高速公路網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計初探

劉江

摘 要：隨著我國對交通業(yè)的重視程度不斷提高，高速公路網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)列為了重點研究項目，文章針對高速公路中的視頻監(jiān)控、顯示控制、閉路電視等系統(tǒng)進行研究，對高速公路網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)的基本功能和控制方面進行設(shè)計分析，使整個系統(tǒng)可以通過網(wǎng)絡(luò)控制完成視頻的存儲、切換、檢索、控制等功能，使高速公路網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)最大程度的符合高速公路的實際應(yīng)用，充分體現(xiàn)出高速公路網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)的現(xiàn)代化和快捷性，可為相關(guān)工作者提供參考。

關(guān)鍵詞：監(jiān)控檢測；閉路電視；系統(tǒng)構(gòu)成；系統(tǒng)設(shè)計

中圖分類號：U412.36+6 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-8937（2014）2-0005-03

高速公路網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)的功能性、應(yīng)用性是目前研究的主要課題，其根本在于實現(xiàn)視頻和語音遠(yuǎn)程傳輸，通過對錄像和資料的自動判別形成警告功能，高速公路網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)在工作原理和關(guān)鍵技術(shù)都是利用局域網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實現(xiàn)的，這種技術(shù)可以將圖像和聲音進行過即時傳遞，發(fā)送到高速公路網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)中，公路管理人員可以自己對其進行監(jiān)控和控制，這種技術(shù)不僅提高了對高速公路的管控力度，還降低了高速公路管理企業(yè)在通訊中形成的費用，提高高速公路網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)的功能性，是未來高速公路管理公司最為重視的問題之一。

1 實時事件檢測功能

在高速公路管理的過程中需要對視頻的顯示內(nèi)容和數(shù)據(jù)進行自動的檢測，并且能夠通過專門的攝像機將圖像進行分析，將產(chǎn)生的事件、信息上傳到交通管理中心。交通事件視頻檢測系統(tǒng)是一種包含視頻處理器和配套軟件的組合性視頻系統(tǒng)，在高速公路信息采集和發(fā)布的過程中，能完成信息的采集、通信、處理等功能，并能在最短時間內(nèi)作出指示。

1.1 主要系統(tǒng)功能

該系統(tǒng)可以對公路上所以路段、彎道進行限速檢測和全天候記錄，根據(jù)時段要求對特定路段進行分車道的流量統(tǒng)計和速度檢測，并能夠形成合理的時間段統(tǒng)計（以日、周、年為單位）。對于在路段中限定內(nèi)容可以直接上報和記錄，當(dāng)有車輛造成影響公路交通的因素時可以及時上報，通過不同的影響程度進行預(yù)警，在雨雪、風(fēng)沙天氣中可以對路面的實際情況進行檢測，提供多種事故因素所造成的影響和趨勢。通過上述記錄可以直接完成報警事件的全過程，能夠?qū)?0 d內(nèi)的信息記錄進行儲存，并采用循環(huán)記錄的形式，設(shè)備的外接端可以直接承受一定程度的天氣影響，并且能夠具備防震動。防噪音等功能，設(shè)備的上級連接設(shè)備可以自由升級，擴展性強。

1.2 系統(tǒng)的主要特點

系統(tǒng)能夠同時處理黑白和彩色兩種信號圖像，視頻圖像在經(jīng)過系統(tǒng)處理完成后可以對事故內(nèi)同進行自動檢測，尤其是違停、交通堵塞、重大事故等。攝像機所記錄的畫面范圍內(nèi)發(fā)生的所有交通事件都能夠直接進行檢測，攝像頭和人眼有著同樣的觀察能力，只要在通視、有照明的情況下都可以進行事故檢測。同時系統(tǒng)紀(jì)錄性同步性很強，幾乎可以當(dāng)事故發(fā)生到報警的總時間不超過3 min，而且系統(tǒng)可以直接紀(jì)錄到本地網(wǎng)絡(luò)，保證能夠應(yīng)對事故發(fā)生的隨機性。在任意時間段內(nèi)設(shè)備可以根據(jù)自身運行情況完成系統(tǒng)的檢測，當(dāng)信號丟失、設(shè)備發(fā)生故障時，網(wǎng)絡(luò)間的通信形式可以進行自我維修和處理。

