高速公路高清視頻監(jiān)控技術(shù)探討

羅起潮

摘要：文章分析了高速公路視頻監(jiān)控技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，探討了該技術(shù)設(shè)計(jì)與應(yīng)用方法，并結(jié)合實(shí)例闡述了該技術(shù)的具體應(yīng)用情況，以期為加強(qiáng)我國(guó)高速公路視頻監(jiān)控管理提供參考。

關(guān)鍵詞：高速公路;高清視頻;監(jiān)控技術(shù)

This article analyzes the advantages of expressway video surveillance technology，discusses the design and application methods of this technology，and describes the specific application situation of this technology in combination with actual examples，hoping to provide the reference for strengthening the expressway video surveillance management in China.

Expressway;HD video;Surveillance technology

0 引言

近年來(lái)，我國(guó)高速公路視頻監(jiān)控技術(shù)有了很大進(jìn)步，為高速公路的安全通行以及規(guī)范化管理提供了重要保障。視頻監(jiān)控一直是社會(huì)關(guān)注的焦點(diǎn)，尤其是高速公路的視頻監(jiān)控更是人們熱議不斷的話題。現(xiàn)階段，我國(guó)高速公路視頻監(jiān)控已基本完成了從“看得見(jiàn)”到“看得清”的蛻變，高清視頻監(jiān)控技術(shù)呈現(xiàn)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、集成化、智能化發(fā)展，促進(jìn)了高速公路交通監(jiān)管水平的不斷提升。

1 高速公路視頻監(jiān)控技術(shù)概述

如今，視頻監(jiān)控在人們?nèi)粘Ｉ畹母鱾€(gè)領(lǐng)域隨處可見(jiàn)，對(duì)于人們的安全起到了重要的保障作用。高速公路視頻監(jiān)控技術(shù)經(jīng)歷了從模擬視頻監(jiān)控到數(shù)字化遠(yuǎn)程監(jiān)控的發(fā)展過(guò)程。在20世紀(jì)90年代之前，高速公路視頻監(jiān)控技術(shù)主要還是采用閉路電視系統(tǒng)，其監(jiān)控速率慢，畫(huà)面模糊，范圍窄，存儲(chǔ)和檢索效率較低，并且不具有較強(qiáng)的可擴(kuò)展性。隨著信息技術(shù)和數(shù)字化技術(shù)的快速發(fā)展，以電腦控制為核心的多媒體視頻監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生，通過(guò)設(shè)計(jì)視頻控制軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)高速公路監(jiān)控圖像的信息處理，在存儲(chǔ)檢索以及綜合分析能力上有了很大改進(jìn)。而網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、視頻壓縮技術(shù)以及遠(yuǎn)程智能控制技術(shù)的快速發(fā)展，使得高速公路視頻監(jiān)控技術(shù)邁入了遠(yuǎn)程控制時(shí)代，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)視頻信息的遠(yuǎn)程采集、傳輸、檢索和存儲(chǔ)。當(dāng)前，我國(guó)高速公路視頻監(jiān)控技術(shù)基本具備了對(duì)車輛行駛狀態(tài)以及交通路況的自動(dòng)檢測(cè)與動(dòng)態(tài)識(shí)別功能，一旦發(fā)現(xiàn)交通事件能夠自動(dòng)識(shí)別并報(bào)警。此外，視頻監(jiān)控系統(tǒng)所收集的圖像更加高清、完整和穩(wěn)定，為加強(qiáng)高速公路交通管理提供了技術(shù)支撐。

2 高速公路高清視頻監(jiān)控技術(shù)的優(yōu)勢(shì)

2.1 傳統(tǒng)監(jiān)控技術(shù)的弊端

傳統(tǒng)的高速公路視頻監(jiān)控技術(shù)雖然能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)高速公路交通的實(shí)時(shí)監(jiān)控，但監(jiān)控圖像的傳輸效率慢、圖像不清晰，不能動(dòng)態(tài)識(shí)別車輛信息以及行程狀態(tài)，也不具備自動(dòng)報(bào)警功能，并且在實(shí)際監(jiān)控過(guò)程中很容易受到外界因素的干擾，信號(hào)質(zhì)量堪憂。再者，傳統(tǒng)監(jiān)控技術(shù)所耗費(fèi)的資源多，需要鋪設(shè)導(dǎo)線、安裝磁盤(pán)，工程周期長(zhǎng)，成本投入較大。此外，傳統(tǒng)監(jiān)控技術(shù)不具備實(shí)時(shí)可調(diào)功能，在一定程度上抑制了交通管理效率的提高。

