浅析高速公路网络视频监控系统

　　概述

　　视频监控系统作为高速公路机电系统工程中的一部分，在高速公路管理中发挥着不可替代的作用，在车流量大、车速快的高速公路上部署监控系统成了高速公路现代管理的一个重要手段。“十一五”期间，国家印发了《2006-2020年国家信息化发展战略》，交通部根据发展战略确定了交通信息化发展方向，对监控系统信息化建设提出了更高的要求，在診-有高速公路视频监控的基础上，采用数字化、网络化的视频传输设备实现高质量的信号传输。并设立省级联网监控中心，对省内所有的高速公路进行统一监控、管理和调度，并与办公自动化系统、地理信息系统、综合应急指挥调度平台、呼叫中心等数据系统整合，当发现各种异常情况能与其他信息系统联动，快速有效地采取应急救援预案，提升运营管理整体水平。

　　需求分析

　　目前国内的高速公路联网监控系统分别由省级监控中心、路段监控中心、路段监控分中心、收费站级监控中心这几级系统组成。它们的功能及职责主要有：

　　1、省高速公路管理中心

　　选择性查看全省高速公路中重点区域和路段的实时视频，根据需要随时调阅各地分散存储的视频录像资料。省监控中心的职责为省内高速公路全网的安全管理、调度、监督与衆-调。

　　2、路段监控中心

　　负责整条高速公路的监控管理，路段监控中心对路段监控分中心上传的视频信号进行统一监控和管理，同时按需求将视频信号上传至省监控中心，路段监控中心以视频信息的监控、分析、联动调试、事件处理为主。

　　3、路段监控分中心

　　路段监控中心负责该路段的收费及道路监控视频信息的统一监控和管理，同时按需求将视频信息上传至路段监控中心，路段监控分中心以视频信息监控、存储、分析和转发为主。

　　4、收费站

　　高速公路路段分有多个收费站，各收费站需要对本站点内的视频信息进行监控、录像、管理等。

　　同时，对于整个高速公路视频监控系统，还需满足以下方面：

　　可管理性：应对规模的监控，需要快速方便地对所有监控设备进行管理；支持分级分域的管理，满足高速公路区域监控中心、路段中心等不同的监控需求；

　　可靠性：应对公共应急事件时，需要保证监控系统可靠、快速地调阅当时历史图像；

　　易使用：随着监控规模扩大，需要能够方便、快捷地使用；

　　业务融合：监控业务将是作为高速公路的业务系统之一，需要能够与其他业务系统进行融合；

　　与上层应用联动：当安全事件发生，需要能够与各种报警形成联动；

　　可扩展性：采用开放架构，支持按需扩展。

　　随着高速公路管理部门对视频监控需求的增加和高速公路相关子系统的不断完善，高速公路监控系统网络化、集成化、智能化是必然的发展趋势。在利用先进的网络监控设备与技术，建设网络化的高速公路联网监控系统，既要考虑如何有效保护已有投资，并与已有设备兼容，同时还需满足对大量设备提供有效、便捷的管理手段。

　　网络视频监控系统架构

　　针对目前高速公路联网监控中出现的问题及应用需求，联特微公司推出了高速公路网络视频监控系统一种方案，按不同中心的监控职能来设计各级中心的架构与功能，使方案配置更合理，也符合使用单位业务需求（如下图所示）。
 

 
　　1、前端部分

　　高速公路视频监控系统前端系统按监控区域不同一般分为收费监控和道路监控两部分。

　　收费监控系统主要是对收费站的车道、收费广场、收费亭的收费情况进行监控，对收费车道通过的车辆类型、收费员的操作过程进行记录，实行有效地监督。收费站的收费车道监控采用具备强光抑制功能的Neitway照车牌专用网络摄像机用于拍摄过往车辆的车牌，收费亭内及收费广场根据监控范围选择固定枪式、半球式摄像机或一体化球机。因收费监控系统前端摄像机位置相对较为集中，可配置Neitway NDVR实现监控视频的浏览、存储、管理工作，Neitway NDVR支持16路模拟视频及16网络视频信号，可实现模拟视频和网络视频同时接入、浏览、录像、回放、管理等功能。拥有DVR和NVR的所有功能，既保留了传统DVR本地存储优势，又支持新一代网络视频监控，无论对模拟监控系统升级还是网络监控系统建设都提供了良好的兼容和扩展的解决方式。