1.3 系統(tǒng)檢測指標(biāo)

系統(tǒng)的檢測率、檢測精度、檢測量、都能夠到達實際發(fā)生問題的90%以上，而檢測誤差、檢測時間、報警時間都控制在系統(tǒng)問題處理時間的10%以下。對于誤報率可以控制在每48 h誤報一次。所有檢測數(shù)據(jù)都可以直接通往局域網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和進行網(wǎng)絡(luò)傳播，在視頻監(jiān)控方面它受矩陣監(jiān)控的直接控制，并且在接警問題上能夠與后臺軟件和事件檢測相互綜合，得出最為詳細(xì)的問題處理意見。系統(tǒng)可以針對行車道、緊急道、停車道、斜坡等出現(xiàn)的堵、停、逆行等問題提供合理的交通警報檢測。并且在多時段范圍內(nèi)，完成車到的流量統(tǒng)計、和速度檢測。

2 高速公路視頻檢測系統(tǒng)的構(gòu)成

在組成形態(tài)上，視頻檢測系統(tǒng)組要是利用視頻處理、配套軟件、視頻檢測系統(tǒng)、前端攝像機等環(huán)節(jié)構(gòu)成，這三個環(huán)節(jié)負(fù)責(zé)信息的日常采集、傳輸和處理。當(dāng)在前側(cè)區(qū)域有車輛通過時，視頻檢測器能夠進行標(biāo)準(zhǔn)制式的視頻傳送，攝像機相當(dāng)于這套系統(tǒng)的“眼睛”，它的位置擺放十分重要，常設(shè)位置有（道路上方、隔離帶、路肩、隧道）。視頻信號在獲取后，通過多種交通數(shù)據(jù)監(jiān)測，在畫面上完成基礎(chǔ)設(shè)計，同時設(shè)備中的各項交通數(shù)據(jù)可以更新和自由使用的。交通數(shù)據(jù)既可以進行大容量的儲存，也可以通過多種通信接口完成數(shù)據(jù)監(jiān)測和傳輸。視頻車輛監(jiān)測其在使用時要直接對照好設(shè)定的檢測區(qū)域，要對檢測中的車道交通參數(shù)進行實時的發(fā)送，讓設(shè)備處于最為舒適的工作環(huán)境。視頻車輛在檢測過程中使用工業(yè)級芯片，并且多使用嵌入式設(shè)計，保證其能夠適應(yīng)多種惡劣的環(huán)境條件。

2.1 檢測設(shè)備的基本功能及技術(shù)指標(biāo)

檢測設(shè)備的基本功能包括：對交通流量、時間占有率、空間占有率、車頭時距、車間距、車輛速度、檢測斷面點速度、車輛密度的控制。這些基本功能可以根據(jù)時間的視頻檢測工具進行交通流參數(shù)的設(shè)定，同時要保證在接受信息和交通指令的過程中，能夠靈活的調(diào)整檢測區(qū)域和虛擬線圈的范圍涉及，每臺視頻處理器都要具備獨立的數(shù)據(jù)儲存設(shè)備，當(dāng)通信網(wǎng)路出現(xiàn)問題時，視頻處理器最少要能夠維持60 d的視頻記錄。視頻車輛檢測器的技術(shù)指標(biāo)如下：

電源：115/230VAC；檢測精度：流量檢測精度>95%，車速檢測精度>90%；速度檢測范圍：5～200 km/h；接口：1個RS232口，1個RJ45以太網(wǎng)口；協(xié)議支持：標(biāo)準(zhǔn)串行通訊協(xié)議，標(biāo)準(zhǔn)Pl地址和TCP/PI協(xié)議支持；聯(lián)網(wǎng)能力：支持現(xiàn)有各種聯(lián)網(wǎng)方式；數(shù)據(jù)格式：兼容其它檢測設(shè)備數(shù)據(jù)格式；工作溫度：-40℃～+85℃；相對濕度：0～95%；視頻輸入：標(biāo)準(zhǔn)PALINTSC/視頻信號；視頻輸出：標(biāo)準(zhǔn)PAL/NTSC/視頻信號；數(shù)據(jù)輸出：RS232lLAN；控制輸出：集電極開路。

