)區(qū)的樁號分別是：K247+200、K313+700、K380+100。因此C分控中心視頻總量為208路。

將A、C分控中心通過2芯光纖與管理中心組成星型傳輸網(wǎng)絡(luò)，將系統(tǒng)中監(jiān)控視頻圖像應(yīng)用一芯采用智能千兆光網(wǎng)絡(luò)上傳或者調(diào)取數(shù)據(jù)，另外，應(yīng)用一芯分別從A、C分控中心實(shí)時傳輸任意32路非壓縮視頻圖像至總控中心。鑒于分控中心距總控中心距離長，采取增加節(jié)點(diǎn)的方式延長傳輸距離。該高速公路含7對服務(wù)區(qū)，7個收費(fèi)站，均采用智能千兆光網(wǎng)絡(luò)上傳或調(diào)取數(shù)據(jù)，采用一芯光纖。各路段除視頻監(jiān)控以外，另含有交通誘導(dǎo)、區(qū)間測速，這些交通誘導(dǎo)采用RS485傳輸數(shù)據(jù)，并在視頻監(jiān)控點(diǎn)旁，因此采用在視頻監(jiān)控點(diǎn)設(shè)置光端機(jī)處，增添RS485傳輸通道即可，區(qū)間測速采用以太網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸，因光纖資源有限，僅提供一芯單模光纖，傳輸節(jié)點(diǎn)數(shù)量多，因此，采用千兆智能環(huán)網(wǎng)以太網(wǎng)光纖收發(fā)器傳輸。

鄂爾多斯市高速公路視頻監(jiān)控系列光纖傳輸系統(tǒng)采用分布式、多級管理模式，分控中心與總控中心之間用2芯光纖組成星型傳輸網(wǎng)絡(luò)，以及分控中心與服務(wù)區(qū)、收費(fèi)站之間用1芯光纖也組成智能冗余千兆共享是光網(wǎng)絡(luò)鏈路，高速公路傳輸距離遠(yuǎn)，監(jiān)控點(diǎn)分散度高，因此該傳輸方案采用光電級聯(lián)方式，應(yīng)用CWDM波分復(fù)用技術(shù)解決光纖資源不足，監(jiān)控點(diǎn)多切分散的問題。該方案分三級信號傳輸管理，第一級為總控中心，對道路監(jiān)控圖像施行實(shí)時監(jiān)控，全部錄像圖像數(shù)據(jù)可全部上傳至總控中心，或者任意調(diào)取歷史時刻圖像；第二級為分控中心，分別管理所轄區(qū)域各類信號，并向上級總控中心提供該區(qū)域所有信號；第三級為服務(wù)區(qū)、收費(fèi)站以及道路監(jiān)控點(diǎn)，服務(wù)區(qū)將該區(qū)監(jiān)控視頻信號及云臺控制信號集中管理，收費(fèi)站將所屬監(jiān)控視頻信號集中管理，并通過與服務(wù)區(qū)共同組建共享式全速千兆智能光網(wǎng)絡(luò)，向分控中心，以及總控中心上傳圖像以及其他信號。道路監(jiān)控點(diǎn)，集中該點(diǎn)視頻信號、云臺信號及就近的區(qū)間測速或交通誘導(dǎo)等數(shù)據(jù)信號并上傳所轄分控中心。三級通信靈活采用光電級聯(lián)，應(yīng)用CWDM波分復(fù)用技術(shù)。以保障下級向上級傳輸?shù)男盘柼幱诜€(wěn)定高效的狀態(tài)。

產(chǎn)品應(yīng)用推薦

本方案著眼于鄂爾多斯市高速公路視頻監(jiān)控系列光纖傳輸系統(tǒng)的具體需求，依據(jù)系統(tǒng)智能型、穩(wěn)定性、實(shí)用性、先進(jìn)性、可靠性、可擴(kuò)展性、靈活性和經(jīng)濟(jì)性等設(shè)計(jì)需求，建議視頻傳輸設(shè)備采用深圳市光網(wǎng)視科技有限公司的ONV非壓縮視頻數(shù)字電級聯(lián)光端機(jī)、ONV非壓縮視頻數(shù)字光端機(jī)、ONV智能冗余式節(jié)點(diǎn)光纖收發(fā)器設(shè)備。

產(chǎn)品應(yīng)用設(shè)計(jì)優(yōu)越性體現(xiàn)在下列幾點(diǎn)：

A）標(biāo)準(zhǔn)化原則：設(shè)備的選型、調(diào)試、安裝等環(huán)節(jié)都將嚴(yán)格貫徹質(zhì)量管理?xiàng)l例，完全符合標(biāo)書和國家、行業(yè)的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，確保系統(tǒng)穩(wěn)定、可靠、安全地運(yùn)行。

B）先進(jìn)性原則：在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，我們充分考慮圖像監(jiān)控及視頻傳輸技術(shù)的發(fā)展，參考目前視頻監(jiān)控及圖像傳輸行業(yè)的發(fā)展水平，確保系統(tǒng)在國內(nèi)處于領(lǐng)先地位。

