高速公路聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)傳輸方案分析

曾運(yùn)籌

（貴州高速公路集團(tuán)有限公司 貴州貴陽(yáng) 550000）

高速公路聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)傳輸方案分析

曾運(yùn)籌

（貴州高速公路集團(tuán)有限公司 貴州貴陽(yáng) 550000）

針對(duì)高速公路聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)傳輸?shù)南嚓P(guān)內(nèi)容，研究高速公路聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)傳輸?shù)幕痉桨?，包括確定數(shù)據(jù)傳輸方式、確定視頻聯(lián)網(wǎng)方案等；最后結(jié)合實(shí)際工程案例，分析高速公路聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)傳輸方案的具體應(yīng)用策略，得出明確計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成、確定系統(tǒng)時(shí)鐘同步方式、建立數(shù)據(jù)傳輸通道等結(jié)論。

高速公路；聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控技術(shù)；數(shù)據(jù)傳輸

在高速公路現(xiàn)代化管理中，聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控技術(shù)是高速公路管理系統(tǒng)中的重要組成部分，其管理能力對(duì)高速公路整體管理效果產(chǎn)生重要影響，這就要求相關(guān)單位在未來(lái)工作中，要將聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控技術(shù)作為重點(diǎn)，保證高速公路平穩(wěn)運(yùn)行。一般認(rèn)為，數(shù)據(jù)傳輸是評(píng)價(jià)聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控技術(shù)整體水平的重要標(biāo)準(zhǔn)，數(shù)據(jù)傳輸不僅影響著聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控技術(shù)數(shù)據(jù)的流通，還對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)軟件更新、優(yōu)化等產(chǎn)生重要影響。因此在當(dāng)前工作中，需要進(jìn)一步優(yōu)化高速公路聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)傳輸方案，為強(qiáng)化高速公路綜合管理能力奠定基礎(chǔ)。

1 高速公路聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)傳輸方案關(guān)鍵技術(shù)分析

1.1 數(shù)據(jù)傳輸方式

從當(dāng)前高速公路聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)傳輸方案的研究?jī)?nèi)容來(lái)看，高速公路管理中心與分中心之間的數(shù)據(jù)傳輸主要通過(guò)中間通信軟件來(lái)完成，通過(guò)中間通信軟件實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目之間的數(shù)據(jù)傳遞，并監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)傳輸結(jié)果。在數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中，首先要求高速公路路段分中心能對(duì)自身的監(jiān)控應(yīng)用軟件系統(tǒng)進(jìn)行改造，并根據(jù)與高速公路管理中心之間的數(shù)據(jù)傳輸要求，配置若干臺(tái)專門(mén)的計(jì)算機(jī)，并在相關(guān)計(jì)算機(jī)內(nèi)安裝高速公路管理中心統(tǒng)一下發(fā)的消息中間通信軟件。在該軟件系統(tǒng)建立之后，由分中心收集數(shù)據(jù)，并按照系統(tǒng)軟件統(tǒng)一要求格式將數(shù)據(jù)上傳至管理中心；同時(shí)，管理中心所下發(fā)的管理數(shù)據(jù)、控制指令等也能通過(guò)該軟件及時(shí)的傳送到分中心。

1.2 視頻技術(shù)

1.2.1 視頻傳輸方式

在高速公路聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)傳輸管理中，視頻傳輸往往是其中的重點(diǎn)，因此應(yīng)該得到相關(guān)人員高速重視。以省聯(lián)網(wǎng)中心，各地區(qū)在向省聯(lián)網(wǎng)中心上傳視頻時(shí)，均采用H26壓縮方式；視頻編碼器按H264，DI/CIF雙碼流壓縮，依靠以太網(wǎng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。而省中心在接收分中心上傳的數(shù)據(jù)后，采用視頻解碼器對(duì)DI碼流信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，以模擬信號(hào)的方式讀取相關(guān)數(shù)據(jù)，并將讀取結(jié)果輸出到視頻終端，保證省中心可以獲取分中心所收集的視頻數(shù)據(jù)。1.2.2視頻聯(lián)網(wǎng)方案

