高速公路
一、方案概述
 
高速公路监控系统是通过沿线的外场设施(各类检测、显示等装置)及时、准确、完整地收集并预告前方道路的各类信息,如交通量、事故、路况等,道路使用者通过监控中心的监控(显示)设备直观地了解交通运行状况。在发生交通异常时,能及时确定事故或受阻区域,并实时发布相应的引导和救援信息。
 
二、系统结构
 
    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,掌握高速公路交通状况,及时发现交通阻塞路段、违章车辆,及时给予引导,保证高速公路的安全通畅,目前高速公路中对视频信号的监控和管理自下而上可分为以下几层:
 
    (1)收费站:各收费站需要对本地的视频信号进行监控。各收费站所辖的摄像机信号全部引入本地视频监控系统,收费站对本地所有图像进行监控管理。
 
    (2)监控分中心:一条高速公路通常设置几个路段监控分中心,分别对某一路段进行监控和管理。各收费站图像根据路段监控分中心要求选择几路上传,路段监控分中心对路段中各收费站上传的图像进行统一监控和管理
 
    (3)监控中心:多条高速公路的统一管理通常根据地域划分为若干个片区来进行。一个片区对某一区域内相临或相连的几条高速公路进行统一的监控和管理。这几条高速公路的监控分中心根据片区监控中心的要求上传图像,片区监控中心对各路段监控分中心上传的图像进行统一的监控和管理。
 
    (4)省监控中心:各省高速公路管理局需要对省内所有的高速公路进行统一的监控、管理和调度。各片区监控中心自己所辖区域内的视频信号选择上传到省中心,由省中心统一监控和管理。省中心、监控中心、监控分中心之间采用联网分级控制。控制信号采用逐级转发的形式转发到需要控制的设备。
三、系统方案
 
    在高速公路监控系统的构成上,无论是道路监控系统,还是收费站监控系统,基本上可划分为前端摄像机、传输链路、监控室控制/显示设备三大部分。
 
    前端摄像机可以划分为监控系统用的道路沿线摄像机、隧道洞口的摄像机、隧道洞内摄像机和收费系统用的收费亭摄像机、收费车道摄像机、收费广场摄像机。根据前端摄像机性能特点的不同又可分为遥控式摄像机、固定式摄像机。遥控式摄像机包括道路沿线摄像机、隧道洞口摄像机、收费广场摄像机,固定式摄像机包括隧道洞内摄像机、收费亭摄像机,收费车道摄像机。
 
     在传输链路的选择上,主要是以点对点的方式进行传输,具体的传输介质根据传输距离的远近依次选择单模光纤、多模光纤或同轴电缆。在选用光缆后,还需选择与之相匹配的光端机。
 
     监控室控制设备包括视频控制矩阵监视器、时滞录像机。另外,根据具体的使用需求,还可增加投影设备、视频分配器,多画面分割器等。
 
     前端摄像机与收费站管理所,以及收费站管理所至高速公路监控分中心采用光端机传输图像方式。原因是沿路的光纤光源充足,并且对干道交通状况视频要求图像质量高和实时性好,尤其违章车辆的图像抓拍更是如此,如果压缩图像通过网络传输很难达到要求。收费亭摄像机与收费站管理所距离比较近,可以使用同轴电缆或者多模光湍机传输。有些光端机还可实现对车道和收费亭视频、声音同步监控。对远距离的立交、高速干道图像使用单模光端机,目前最大传输距离达120公里。
 
    各收费站管理所图像上传至高速公路监控分中心可以使用点对点的光端机或者数字节点光端机,把收费站管理所的矩阵输出选择几路图像上传至高速公路监控中心。通过监控分中心矩阵联网控制能监控高速公路各收费站及沿路的所有图像。
 
    省监控中心一般设在城市里,并且与各高速公路距离都比较远,图像及所有数据传输只能利用有限的光纤。考虑传输视频数量比较多,可以充分利用高速公路本身SDH网络的优势,把图像压缩通过网络传输成为不错的选择。
 
    视频监视系统实现省监控中心与下级的各高速公路监控分中心、收费站管理所多级联网控制。联网控制方式有硬件联网和软件联网方式两种,软件联网是通过各管理监控中心计算机联网,由计算机软件操作管理矩阵主机来达到联网控制要求。这种方式比较容易兼容各厂家的矩阵,不过受软件和计算机的影响,稳定性比较差,控制不灵活,并且成本比硬件联网高。
 
    目前大部分应用级联矩阵主机系统,根据不同的联网方式可分为两个系列:一是串口接口级联方式(包括RS232、RS485);二是以太网接口联网方式。前者的联网方式系统能满足比较小的二级联网系统,但扩容不方便。当联网矩阵系统比较多,使用串口(RS232/RS485)联网就显得力不从心了。首先串口联网布线繁琐,必须把联网的矩阵主机都独立铺设通信线;其次是由于使用串口联网,通信口波特率比较低,当系统需要控制图像多,响应报警信号也多时,串口联网方式就不能满足要求,或者根本就不能上传报警信号。
 
    以太网联网通信方式是当今最流行和最普及的通信方式,通过以太网联网矩阵主机来实现全省高速公路监控联网,能充分利用已有的资源,降低联网成本,系统稳定性也比软件联网有很大提高。
 
    刚开始实施监控系统时,视频监视主要是以各条高速公路为单位相对独立进行,此时的视频监视系统的联网仅是局限于监控中心—监控分中心、或是收费(分)中心—收费站之间的联接。不论在哪一级的监控室内,都可将其所获得的视频信号进行实时的显示、对全部或部分输入视频信号的存储,根据需要对某一区段的存储信息进行回放/稽查/取证。
 
    视频图像传输方案
 
    1.模拟视频传输:模拟视频传输是传统的传输方案。对于视频传输距离在三、四百米以内的情况,一般都采用同轴电缆作为传输介质直接传输;大于这个距离时,模拟视频传输将以光纤作为传输介质,因为光纤带宽大,光信号抗干扰能力强。在光纤方案中又可分为点对点方式和多节点方式。
 
    2.数字视频传输:非压缩数字视频传输方式也是以光纤的带宽资源为保证,将模拟信号通过模数转换设备变成数字视频信号,由光纤进行传输,在目的地再经数模转换还原成模拟视频信号。在此过程中,丰富的带宽资源允许一路或多路的视频图像不经压缩就进行远距离传输,图像质量可得到保障。
 
视频联网控制方案
 
   1.矩阵控制方式:矩阵控制方式作为传统的CCTV控制模式,因其可实现从系统配置、用户编程、视频切换、遥控摄像机控制,报警联运等强大的管理功能,在闭路电视监控系统中得到广泛的应用。另外,矩阵还配有网络接口或串行接口以便实现与PC机的连接,由PC机及配套的图形管理软件等完成部分控制、图像管理功能。
 
   2.PC机控制方式:在电子计算机技术飞速发展的时代,市场上也出现了不少以PC机为基础的闭路电视控制设备,它主要通过软件设计实现视频切换、矩阵控制、报警联动等一系列的控制功能。另外,随着互联网的逐步建设,为实现网上视频浏览、控制功能的视频Web服务器也就孕育而生。
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