C）安全可靠性原則：系統(tǒng)采用星形網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，使用光級聯(lián)式，采用CWDM波分復(fù)用技術(shù)，應(yīng)用不同波長實(shí)現(xiàn)各監(jiān)控點(diǎn)故障并不影響其它監(jiān)控點(diǎn)及分控中心、總控中心工作狀況。使用電級聯(lián)式，采用業(yè)界最先進(jìn)的光開關(guān)技術(shù)，電級聯(lián)技術(shù)，電級聯(lián)將視頻信號疊加調(diào)制，通過光開關(guān)進(jìn)行故障控制，使監(jiān)控點(diǎn)故障不影響其他監(jiān)控點(diǎn)及分控中心、總控中心工作狀況。

D）可擴(kuò)展性原則：本方案設(shè)計(jì)時已考慮到系統(tǒng)以后的可擴(kuò)充性，充分考慮圖像業(yè)務(wù)需求，以及在不增加大量投資的情況下能滿足今后較長時間內(nèi)系統(tǒng)的升級和擴(kuò)容要求，并為近期和遠(yuǎn)期系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)預(yù)留了接口。

E）經(jīng)濟(jì)性原則：整個傳輸系統(tǒng)能夠在先進(jìn)性，開放性，高效性，實(shí)用性，可靠性和穩(wěn)定性方面進(jìn)行綜合平衡，傳輸系統(tǒng)除了保障圖像傳輸?shù)母邔?shí)時性，動態(tài)穩(wěn)定的圖像業(yè)務(wù)外，還需具有良好的系統(tǒng)性能價(jià)格比。

F）實(shí)用性：方案設(shè)計(jì)滿足監(jiān)控系統(tǒng)要求，充分考慮到系統(tǒng)圖像監(jiān)控項(xiàng)目的具體使用要求。

G）易用性原則：控制簡單；故障診斷和隔離容易；方便服務(wù)。

解決方案

方案概述

本傳輸系統(tǒng)由星型連接級聯(lián)方式組網(wǎng)，總控中心可實(shí)現(xiàn)對道路監(jiān)控所有圖像實(shí)時監(jiān)控并向任意監(jiān)控點(diǎn)調(diào)取圖像或其他信息，并可實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一控制功能，各監(jiān)控點(diǎn)之間保持獨(dú)立運(yùn)行狀態(tài)，不受其它監(jiān)控點(diǎn)工作狀況的影響，安裝簡單，維護(hù)方便。該系統(tǒng)采用先進(jìn)的波分復(fù)用技術(shù)，光開關(guān)技術(shù)，電級聯(lián)技術(shù)，智能自愈技術(shù)，僅僅需要八芯光纖便可實(shí)現(xiàn)總控中心通過對其中任一監(jiān)控點(diǎn)有效地實(shí)現(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)的圖像切換和控制以及收集道路運(yùn)行所需數(shù)據(jù)并有效交通誘導(dǎo)。

圖1

圖2

圖3

圖4

圖5

圖6

系統(tǒng)組成

總體結(jié)構(gòu)

鄂爾多斯市高速公路視頻監(jiān)控系列光纖傳輸系統(tǒng)采取三級組網(wǎng)方式，根據(jù)鄂爾多斯市高速公路實(shí)際情況，總控中心為第一級，分控中心為第二級，服務(wù)區(qū)及道路監(jiān)控點(diǎn)為第三級，服務(wù)區(qū)或道路監(jiān)控點(diǎn)首先收集就近信號，并別分接入該服務(wù)區(qū)或道路監(jiān)控點(diǎn)配置的光端機(jī)傳輸設(shè)備，在服務(wù)區(qū)、收費(fèi)站還可實(shí)現(xiàn)本地監(jiān)看的同時上傳監(jiān)控圖像到分控中心。分控中心將服務(wù)區(qū)及道路監(jiān)控點(diǎn)匯聚的視頻及其他信號集中統(tǒng)一管理，除實(shí)現(xiàn)本地監(jiān)控以外，同時將所匯聚信號接入該分控中心配置的光端機(jī)設(shè)備?？偪刂行?，將各分控中心上傳的信號統(tǒng)一監(jiān)控。鄂爾多斯市高速公路視頻監(jiān)控系列光纖傳輸系統(tǒng)的建設(shè)包括：監(jiān)控中心三個（其中一個含“分控中心”和“總控中心”兩種功能），服務(wù)區(qū)7對（三個監(jiān)控中心分布在14個服務(wù)區(qū)當(dāng)中，服務(wù)區(qū)成對分布 在道路兩旁），收費(fèi)站7個（分別位于服務(wù)區(qū)附近）。

鄂爾多斯市高速公路視頻監(jiān)控系列光纖傳輸系統(tǒng)包括了視頻信號的接入、傳輸、控制和其他信號的統(tǒng)一管理，是高速公路監(jiān)控系統(tǒng)的核心子系統(tǒng)。該項(xiàng)目具有前端點(diǎn)分散、多級傳輸、分布式管理、線路復(fù)雜、保密性要求高等特點(diǎn)，因此視頻傳輸?shù)姆绞街苯記Q定了整個監(jiān)控系統(tǒng)的質(zhì)量和效果。

