本文主要對高速公路視頻監(jiān)控系統(tǒng)的組織架構(gòu)進行了介紹，重點分析了高速公路視頻監(jiān)控系統(tǒng)的進程，以及在此進程中系統(tǒng)從功能到設備以及系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上的變化。

　　我國高速公路在發(fā)展時間上雖然起步晚，但在不到20年的時間里，我國的高速公路無論是在總里程還是道路質(zhì)量方面都取得了令世界矚目的成就。

　　高速公路視頻監(jiān)控系統(tǒng)在不斷的發(fā)展中形成了特有的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能需求。其作為高速公路機電工程(主要為收費系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)、通信系統(tǒng))中的一部分，在高速公路運營管理中發(fā)揮著重要的作用。它通過設置在高速公路全線范圍內(nèi)的信息采集設備采集交通流量、路面狀況等信息，經(jīng)過處理判斷后，形成交通控制預案，對高速公路的交通進行控制和疏導，確保道路行車安全并及時處理道路緊急事件，其建設水平也代表了一條高速公路的服務水平。

　　高速公路視頻監(jiān)控系統(tǒng)組成架構(gòu)

　　高速公路視頻監(jiān)控系統(tǒng)從地理位置上進行劃分，主要分為三個部分：收費站監(jiān)控系統(tǒng)、路段監(jiān)控系統(tǒng)、隧道和特大橋監(jiān)控系統(tǒng)。

　　而按照功能劃分，其主要由前端攝像設備、傳輸設備、主控設備以及后端設備四部分組成。前端設備主要是各類攝像機圖像采集;傳輸設備主要肩負著將視頻信號輸送至主控設備的任務，其中光傳輸技術(shù)的應用，在提高傳輸速度和效率的同時，保證了高品質(zhì)的視頻信號質(zhì)量;主控設備是整個視頻監(jiān)控系統(tǒng)的核心，起到指揮和調(diào)度等功能;后端設備主要為視頻分配設備、視頻存儲設備以及視頻顯示終端設備。

　　從系統(tǒng)功能上進行劃分，高速公路監(jiān)控系統(tǒng)可分為多個監(jiān)控子系統(tǒng)，如視頻監(jiān)控子系統(tǒng)(CCTV)、車輛檢測子系統(tǒng)、路面狀態(tài)及氣象檢測子系統(tǒng)、信息發(fā)布子系統(tǒng)、樓宇監(jiān)控子系統(tǒng)、電力監(jiān)控子系統(tǒng)、火災報警子系統(tǒng)、隧道環(huán)境檢測子系統(tǒng)等等。毫無疑問，視頻監(jiān)控子系統(tǒng)以其直觀、實時、功能可擴展等特性，占有不可替代的地位。

　　高速公路視頻監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)展階段

　　在視頻監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展同時，高速公路視頻監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展也經(jīng)歷了三個時代。我們將重點講述高速公路視頻監(jiān)控系統(tǒng)在三個時代從系統(tǒng)功能到設備更新以及系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上的變化。[nextpage]

　　模擬時代

　　模擬監(jiān)控時代視頻圖像以模擬方式采用同軸電纜進行傳輸，并由控制主機進行模擬處理。視頻監(jiān)控系統(tǒng)中應用的所有設備，從圖像采集、視頻傳輸、視頻分配和視頻控制以及視頻圖像的存儲，均為模擬設備。

　　由于構(gòu)成系統(tǒng)的設備功能單一，導致模擬視頻監(jiān)控系統(tǒng)需要連很多的連線，用于視頻傳輸、視頻分配、視頻控制和視頻存儲。系統(tǒng)的擴容就意味著增加更多的設備，更多的線纜，甚至更多的機房空間。模擬信號在后端的處理和管理也存在諸多弊端，面臨實時查詢、跨部門實時信息共享等復雜需求時，模擬視頻監(jiān)控數(shù)據(jù)處理的低效之弊端更是暴露無遺。

　　半數(shù)字時代

　　半數(shù)字時代又可以稱為數(shù)字-模擬時代，也就是說在視頻監(jiān)控系統(tǒng)的架構(gòu)中，采用同軸電纜進行傳輸由多媒體控制主機或硬盤錄像主機(DVR)進行數(shù)字處理與存儲。半數(shù)字時代的高速公路視頻監(jiān)控系統(tǒng)經(jīng)歷了兩個階段：基于E1/2M網(wǎng)絡的視頻監(jiān)控系統(tǒng)和基于以太網(wǎng)絡的視頻監(jiān)控系統(tǒng)。

　　與模擬時代相比，半數(shù)字時代由于光傳輸技術(shù)和視頻編解碼設備的應用，遠距離的視頻信號傳輸?shù)靡詫崿F(xiàn)。使得整個系統(tǒng)變得龐大，并且在系統(tǒng)內(nèi)實現(xiàn)了組織層次，如收費站級別、分中心級別、中心級別之間可以進行級聯(lián)控制、聯(lián)網(wǎng)調(diào)用、查詢。數(shù)字技術(shù)(數(shù)字硬盤錄像機)的應用，可以對系統(tǒng)內(nèi)所有視頻信號進行存儲、查詢。數(shù)字技術(shù)和網(wǎng)絡技術(shù)的融合應用，使得系統(tǒng)在整體功能擴展的同時，監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)具有了一定的靈活性和設計空間。