2.2 高清視頻監(jiān)控技術(shù)的特點(diǎn)

高清視頻監(jiān)控技術(shù)主要包括三大特點(diǎn)：（1）實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程化控制，在圖像采集、傳輸、處理和分析方面沒(méi)有距離限制，并且信息采集、傳輸和接收的穩(wěn)定性很高;（2）實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化信息壓縮存儲(chǔ)，操作方便，節(jié)約資源;（3）實(shí)現(xiàn)了對(duì)交通參數(shù)的自動(dòng)檢測(cè)、動(dòng)態(tài)識(shí)別和科學(xué)記錄，還能夠?qū)煌▍?shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)檢索和調(diào)取，具有很強(qiáng)的可擴(kuò)展性。

2.3 高清視頻監(jiān)控技術(shù)的優(yōu)勢(shì)與前景

與傳統(tǒng)視頻監(jiān)控技術(shù)相比，高清視頻監(jiān)控技術(shù)的優(yōu)勢(shì)十分明顯：（1）畫(huà)面非常清晰。高清視頻監(jiān)控多數(shù)都采用嵌入式一體機(jī)，安裝了先進(jìn)的傳感器芯片，能夠?qū)崿F(xiàn)1 080P以上的畫(huà)面拍攝效果，并且還能對(duì)高速公路路況和行車狀態(tài)進(jìn)行動(dòng)態(tài)記錄，穩(wěn)定性較高。（2）監(jiān)控范圍更廣。相比以往的標(biāo)清監(jiān)控而言，高清視頻監(jiān)控畫(huà)面的范圍更廣，能夠?qū)崿F(xiàn)較大區(qū)域監(jiān)控的功能。（3）遠(yuǎn)程化控制。高清視頻監(jiān)控改變了以往的閉路監(jiān)控方式，采用網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，只需要通過(guò)專網(wǎng)監(jiān)控平臺(tái)就能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)各個(gè)監(jiān)控子站的遠(yuǎn)程控制，實(shí)時(shí)采集監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，對(duì)監(jiān)控信息進(jìn)行統(tǒng)一管理。（4）可擴(kuò)展性強(qiáng)。傳統(tǒng)監(jiān)控系統(tǒng)的靈活性差，而高清視頻監(jiān)控技術(shù)采用視頻壓縮與數(shù)字化存儲(chǔ)技術(shù)，集多種功能于一體，能夠及時(shí)進(jìn)行更新和升級(jí)。

目前，我國(guó)高速公路視頻監(jiān)控技術(shù)仍然在朝著數(shù)字化、智能化與集成化的方向發(fā)展，在數(shù)字化與集成化方面取得了很大成效，在智能化方面還有很大的發(fā)展空間。另外在關(guān)于視頻圖像的自動(dòng)甄別以及海量信息的自動(dòng)分析方面還有待進(jìn)一步改進(jìn)和升級(jí)，與此同時(shí)，實(shí)現(xiàn)高清視頻監(jiān)控技術(shù)與其他系統(tǒng)的無(wú)縫結(jié)合，推進(jìn)高速交通管理的現(xiàn)代化發(fā)展，也將是今后需要持續(xù)努力的方向。