為實(shí)現(xiàn)視頻聯(lián)網(wǎng)的方案，路段監(jiān)控分中心需要根據(jù)高速公路路段的實(shí)際情況進(jìn)行矩陣級(jí)聯(lián)與擴(kuò)容，并根據(jù)上級(jí)管理部門(mén)對(duì)視頻數(shù)據(jù)的要求，對(duì)服務(wù)區(qū)、管理區(qū)進(jìn)行相應(yīng)的視頻改造。一般情況下，當(dāng)分中心各類視頻圖像由一臺(tái)矩陣進(jìn)行統(tǒng)一控制后，則該矩陣聯(lián)網(wǎng)預(yù)留端口將會(huì)定期的向預(yù)定端口傳輸不同視頻圖像，并接入省中心的視頻編碼器；對(duì)于分中心已經(jīng)實(shí)現(xiàn)視頻數(shù)據(jù)傳輸或具備其他數(shù)字改造計(jì)劃的項(xiàng)目，在保證數(shù)字視頻能滿足上級(jí)單位對(duì)分辨率的要求后，需要分中心直接將數(shù)字視頻信號(hào)接入監(jiān)控分中心交換機(jī)中，保證數(shù)字視頻傳輸效率。

1.2.3 視頻控制方案

①對(duì)于已經(jīng)具備模擬矩陣的分中心，省中心視頻服務(wù)器需要直接調(diào)動(dòng)編碼器完成對(duì)數(shù)字視頻的操作。②對(duì)于以實(shí)現(xiàn)數(shù)字化視頻上傳的分中心，上級(jí)管理單位可以通過(guò)發(fā)送指令的方式實(shí)時(shí)調(diào)取中心流媒體的視頻流資料。③對(duì)視頻切換的控制指令主要通過(guò)《監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸要求》中的相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行管理，要求由上級(jí)中心發(fā)送到分中心進(jìn)行具體的執(zhí)行與控制，再由計(jì)算機(jī)矩陣控制軟件及時(shí)的切換視頻。

2 高速公路聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)傳輸方案的實(shí)例分析

某省在高速公路聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)監(jiān)控傳輸方案優(yōu)化中，結(jié)合當(dāng)?shù)馗咚俟氛w要求，對(duì)高速公路聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)傳輸方案進(jìn)行了詳細(xì)的設(shè)計(jì)與分析，顯著強(qiáng)化了高速公路綜合管理能力，值得其他地區(qū)借鑒與學(xué)習(xí)。

2.1 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成

該省在高速公路聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)傳輸方案優(yōu)化中，制定了詳細(xì)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)管理方案，具體資料為：

（1）全省的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)共劃分為三個(gè)結(jié)構(gòu)，包括監(jiān)控分中心網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、路監(jiān)控中心網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、省中心網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。

（2）分別對(duì)三個(gè)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)進(jìn)行完善，并采用Etheme局域網(wǎng)進(jìn)行連接。其中，監(jiān)控分中心、路監(jiān)控中心采用100M以太網(wǎng)，而省監(jiān)控中心此采用1000M以太網(wǎng)；而對(duì)于原油結(jié)構(gòu)體系中已經(jīng)存在的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)體系，則維持現(xiàn)狀即可。

（3）由路由器連接路監(jiān)控中心與監(jiān)控分中心，并在通信系統(tǒng)的支撐下，建立了基于全省的2M數(shù)據(jù)通道廣域網(wǎng)，在該廣域網(wǎng)中進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳播與控制。

（4）省監(jiān)控中心與路監(jiān)控中心的連接方式有兩種：①通過(guò)以太網(wǎng)實(shí)現(xiàn)交換機(jī)互聯(lián)，通過(guò)VLAN實(shí)現(xiàn)規(guī)格劃分；②采用路由器連接，在2M數(shù)據(jù)通道廣域網(wǎng)的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。

2.2 系統(tǒng)時(shí)鐘同步方式

在該省的高速公路聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)監(jiān)控傳輸方案中，整個(gè)傳輸方案都以省控制中心的時(shí)間為標(biāo)準(zhǔn)，所屬的各級(jí)單位均按照省時(shí)間校正時(shí)間。時(shí)間校正財(cái)通統(tǒng)一的NTP協(xié)議，在校正過(guò)程中，下屬單位統(tǒng)一上省中心發(fā)送時(shí)間同步請(qǐng)求，在請(qǐng)求認(rèn)可后即可實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘同步。

2.2.1 省中心的時(shí)間同步

需要在省中心監(jiān)控通信設(shè)備上安裝GPS設(shè)備，通過(guò)接收衛(wèi)星發(fā)射的信號(hào)來(lái)確定該設(shè)備當(dāng)前時(shí)間。同時(shí)，在通信工作站安裝NTP服務(wù)軟件（收費(fèi)系統(tǒng)計(jì)算機(jī)設(shè)備安裝NTP客戶端軟件）。在安裝NTP軟件后，該軟件能自動(dòng)判斷同步請(qǐng)求，并在獲取GPS設(shè)備所反饋的基準(zhǔn)時(shí)間后，及時(shí)刷新相關(guān)設(shè)備的時(shí)間。