　　道路监控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，使管理人员能了解高速公路交通状况，及时发现交通阻塞路段、违章车辆，保证高速公路的安全通畅。由于高速公路视频监控的环境及应用的特殊性，要求前端摄像机具有低照度、高清等特性的固定摄像机、一体化球型摄像机。道路监控的前端监控点沿着高速公路布置，位置分散、距离远，现在多数项目采用的监控方式多为模拟摄像机加视频光端机的点对点传输形式，即每路模拟视频信号和控制信号由视频光端机转换为光信号通过光纤传输至监控中心。我们认为将模拟图像进行数字化压缩，更便于传输与管理，采用视频服务器将模拟视频信号和控制信号转换为网络IP信号，通过光纤网络传输至路段监控分中心NDVR或就近接入收费站内NDVR。对于新增的监控点，也可直接采用Neitway高清光纤网络摄像机或高清光纤网络智能球机，直接接入光纤网络传输至监控中心。数字化传输方式与传统的模拟传输方式相比，其光纤线路利用率可提高数十倍，Neitway的多路网络视频服务器采用Ｈ.264压缩编码技术，具有籠-质清晰、运行稳定、网络适应能力强、占用带宽低等特点。当前端设备出现问题时，监控中心管理人员能快速定位故障点及故障診-因，从而及时采取有效的应对措施。

　　2、传输部分

　　道路监控摄像机接入网络视频服务器通过光纤网络接入路段分监控中心或就近收费站；收费站监控摄像机接入站内设置的NDVR后将视频信息转为网络数字信号，通过站内２Ｍ专线接入路段分监控中心；在路段分监控中心设置转发服务器，通过SDH传输线路将数字视频信号传输至路段监控中心及省监控中心，减少多用户同时查看前端摄像机视频时网络带宽压力。

　　3、存储部分

　　视频录像是对事件取证和分析的重要依据，针对于高速公路视频联网监控的特点，采用按区域分布式存储的方式进行视频数据存储，由各收费站或路段分监控中心NDVR存储管辖范围内视频录像。路段监控中心或省监控中心有历史视频浏览需求时，从NDVR中调看或下载所需录像资料，这样可大量节省视频录像所需网络带宽，也避免了集中存储时服务器的工作压力。如有需求还可增设存储服务器，来实现异地存储、定期备份等功能。

　　4、显示部分

　　收费站内所管理的监控点较少，视频信息显示由NDVR外接显示器即可满足显示现场实时/历史需求。在路段监控分中心，除了可由NDVR外接显示器显示道路监控视频外，还需配置客户端来显示多个收费站内的视频信息。在路段监控中心，由于管辖的视频点较多，可采用视频解码器以分组方式将各网络视频信息转换为模拟视频信号接入大屏显示或监控电视墙，以便管理人员了解全路段的路况信息，及时发现异常并采取应对措施；省监控中心担负着监督、衆-调和调度的工作，在客户端上以轮巡方式有选择性地监控各高速公路视频信息，对重点路段重点区域的视频信息使用视频解码器将网络视频信息还診-为模拟视频信号接入大屏显示或监控电视墙。

　　5、后端部分

　　高速公路视频监控系统后端管理软件平台是联网监控系统的核心，应采用先进的体系架构，模块化软件设计技术，实现多设备的管理和视频流转发的管理；支持分级分域的管理方式，满足多用户多区域按权限访问和管理所辖设备；系统具备良好的可扩展性和开放性，可根据监控容量的扩大实现系统的平滑扩容；同时可提供开放的编程接口，为行业化业务功能开发提供可行基础；还需支持冗余服务器、数据库备份等特性，保障系统可靠运行。

　　平台软件采用视频处理设备分散安装集中管理的模式，按功能可分为管理服务器、转发服务器、存储服务器。

　　管理服务器完成对所有设备的管理、用户管理以及权限分配，报警处理等，提供完善的用户权限管理功能，支持多个监控中心和多个分控点分别监看和控制的模式。在高速公路的联网监控应用时，每个路段监控分中心设置一台管理服务器，每台管理服务器只需管理和控制各自区域的监控设备，跨域的管理和控制由路段监控中心的管理服务器完成。管理服务还提供开放的编程接口，可实现系统时钟同步、GIS地图服务，综合应急指挥调度平台等系统的整合与联动。

　　转发服务器接收前端网络设备发送的单组播媒体流，以单播或者组播的方式进行转发，发送给解码客户端进行解码播放。每台应用服务器可以同时支持多达上百路视频的实时传输，转发服务器增强了整个视频监控解决方案的网络适应能力。

　　存储服务器可根据系统的需求灵活部署，在网内增加存储服务器，来实现异地存储、定期备份等功能。

　　结束语

　　该高速公路网络视频监控系统很好地解决了目前高速公路综合视频监控系统大规模监控所面临的高密度广范围接入问题、海量集中存储问题、低运营成本和全网统一管理的控制管理问题，并成功降低了大规模监控建设的综合投资，非常适合于高速公路规模的监控应用。今后，该系统的智能化是发展方向。