2.2 視頻檢測軟件endprint

視頻檢測系統(tǒng)中的軟件系統(tǒng)時直接處理檢測參數(shù)的基礎(chǔ)軟件之一，它由視頻檢測管理軟件和設(shè)置軟件兩個部分組成，視頻參數(shù)檢測軟件主要負(fù)責(zé)各項參數(shù)的功能性處理沒并且在視頻顯示中能夠完成各車道的路況檢測，同時將檢測結(jié)果直接納入高速公路視頻控制系統(tǒng)中。視頻檢測系統(tǒng)能夠根據(jù)道路特點和車輛的速度、流量、車間距等進行系統(tǒng)檢測，對于各斷面中的總車流量和車型量進行分析，形成以日、周、年為基礎(chǔ)的變量統(tǒng)計圖和檢測參數(shù)圖，使各種交通數(shù)據(jù)能夠得到有效的匯總。針對在交流參數(shù)統(tǒng)計時間內(nèi)各個流量的時間間隔程度進行車道的系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置。

2.3 視頻檢測設(shè)置軟件

這種軟件以一種外掛程式的形式出現(xiàn)，其目的在于提高檢測軟件的工作能力，起到“減負(fù)”的作用。所以這種軟件只能進行多車道的同時檢測和調(diào)整檢測區(qū)域的范圍和個數(shù)。

2.4 視頻檢測系統(tǒng)的性能優(yōu)化重點

要想提高視頻檢測功能的系統(tǒng)優(yōu)化性可以在如下幾個參數(shù)中進行設(shè)定，攝像機所覆蓋的范圍要保證對路面形成全景拍攝，不遺漏死角，在焦距設(shè)定上要保證圖片清晰和連續(xù)性，在攝像機的位置分布上，攝像機的穩(wěn)定性、高度要符合實際要求，不得出現(xiàn)超限的情況。攝像機位置對采集數(shù)據(jù)精度有很大影響線上，所以攝像機的位置要正好對準(zhǔn)車道中間，并且與檢測區(qū)域形成垂直距離，每個車道的臨界點都要保證能夠記錄。

2.5 視頻檢測系統(tǒng)時如何判斷高速公路路況的

檢測系統(tǒng)會根據(jù)高速公路的擁擠性和高速公路的擁擠狀態(tài)對交通量、車速、測量密度等進行判定，當(dāng)交通情況不能滿足實際交通需求時，檢測軟件就會根據(jù)擁擠密度完成擁擠檢測的計算，這不僅可以準(zhǔn)確的確定出交通流量，同時對車輛的速度和車道使用率進行監(jiān)控、車輛的停車和排隊候車是高速公路中常出現(xiàn)的擁堵時間，所以視頻處理器中包含了對視頻信息的檢測和處理，當(dāng)車輛排隊到檢測系統(tǒng)記錄范圍內(nèi)，就會發(fā)出警告信號，這種情況會因視頻數(shù)據(jù)處理，而被車輛檢測系統(tǒng)直徑進行跟蹤，同時這套系統(tǒng)還存在針對路況問題的測算方法，就是以具體時間段內(nèi)，車輛速度對于路段的占有進行輸入，并且能夠分析出異常的變化基礎(chǔ)，通過不同判斷發(fā)生的事件，當(dāng)事件發(fā)生時，軟件中的測算功能就會進行直接計算，同時這種軟件還能對事件發(fā)生的地點和類型等進行更加方便的記錄和查詢，并且通過這些功能，對于監(jiān)控中的各項路段監(jiān)控予以及時反饋。

3 視頻顯示及控制系統(tǒng)