2.2.2 各監(jiān)控中心的時(shí)間同步

在省中心相關(guān)設(shè)備的基礎(chǔ)上，要求各路監(jiān)控中心能在通信工作站上安裝NTP軟件及其服務(wù)軟件。在軟件安裝后，系統(tǒng)能按照預(yù)設(shè)參數(shù)實(shí)時(shí)的向省中心提出服務(wù)請(qǐng)求，并根據(jù)所交換產(chǎn)生的信息，調(diào)整時(shí)間內(nèi)容。

2.3 監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)傳輸方法

2.3.1 硬件設(shè)備支撐

該省的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)傳輸?shù)挠布O(shè)備參數(shù)如表1所示。

表1 某省監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)傳輸硬件設(shè)備最低參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)

2.3.2 路監(jiān)控軟件升級(jí)

（1）為保證全省監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)采集的一致性，省監(jiān)控中心向全省范圍內(nèi)下放標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)格式，各地區(qū)按照該格式進(jìn)行相應(yīng)的完善。在此基礎(chǔ)上，監(jiān)控分中心、路監(jiān)控中心將相關(guān)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為特定的格式，并通過(guò)相應(yīng)軟件進(jìn)行上傳。

（2）路監(jiān)控軟件在升級(jí)后，能快速獲取省中心的控制指令表，并在該基礎(chǔ)上與原有路監(jiān)控軟件實(shí)現(xiàn)聯(lián)動(dòng)。同時(shí)，需要在控制設(shè)備上設(shè)置聲光報(bào)警系統(tǒng)，要求值班人員能夠在第一時(shí)間內(nèi)接收指令；而值班人員在按照指令完成操作后，輸入反饋信息，并將其儲(chǔ)存在指令表中。

2.4 建立數(shù)據(jù)傳輸通道

（1）每條路監(jiān)控中心依靠2M通道實(shí)現(xiàn)與省中心的連接，而對(duì)于二區(qū)、三區(qū)的高速公路監(jiān)控中心，需要借助2M通道與相鄰路段監(jiān)控中心的連接，保證信息的時(shí)效性。不同路監(jiān)控中心重視路收費(fèi)中心以太網(wǎng)交換機(jī)與路監(jiān)控中心的以太網(wǎng)相連接。

（2）路監(jiān)控中心與省監(jiān)控中心的傳輸機(jī)制十分明確：需要在路監(jiān)控中心建立100M局域網(wǎng)，通過(guò)以太網(wǎng)交換機(jī)，在以太網(wǎng)交換機(jī)的基礎(chǔ)上與以太網(wǎng)交換機(jī)相連接。

（3）對(duì)于一個(gè)區(qū)域內(nèi)的其他通道，其數(shù)據(jù)傳輸通道也具有鮮明的特征。在路監(jiān)控中心建立100M局域網(wǎng)，設(shè)置以太網(wǎng)交換機(jī)，并實(shí)現(xiàn)與省監(jiān)控中心的連接。其中，以太網(wǎng)交換機(jī)需要單獨(dú)預(yù)留一個(gè)接口，確保其能于路由器相連接；采用10/100MRJ45接口，采用超五類非屏蔽雙絞線連接方法。路由器至少具有兩個(gè)接口，用來(lái)連接局域網(wǎng)與廣域網(wǎng)。

3 結(jié)束語(yǔ)

主要分析了高速公路聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)傳輸方案的相關(guān)內(nèi)容，并結(jié)合實(shí)際案例，對(duì)高速公路聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)傳輸方案優(yōu)化的具體內(nèi)容進(jìn)行分析?？傮w而言，在聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)方案優(yōu)化過(guò)程中，需要根據(jù)當(dāng)?shù)馗咚俟芾淼木唧w要求進(jìn)行優(yōu)化，并在掌握系統(tǒng)建設(shè)方向的基礎(chǔ)上不斷完善設(shè)計(jì)內(nèi)容，保證高速公路聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)傳輸方案能滿足高速公路管理要求，為加快高速公路管理建設(shè)奠定基礎(chǔ)。

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[3]程根源.二維條碼枝術(shù)在高速公路交通機(jī)電工程中的應(yīng)用——唐港高速公路基于二維條碼封閉式收費(fèi)監(jiān)控系統(tǒng)[J].安徽建筑，2011（03）：67～70.

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