3 高速公路高清視頻監(jiān)控技術(shù)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

3.1 高速公路高清視頻監(jiān)控技術(shù)的設(shè)計(jì)思路

高速公路高清視頻監(jiān)控技術(shù)一般包括前端圖像采集、中端信息傳輸以及后端視頻監(jiān)控三個(gè)環(huán)節(jié)。（1）安裝前端圖像采集設(shè)備。高清視頻監(jiān)控技術(shù)必然需要采用高清攝像機(jī)，這也是實(shí)現(xiàn)高清視頻監(jiān)控所需的基本硬件之一。為了實(shí)現(xiàn)高清監(jiān)控的目的，就必須引入先進(jìn)的攝像設(shè)備，應(yīng)至少達(dá)到1 080P攝像標(biāo)準(zhǔn)。前端安裝的攝像機(jī)必須滿足高分辨率、高清晰度以及色彩感豐富等條件?，F(xiàn)階段，我國(guó)高速公路所采用的高清攝像機(jī)主要有HD-SDI高清轉(zhuǎn)碼攝像機(jī)和微型高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)兩種類型。高清攝像機(jī)的作用主要是采集圖像，并且將采集到的高清圖像存儲(chǔ)起來(lái)再對(duì)外傳送。當(dāng)然，高速公路上所安裝的高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)還會(huì)配備一定的圖像信息壓縮設(shè)備來(lái)對(duì)采集到的海量信息進(jìn)行壓縮處理，以便于存儲(chǔ)和對(duì)外傳送。（2）安裝中端信息傳輸設(shè)備。當(dāng)高清攝像機(jī)采集到高清圖像并經(jīng)過(guò)壓縮處理后，就需要通過(guò)中端視頻信息傳輸設(shè)備對(duì)外傳送到后端的視頻監(jiān)控中心。目前，中端高清視頻信息傳輸設(shè)備的類型也比較多，主流的是網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)通過(guò)網(wǎng)線傳輸，還有同軸高清是通過(guò)視頻線傳輸。有的中端視頻信息傳輸設(shè)備還采用了擴(kuò)頻技術(shù)、數(shù)字壓縮編碼技術(shù)以及數(shù)字加密技術(shù)，具有很強(qiáng)的穩(wěn)定性和抗干擾性。一般來(lái)講，采用HD-SDI高清攝像機(jī)屬于數(shù)字分量串行接口，是非壓縮的視頻傳輸標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)于數(shù)據(jù)傳輸寬帶要求較大，投資成本也比較高。（3）安裝后端視頻監(jiān)控器。后端高清視頻監(jiān)控器是整個(gè)高速公路段高清視頻監(jiān)控的核心，前端的高清攝像機(jī)相當(dāng)于“眼睛”，后端的高清視頻監(jiān)控中心則屬于“大腦”。在后端高清視頻監(jiān)控器上可以實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)交通信息的實(shí)時(shí)監(jiān)控，并且與網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控中心平臺(tái)相結(jié)合，組成高效統(tǒng)一的高速公路高清視頻監(jiān)控管理系統(tǒng)。

3.2 高速公路高清視頻監(jiān)控技術(shù)的應(yīng)用方式

高速公路高清視頻監(jiān)控主要運(yùn)用于運(yùn)行車輛的違規(guī)檢測(cè)與交通事故現(xiàn)場(chǎng)處理。目前，我國(guó)高速公路根據(jù)長(zhǎng)度要求，會(huì)設(shè)置相應(yīng)的攝像點(diǎn)，詳細(xì)記錄相關(guān)車輛的行駛狀態(tài)，并自動(dòng)將識(shí)別到的信息上報(bào)處理。與此同時(shí)，對(duì)于互通及事故多發(fā)地段都需要設(shè)置攝像點(diǎn)?，F(xiàn)階段，我國(guó)高速公路多采用路側(cè)安裝10～12 m的高桿來(lái)布置一體化的高清攝像機(jī)，對(duì)于通行的車流量、速度、車道占用率、車牌號(hào)碼等參數(shù)進(jìn)行詳細(xì)拍攝，確保拍攝視野不沖突，畫(huà)面更加清晰。對(duì)于服務(wù)區(qū)和站所一般采用全景式或槍球聯(lián)動(dòng)的高清網(wǎng)絡(luò)智能攝像機(jī)進(jìn)行全景拍攝，并能及時(shí)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，符合安保管理要求。對(duì)于高速公路隧道段，一般都需要安裝高清攝像機(jī)，短隧道可以在洞口處裝設(shè)高清攝像機(jī)，對(duì)即將進(jìn)入隧道車輛的車速以及行駛狀態(tài)進(jìn)行抓拍，長(zhǎng)隧道可以在洞內(nèi)按照一定間距標(biāo)準(zhǔn)裝設(shè)高清攝像機(jī)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)隧道煙霧、行人穿越、隨意停車、超速等信息。此外，一體化的高清攝像機(jī)都安裝有視頻事件檢測(cè)系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)各類交通異常事件的智能檢測(cè)報(bào)警。