在高速公路的視頻監(jiān)控中可以讓用戶使用一個或多個遠(yuǎn)程設(shè)備，來完成數(shù)據(jù)的采集，也可以隨時將圖像和控制命令進行傳輸，在一般情況下這種遠(yuǎn)程設(shè)備很少被利用，所以在設(shè)計中可以將視頻監(jiān)控系統(tǒng)進行集中性的設(shè)置，并建立視頻檢測站，使操作人員可以對路況信息進行集中檢測和考慮，這就需要在不同路段都能夠及時對異常的交通問題進行處理，并準(zhǔn)確的發(fā)出處理指令。

3.1 視頻顯示及控制系統(tǒng)

視頻控制系統(tǒng)分為三個等級：沿線攝像機、分控分監(jiān)點和監(jiān)控中心。這三個等級的信息都是進行匯總處理的，首先沿線攝像機是利用子系統(tǒng)進行采集的，并且通過主要的信息高速公路來完成如下的信息處理；首先針對交通量、車輛密度、占道率、氣象信息等進行處理，在處理過程中還對車輛發(fā)生的交通事故、物品掉落、設(shè)施損壞等作為主控項目。

以一個50 km范圍的路段為例，場攝像機通過收集和存儲的圖像進行及時分析，但分析完成后對道路的交通和運行狀態(tài)進行判斷，并生產(chǎn)交通和問題診斷方案，同時將信息和異常交通狀況進行發(fā)布和輔助管理并且通知有關(guān)部門采取相應(yīng)的措施。在監(jiān)視工程中視頻的宏觀監(jiān)視功能可以監(jiān)視轄區(qū)內(nèi)所有交通運行的狀態(tài)，并且將監(jiān)視內(nèi)容進行系分工和統(tǒng)計，在平時的記錄過程中對交通數(shù)據(jù)、交通事故、異常事件等進行逐一的處理。當(dāng)某一個路段出現(xiàn)重大交通事故時數(shù)據(jù)管理中心就會對這則信息進行發(fā)布，并通過LED顯示器提前將事故地段的信息進行通知，這使整個路段中的交通信號形成一致性的管理，并且為其它路段的行駛車輛提供最佳的行測路線。

3.2 視頻顯示和控制系統(tǒng)的設(shè)計方案

前段攝像機的分布位置主要以線路、收費廣場等作為主要安裝地點，并且在這些地點通過計算機傳送到多個控制點，再由視頻分配器進行分監(jiān)和矩陣的控制。視頻服務(wù)器要通過硬盤視頻數(shù)字錄像完成視頻中的監(jiān)控劃分，同時在分控狀態(tài)下將路段上的視頻信號進行統(tǒng)一的硬盤錄入，這樣就可以直接完成視頻的分控和處理，使指揮中心能夠任意觀察和監(jiān)控道路圖像。

在分中心通過21英寸的專業(yè)監(jiān)視器一一對應(yīng)的顯示和由視頻控制計算機控制，分控點矩陣可任選一路圖像在大屏幕投影電視上顯示，同時在分控點設(shè)置的硬盤錄像服務(wù)器上多畫面顯示所有圖像，從監(jiān)控分中心視頻矩陣輸出一路圖像傳輸?shù)绞召M站分控中心，再通過視頻服務(wù)器（硬盤錄像機）及廣域網(wǎng)傳輸?shù)焦究偛俊霸诒狙芯空n題的設(shè)計中，由于參考路段（鄭漂高速公路機場段）已設(shè)置視頻數(shù)字時分光傳輸系統(tǒng)（采用北京蛙視VOX-155），而且該系統(tǒng)還有10路視頻冗余，因此只用配置VCC一收一發(fā)計兩塊MPEGZ編解壓縮板，即可實現(xiàn)許昌監(jiān)控分中心廣場圖像向鄭州南分監(jiān)控點的傳輸”編碼板安裝在監(jiān)控中心，解碼板安裝在分控分監(jiān)點。

4 閉路電視系統(tǒng)

閉路電視是高速公路中又一項重要的道路交通監(jiān)控系統(tǒng)，通過閉路電視系統(tǒng)可以根據(jù)監(jiān)控中心的信息圖像和車輛監(jiān)控其對檢測器中的信息進行及時處理，使其判斷交通堵塞的基本情況，并且技術(shù)采取設(shè)施進行控制。閉路電視的攝像機主要在高速公路的主要位置進行設(shè)置，并且通過若干套帶云臺變焦鏡頭的攝像機，來完成無盲點的監(jiān)控。

