基于數(shù)字視頻技術(shù)的高速公路監(jiān)控系統(tǒng)研究

張默晗

【摘要】 高速公路的建設(shè)已成為融貫東西南北快速發(fā)展的重要樞紐，隨著科技、信息化的發(fā)展，實時監(jiān)控高速公路通行路況，優(yōu)化公路路網(wǎng)管理成為保障行車安全暢通、公眾便捷出行的重要環(huán)節(jié)。基于數(shù)字視頻技術(shù)的高速公路監(jiān)控系統(tǒng)也因此應(yīng)運而生，本文從數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)的構(gòu)成、功能、技術(shù)等方面，研究如何發(fā)揮數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)的技術(shù)優(yōu)勢，提升高速公路路網(wǎng)管理的信息化、智能化水平。

【關(guān)鍵詞】 高速公路 數(shù)字視頻技術(shù) 監(jiān)控系統(tǒng)

一、引言

隨著高速公路縱橫交錯的延伸，隨之而來是與其相應(yīng)配套的管理設(shè)施的建設(shè)，來滿足社會公眾日益增長的需求服務(wù)和管理。而數(shù)字視頻技術(shù)系統(tǒng)為高速公路的管理提供了直觀、方便、信息豐富的內(nèi)容，是安全防范系統(tǒng)和高速公路機電系統(tǒng)的重要組成部分，是將視頻技術(shù)和現(xiàn)代通信技術(shù)相結(jié)合的應(yīng)用，可有效實現(xiàn)路網(wǎng)管理的信息化、智能化、現(xiàn)代化。高速公路的全程監(jiān)控和視頻傳輸?shù)臄?shù)字化，借助高科技安防通信手段，在四通八達的高速網(wǎng)穿梭的車輛中，實時對交通通行情況和流量進行監(jiān)控，及時發(fā)現(xiàn)安全隱患，盡量避免和更有效率的制止各種事故的發(fā)生。同時，該系統(tǒng)可實現(xiàn)對高速公路路網(wǎng)的統(tǒng)一運營管理和指揮調(diào)度，是確保高速公路暢通無阻的有力措施。

二、數(shù)字視頻技術(shù)

隨著計算機、網(wǎng)絡(luò)、視頻壓縮等高新技術(shù)的發(fā)展，視頻監(jiān)控進入網(wǎng)絡(luò)視頻技術(shù)階段，數(shù)字視頻壓縮編碼技術(shù)廣泛應(yīng)用，打破了傳統(tǒng)模擬監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，改變了高速公路監(jiān)控系統(tǒng)信息采集、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)存儲及系統(tǒng)控制等方式，由此產(chǎn)生基于PC 的多媒體監(jiān)控系統(tǒng)。雖然，視頻采集和視頻傳輸依然以模擬方式進行，但通過模擬攝像機的圖像信號，傳輸?shù)竭_多媒體監(jiān)控終端后，將采取數(shù)字處理與存儲。利用通信網(wǎng)絡(luò)，把信息傳到監(jiān)控中心（一個或多個），這樣能直接控制切換調(diào)用任意一路監(jiān)控點的非壓系統(tǒng)構(gòu)成圖，基于PC 的多媒體監(jiān)控系統(tǒng)通過增加視頻處理卡以增加圖像的輸入路數(shù)，采用數(shù)字化存儲及視頻解壓縮功能，將實時的視頻信號上傳至監(jiān)控中心，更好地解決了對大規(guī)模、長距離、高度分散的各監(jiān)控點的視頻傳輸。數(shù)字非壓縮技術(shù)處理圖像，使監(jiān)控區(qū)域顯示高清晰度的畫面，即使監(jiān)控區(qū)域的圖像回放也能達到較高的清晰度，數(shù)字視頻網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)由此正式進入數(shù)字化階段。

高速公路的監(jiān)控系統(tǒng)傳輸模式采用光纖專線為傳輸介質(zhì)，它將視頻及控制信號轉(zhuǎn)換為激光信號在光纖中傳輸。傳輸圖像的基本系統(tǒng)為一路光纖視頻傳輸系統(tǒng)，一根光纖上傳輸一路視頻信號。

實現(xiàn)這過程以模擬攝像機+視頻光端機等模式，數(shù)字非壓縮點對點式視頻光端機傳輸，能夠做到集中監(jiān)控、集中存儲，特別對重點路段、隧道和橋梁的監(jiān)控，對某個監(jiān)控點的圖像，可以利用內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)在任何地點隨意調(diào)用監(jiān)控畫面，畫面連貫清晰。

由于光纖傳輸具有距離遠、容量大、抗干擾能力強等優(yōu)點。使用光纖傳輸方式可以用于長距離的圖像傳輸、或多路視頻數(shù)字復(fù)用光纖傳輸。在多路視頻數(shù)字復(fù)用光纖傳輸，實現(xiàn)一根光纖上長距離傳輸多路視頻信號。

三、數(shù)字視頻技術(shù)具有高清的優(yōu)勢

數(shù)字視頻技術(shù)采用高清攝像機監(jiān)控，圖像分辨率更高，信息量儲存豐富，圖像還原更加清晰，細節(jié)更加細膩，而且具有智能分析車牌、人臉識別、事件檢測等，還具備激光夜視、透霧、電子防抖、強光抑制等，特別是對特殊天氣如夜間、霧天等實現(xiàn)有效監(jiān)控，解決了傳統(tǒng)攝像機只能在白天起作用的問題。