4 A高速公路高清視頻監(jiān)控技術(shù)案例分析

本文以A高速公路段高清視頻監(jiān)控技術(shù)的運(yùn)用為例進(jìn)行具體的分析和探討。A高速公路段的高清視頻監(jiān)控系統(tǒng)主要包括1個(gè)片區(qū)監(jiān)控中心以及若干個(gè)隧道、收費(fèi)站和路段區(qū)段。所以，A高速公路高清視頻監(jiān)控可以分為隧道監(jiān)控、路段監(jiān)控以及收費(fèi)站監(jiān)控。其中，路段監(jiān)控為主線監(jiān)控，攝像機(jī)主要分布在長(zhǎng)下坡、互通、特大橋、服務(wù)區(qū)以及區(qū)域測(cè)試等監(jiān)控點(diǎn);隧道監(jiān)控主要分布在短隧道的洞口處與長(zhǎng)隧道的洞內(nèi);收費(fèi)站監(jiān)控主要分布在收費(fèi)廣場(chǎng)、收費(fèi)亭和收費(fèi)車道。出于對(duì)成本的考慮，A高速公路在具體裝設(shè)高清攝像機(jī)方面有所不同，對(duì)于收費(fèi)車道、服務(wù)區(qū)以及隧道內(nèi)的一些固定區(qū)域的監(jiān)控采用的是720P高清攝像機(jī)，基本上能夠滿足監(jiān)控標(biāo)準(zhǔn)，節(jié)約了投資成本。而在收費(fèi)廣場(chǎng)、主要路段、隧道洞口以及事故多發(fā)路段則采用1 080P標(biāo)準(zhǔn)的高清攝像機(jī)，確保視頻監(jiān)控的畫(huà)面質(zhì)量，能夠更加清晰準(zhǔn)確地識(shí)別車輛信息和檢測(cè)交通事件。在前端高清攝像機(jī)類型的選擇上，A高速公路全部采用的是高清數(shù)字壓縮一體化的網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)，每個(gè)攝像機(jī)都有固定的IP地址，實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控。在終端信息傳輸上，將采集到的信息先進(jìn)行壓縮處理，然后再通過(guò)TCP/IP網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)浇K端，所以，A高速公路中端信息傳輸對(duì)網(wǎng)絡(luò)速率要求較高，需要設(shè)置同步數(shù)字體系或者建立單獨(dú)的視頻傳輸網(wǎng)絡(luò)。在高清顯示設(shè)備接口類型上，A高速公路選用的是HDMI接口，保證了信息傳輸?shù)乃俣?，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)多種信號(hào)的接收，還保證了遠(yuǎn)距離的傳輸。在具體的視頻信息存儲(chǔ)方面，A高速公路采用了分級(jí)存儲(chǔ)管理的辦法。對(duì)于隧道視頻存儲(chǔ)管理設(shè)置有專門(mén)的視頻監(jiān)控值守點(diǎn)，并且配置有專用監(jiān)視器，能夠?qū)ΡO(jiān)控視頻進(jìn)行切換、分割、合并、回放、調(diào)用等，實(shí)現(xiàn)了對(duì)隧道洞口以及內(nèi)部的交通狀況與車輛行駛狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。對(duì)于收費(fèi)站和路段的視頻，將其直接傳輸?shù)较鄳?yīng)的收費(fèi)站監(jiān)控室，可實(shí)現(xiàn)對(duì)相應(yīng)路段的高清視頻信息的綜合處理。A高速公路片區(qū)監(jiān)管中心能夠通過(guò)網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)，對(duì)隧道、收費(fèi)站等存儲(chǔ)的視頻信息進(jìn)行實(shí)時(shí)查看、回放、調(diào)用，實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)片區(qū)內(nèi)高清視頻的管理和控制。

5 結(jié)語(yǔ)

高清視頻監(jiān)控技術(shù)的優(yōu)勢(shì)明顯，改變了以往視頻監(jiān)控存在的問(wèn)題，基本能夠滿足高速公路的運(yùn)營(yíng)要求。當(dāng)然，我國(guó)高速公路高清視頻監(jiān)控技術(shù)還有很大的發(fā)展空間，在對(duì)資源的整合利用以及成本控制方面還需要繼續(xù)努力。與此同時(shí)，在應(yīng)用實(shí)踐中，高速公路高清視頻監(jiān)控技術(shù)還需要結(jié)合具體情況，根據(jù)本片區(qū)高速路段狀況選擇合理的攝像點(diǎn)以及視頻標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)優(yōu)化視頻信息傳輸方案，做好視頻信息的存儲(chǔ)工作，不斷提高高清視頻監(jiān)控技術(shù)的應(yīng)用效率。

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