　　半數(shù)字時代的貢獻之一是在計算機網(wǎng)絡平臺上設計出完全可以取代視頻控制矩陣的視頻管理軟件，視頻管理軟件可以通過協(xié)議兼容，對下一層的視頻控制矩陣進行操作，控制矩陣的視頻輸出，通過有限的視頻編解碼器查看所有的接入圖像;缺點是同時可以觀看到的視頻圖像受到視頻編碼器數(shù)量的限制。

　　我們要特別注意這一時代的變化，因為它不僅起著承上啟下的橋梁作用，更重要的是為全數(shù)字視頻監(jiān)控網(wǎng)絡的架構(gòu)提供了清晰的思路。[nextpage]

　　全數(shù)字時代

　　全數(shù)字視頻監(jiān)控網(wǎng)絡是以視頻編碼器和數(shù)字視頻傳輸設備為核心，前端采用模擬攝像機，通過視頻編碼器，將模擬視頻經(jīng)過數(shù)字化、壓縮、打包等過程變成基于網(wǎng)絡協(xié)議的視頻流或采用一體化的網(wǎng)絡攝像機，在視頻監(jiān)控的前端完成網(wǎng)絡化、數(shù)字化，視頻流通過網(wǎng)絡進行傳輸(如圖1)。視頻的用戶可利用軟件進行解碼，在計算機網(wǎng)絡上進行顯示和處理，也可通過硬件解碼，解出模擬視頻信號輸出到監(jiān)視器，利用鍵盤進行控制，利用分布在網(wǎng)絡上的服務器或其他類型的網(wǎng)絡存儲設備根據(jù)需要進行視頻存儲;利用視頻管理軟件完全取代視頻控制矩陣。由于扁平化的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)，任何授權(quán)的用戶都可根據(jù)權(quán)限進行視頻監(jiān)控、調(diào)用以及查看錄像。

　　這個系統(tǒng)的最大特點是將分層的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)變成扁平的硬件管理平臺。高速公路視頻監(jiān)控系統(tǒng)中，全數(shù)字化以前的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)基本上分為三層，收費站-監(jiān)控分中心-監(jiān)控中心，系統(tǒng)只能夠由高級別到低級別實現(xiàn)單向的視頻控制。為了節(jié)約硬件投資，收費站的視頻圖像將不會全部通過視頻編解碼器傳輸至監(jiān)控分中心和監(jiān)控中心，只能通過矩陣級聯(lián)的方式實現(xiàn)有限的視頻觀看，并不能滿足全部視頻圖像實時觀看的要求。而全數(shù)字化視頻監(jiān)控徹底打破了收費站-監(jiān)控分中心-監(jiān)控中心的分層壁壘。全數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)架構(gòu)在以太網(wǎng)的傳輸平臺上，設備之間實現(xiàn)了互聯(lián)，在系統(tǒng)內(nèi)任一網(wǎng)絡接口都可以訪問全部視頻網(wǎng)絡，在權(quán)限允許的范圍內(nèi)進行操作。[nextpage]

　　高速公路視頻監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)展趨勢

　　高速公路機電項目機電系統(tǒng)的完善，對視頻監(jiān)控系統(tǒng)提出了更高的要求。首先，高速公路的視頻監(jiān)控系統(tǒng)將繼續(xù)數(shù)字化進程，提高視頻圖像的編碼和傳輸質(zhì)量，盡量減少視頻數(shù)據(jù)對帶寬的占用。其次，視頻圖像將和各類視頻檢測器設備進行配合或者融合，完成諸如交通流量、道路事件的檢測，充分擴展其功能。視頻車輛檢測器、視頻事件檢測器、視頻超速抓拍設備都已經(jīng)在高速公路有了成功應用的案例。最后，視頻監(jiān)控系統(tǒng)將和其余監(jiān)控子系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)交換，信息共享，按照一定的監(jiān)控策略協(xié)同完成數(shù)據(jù)的采集、處理，通過信息發(fā)布來疏導交通，確保道路通暢和行車安全。

　　因而，筆者認為視頻監(jiān)控系統(tǒng)未來的發(fā)展趨勢主要體現(xiàn)在如下五個方面。前端設備一體化：多種功能集于一身，并可靈活配置;視頻信號數(shù)字化：使高效率的傳輸和靈活的組網(wǎng)成為現(xiàn)實;視頻監(jiān)控系統(tǒng)的網(wǎng)絡化，不再限于局域網(wǎng)的狹小范圍，在互聯(lián)網(wǎng)上也可以實施全面的查詢和管理，同時為提高高速公路的服務質(zhì)量拓展了廣闊的空間;視頻監(jiān)控系統(tǒng)高度集成化，確保系統(tǒng)的兼容性和可持續(xù)研發(fā)的擴展性;視頻監(jiān)控系統(tǒng)與其他監(jiān)控子系統(tǒng)將在數(shù)字化技術(shù)平臺上加速融合進程，互為依托、相互促進，產(chǎn)生適合高速公路運營管理思想的道路控制策略，并可根據(jù)變化調(diào)整。