同時，對特殊時段可進行區(qū)間測速、高速行駛的運動物體全過程的監(jiān)控，具有監(jiān)控的適應(yīng)范圍多，覆蓋面更廣等特點。

高清視頻數(shù)字編碼可分為：

（1）數(shù)字非壓縮編碼及數(shù)字非壓縮編碼：具有視頻圖像質(zhì)量高，實時監(jiān)控性能好、延時低。但是視頻碼流很大，傳輸無法以TCP/IP網(wǎng)絡(luò)，對光纖的需求非常大，需要壓縮技術(shù)存儲。

（2）數(shù)字壓縮編碼高清視頻；目前，采用最多的一種壓縮編碼方式，廣泛應(yīng)用在高速公路的高清視頻監(jiān)控。由于經(jīng)過了壓縮處理，大幅度降低視頻碼流，傳輸可以通過TCP/IP網(wǎng)絡(luò)，對于后期的存儲及發(fā)布，采用更為方便非壓縮方式。一般高清視頻H.264的帶寬要求一般為8Mbps～16Mbps。前端多種數(shù)據(jù)接入，解決視頻數(shù)據(jù)傳輸以及多業(yè)務(wù)傳輸需求，滿足多業(yè)務(wù)傳輸需求，這樣使高速公路沿線除了視頻監(jiān)控設(shè)備，還可接入多用途的業(yè)務(wù)設(shè)備（情報板、氣象檢測設(shè)備、應(yīng)急電話設(shè)備、視頻檢測設(shè)備）等，既解決了全程監(jiān)控的問題，又具備傳輸其他業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的能力。

多業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的技術(shù)采用波分復(fù)用技術(shù)，可以應(yīng)用太網(wǎng)數(shù)據(jù)、串行數(shù)據(jù)、電話信號傳輸。實現(xiàn)同時接入各類業(yè)務(wù)的需求，而傳輸視頻信號與各類業(yè)務(wù)都可以同時運行，也可以單獨傳輸，前端多種數(shù)據(jù)接入簡化了結(jié)構(gòu)，不需要種類太多的設(shè)備，為維護設(shè)備提供了便利。由于高速公路具有海量的監(jiān)控信息，為了確保信息不會丟失，系統(tǒng)提供了N+M備份，存儲大容量監(jiān)控數(shù)據(jù)，不間斷保證24小時存儲，在遇到緊急事件后，確保有據(jù)可查。

由于數(shù)字壓縮編碼高清視頻具有可靠性的高需求，應(yīng)用IP-SAN存儲陣列或RAID技術(shù)、N+M備份等技術(shù)手段，對監(jiān)控信息可以高質(zhì)量可靠存儲。以數(shù)字壓縮編碼高清視頻技術(shù)為基礎(chǔ)，可統(tǒng)一對重點路段、隧道和橋梁采用全天候?qū)崟r音視頻監(jiān)控，并可在監(jiān)控中心以外的任何地點控制查看監(jiān)控點，隨意調(diào)用監(jiān)控畫面，畫面清晰連貫。

四、數(shù)字視頻技術(shù)監(jiān)控系統(tǒng)的優(yōu)勢

數(shù)字視頻綜合管理由設(shè)備和節(jié)點式光端機組成，光纖鏈路網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)數(shù)字化的視頻圖像傳輸、轉(zhuǎn)換、處理系統(tǒng)，具備以下優(yōu)點：

（1）保證本地管理站具有高清晰度實時圖像切換，提供支持基于壓縮處理模式的視頻業(yè)務(wù)與非壓縮處理模式視頻業(yè)務(wù)的共同傳輸、轉(zhuǎn)換、提供給上級監(jiān)控分中心多種顯示與瀏覽模式。

（2）全網(wǎng)設(shè)備統(tǒng)一管理，由數(shù)字管理之間的平臺與接點光端機之間，構(gòu)成多種結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)（鏈網(wǎng)、環(huán)網(wǎng)、星型、分支、混合型）等組網(wǎng)，覆蓋到最前端的范圍，設(shè)備監(jiān)控功能可覆蓋至外場設(shè)備最前端（外場攝像機或其他設(shè)備處），具有很強的聯(lián)網(wǎng)能力。

（3）由于前端多種數(shù)據(jù)接入，可以支持多業(yè)務(wù)接入、傳輸功能。因此，可提供收費站內(nèi)和外場的多種接口和傳輸能力，包括太網(wǎng)、異步數(shù)據(jù)、音頻、對講、報警等。

（4）具有技術(shù)優(yōu)勢的后臺軟件功能，適應(yīng)的模塊化設(shè)計。

（5）擴展性強，系統(tǒng)外場使用節(jié)點式光端機，光纖鏈路可以用單根光纖構(gòu)成，不同地點的多路視頻圖像和多種數(shù)字碼流可以接入并傳輸。

五、結(jié)束語

數(shù)字視頻技術(shù)的高速公路監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)了多級聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控，配置該系統(tǒng)的視頻監(jiān)控中心可對所轄區(qū)域視頻監(jiān)控的集中管理，有利于統(tǒng)一的現(xiàn)場調(diào)度和管理，且各監(jiān)控點具有全天候監(jiān)控的效果，對所有監(jiān)控的視頻能夠保留長期的視頻錄像，能有效提升高速公路路網(wǎng)運行維護水平，保障國家高速公路和重點干線公路以及重要站點的穩(wěn)定運行，為社會公眾提供安全、便捷的出行服務(wù)。

參 考 文 獻

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