4.1 閉路電視的系統(tǒng)構(gòu)成

閉路電視和常規(guī)的視頻檢測不同，它一般情況下支持紅外和彩色攝像機，它的主體由編碼器、鏡頭、箱、攝像機立柱，支架、尾纖、所需信號線纜等防護罩，云臺、機視頻傳輸設(shè)備等構(gòu)成，并且通過光纖技術(shù)完成像主機的傳輸。

4.2 閉路電視的系統(tǒng)主要功能endprint

首先它的監(jiān)視定位為針對道路擁擠情況來工作，當(dāng)?shù)缆钒l(fā)生擁堵時，它可以第一時間將堵塞現(xiàn)象傳輸?shù)浇痪块T。同時當(dāng)有駕駛在形式過程中出現(xiàn)特殊的形式異常都會通過閉路電視來完成信息的記錄，以方便交警部門取證。

4.3 閉路電視的設(shè)計方案

閉路電視的外場攝像機和視頻檢測攝像機都是通過多監(jiān)控點的分布來實現(xiàn)監(jiān)控和數(shù)據(jù)的傳輸，這就要求高速公路光纜分布具有很好的統(tǒng)一性，要做到最大承度的做到實用性上的系統(tǒng)兼容，采用獨立敷設(shè)光纜，利用光纜接續(xù)盒兼作光終端盒，用尾纜方式與光端機實現(xiàn)光聯(lián)接。分監(jiān)控點向監(jiān)控中心傳輸圖像用的兩芯光纖利用原通信系統(tǒng)光纜的備用光纖直傳加中繼方式實現(xiàn)傳輸。監(jiān)控中心的控制的20路廣場圖像通過VOX專用數(shù)字視頻時分環(huán)網(wǎng)剩余視頻通道實現(xiàn)，外場圖像和廣場圖像向公司總部的傳輸，通過租用公網(wǎng)數(shù)字化局的ZM專用通道將1～2路圖像通過網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)焦究偛?，?dāng)收費站距監(jiān)控分中心光纖距離長度超過90 km時，可以在中間站設(shè)置光中繼方式增加傳輸距離。

5 結(jié) 語

綜上所述，就目前的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展形式來看，模擬圖像傳輸技術(shù)能夠占有較多的光纖傳輸量，并且它需要多套設(shè)備對信號進行傳輸，在不同信號狀態(tài)下需要進行信號的兼容，這就使畫面質(zhì)量大打折扣，不能滿足高速公路監(jiān)控對圖像的要求，但是通過對數(shù)字技術(shù)的廣泛應(yīng)用，可以將圖像進行數(shù)字化處理，將圖像的容量進行優(yōu)化，這樣不僅提高了傳輸速度，還在很大程度上加大傳輸質(zhì)量，使高速公路的遠(yuǎn)距離圖像監(jiān)控能夠滿足詩句需求。在我國的高速公路遠(yuǎn)程管理中主要依賴監(jiān)控系統(tǒng)，所以提高其技術(shù)含量是十分重要的。

計算機網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用可以將信號、圖像、語音等進行合理的網(wǎng)絡(luò)傳遞，并且網(wǎng)絡(luò)TCP/1P的協(xié)議基礎(chǔ)上進行系統(tǒng)安裝。以實現(xiàn)設(shè)備之間的兼容。就目前發(fā)展來看高速公路的視頻聯(lián)網(wǎng)控制是未來高速公路控制管理發(fā)展的主要方向。通過技術(shù)革新和發(fā)展，新型的公路視頻監(jiān)控系統(tǒng)將得到很大程度的提高，尤其在視頻轉(zhuǎn)化過程中，通過多點監(jiān)控設(shè)置，使互聯(lián)網(wǎng)和局域網(wǎng)能夠從圖文采集、聲音傳輸?shù)确矫嫒胧?，形成一個集數(shù)據(jù)、圖像、聲音多種形式于一體的管理形式使高速公路系統(tǒng)設(shè)計進入一個全新的發(fā)展時期。

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