圖7

圖8

在本系統(tǒng)中，服務(wù)區(qū)/收費(fèi)站、道路監(jiān)控點(diǎn)、分控中心、總控中心之間的視頻傳輸均采用了光纖作為傳輸通道。方案中設(shè)計(jì)的全光數(shù)字監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，是融合了數(shù)字非壓縮視頻編碼技術(shù)、光纖專網(wǎng)通信技術(shù)、數(shù)字矩陣技術(shù)、CWMD技術(shù)、光級聯(lián)技術(shù)、電級聯(lián)技術(shù)、光開關(guān)技術(shù)、智能自愈網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，針對高速公路監(jiān)控系統(tǒng)視頻傳輸?shù)奶攸c(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了全數(shù)字傳輸及交叉切換、前端可擴(kuò)容等功能，是在傳統(tǒng)視頻監(jiān)控聯(lián)網(wǎng)方式基礎(chǔ)上的一次質(zhì)的飛躍。

組網(wǎng)方式

總控中心為第一級，分控中心為第二級，服務(wù)區(qū)/收費(fèi)站/道路監(jiān)控點(diǎn)為第三級。利用已有的光纖為傳輸通道組成星型分布式傳輸網(wǎng)絡(luò)。

采用全光數(shù)字監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，多級傳輸和統(tǒng)一管理，在滿足并提高了專網(wǎng)傳輸能力和網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量的同時，建設(shè)起一套獨(dú)立的監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)。

1、服務(wù)區(qū)、收費(fèi)站將視頻信號及控制信號進(jìn)行集中后，除實(shí)現(xiàn)本地監(jiān)控以為并向上級分控中心上傳。道路監(jiān)控點(diǎn)僅將該點(diǎn)視頻信號、控制信號以及其他就近數(shù)據(jù)信號進(jìn)行集中到ONV智能冗余式千兆光纖收發(fā)器上傳至上級分控中心。

2、分控中心將視頻信號及其他信號進(jìn)行集中后，除實(shí)現(xiàn)本地監(jiān)控以外并視頻信號及其他信號統(tǒng)一上傳總控中心。

3、總控中心通過獨(dú)立光纖（兩芯）與分控中心連接，組成傳輸網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)總控中心與分控中心之間的雙向傳輸。

4、總控中心對圖像信號的切換調(diào)用、控制和傳輸，可直接在總控中心調(diào)用任意信號并實(shí)施相應(yīng)控制。

A、B、C區(qū)域設(shè)備按以上示意圖進(jìn)行配置。因此依據(jù)光級聯(lián)傳輸視頻數(shù)量多，電級聯(lián)傳輸節(jié)點(diǎn)多距離遠(yuǎn)，服務(wù)區(qū)、收費(fèi)站圖像及其他信號上傳采用智能冗余節(jié)點(diǎn)千兆收發(fā)器傳輸，分監(jiān)控中心上傳總監(jiān)控中心組建兩組千兆全線速光纖網(wǎng)絡(luò)，采用智能冗余節(jié)點(diǎn)千兆收發(fā)器傳輸，應(yīng)用區(qū)間測速采用智能冗余節(jié)點(diǎn)千兆收發(fā)器傳輸，在距離超過100km，為保證傳輸質(zhì)量采用增設(shè)節(jié)點(diǎn)方式中繼傳輸。

系統(tǒng)拓?fù)鋱D如圖1所示；

光纖傳輸系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示；

區(qū)域劃分及光纖資源分配示意圖如圖3；

光纖傳輸系統(tǒng)道路A區(qū)傳輸方案分圖如圖4；

光纖傳輸系統(tǒng)道路B區(qū)傳輸方案分圖如圖5；

光纖傳輸系統(tǒng)道路C區(qū)傳輸方案分圖如圖6；

高速公路收費(fèi)站信號傳輸結(jié)構(gòu)圖-光端機(jī)應(yīng)用如圖7；

高速公路收費(fèi)站信號傳輸結(jié)構(gòu)圖-光纖收發(fā)器應(yīng)用如圖8。

結(jié)束語

自2008年以來，中國全面進(jìn)入“高速公路時代”，全國各地高速公路基礎(chǔ)建設(shè)連續(xù)五年如雨后春筍般各地開花逐步編制出一幅優(yōu)美的中國高速公路網(wǎng)。進(jìn)一步提升高速公路物防、技防水平，搭建網(wǎng)絡(luò)化、高清化與智能化的高速公路視頻監(jiān)控系統(tǒng)成為高速公路基礎(chǔ)建設(shè)的核心項(xiàng)目之一，其中傳輸系統(tǒng)的優(yōu)劣將從根本上影響并決定著整體方案的安全性與實(shí)用性。鄂爾多斯高速公路視頻監(jiān)控光纖傳輸系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案的提出，采用了工業(yè)傳輸方案模式，使得整體方案更具實(shí)用性、穩(wěn)定性。科技是生產(chǎn)的第一原動力，科技的發(fā)展，新技術(shù)的應(yīng)用，安全可靠的高速公路傳輸系統(tǒng)將會更好的促進(jìn)智能化高速公路管理體系日益完善與成熟。