杭州灣跨海大橋全長(zhǎng)36公里，是目前世界上已建和在建的最長(zhǎng)跨海大橋，建成后將縮短寧波至上海間的陸路距離120公里，是國(guó)道主干線跨越杭州灣的便捷通道。本文主要針對(duì)其北接線的綜合監(jiān)控項(xiàng)目進(jìn)行論述，僅供參考。
文/張堃
杭州灣跨海大橋全長(zhǎng)36公里，是目前世界上已建和在建的最長(zhǎng)跨海大橋，建成后將縮短寧波至上海間的陸路距離120公里，是國(guó)道主干線跨越杭州灣的便捷通道。
功能概述
杭州灣大橋北接線綜合監(jiān)控項(xiàng)目建設(shè)有兩個(gè)監(jiān)控中心：平湖監(jiān)控中心和西塘橋監(jiān)控分中心。在兩個(gè)監(jiān)控中心都可實(shí)現(xiàn)外場(chǎng)監(jiān)控圖像（收費(fèi)車道、收費(fèi)廣場(chǎng)、服務(wù)區(qū)）和內(nèi)場(chǎng)監(jiān)控圖像（變電所、監(jiān)控室、財(cái)務(wù)室等）的接入，同時(shí)可實(shí)現(xiàn)傳輸及切換顯示；可實(shí)現(xiàn)外場(chǎng)可變情報(bào)板、可變信息標(biāo)志、車輛檢測(cè)器和氣象檢測(cè)器數(shù)據(jù)信號(hào)的接入、傳輸，利用網(wǎng)管軟件可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制和信息處理功能；通過音頻傳輸通道可實(shí)現(xiàn)收費(fèi)廣場(chǎng)，服務(wù)區(qū)的廣播功能；系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)車道報(bào)警開關(guān)量和電力報(bào)警數(shù)據(jù)的傳輸，連接報(bào)警主機(jī)可實(shí)現(xiàn)報(bào)警聯(lián)動(dòng)功能，能夠在第一時(shí)間內(nèi)將報(bào)警點(diǎn)圖像切換輸出，因此系統(tǒng)應(yīng)具有快速準(zhǔn)確，穩(wěn)定可靠的特點(diǎn)。
方案比較
此項(xiàng)目設(shè)計(jì)本著實(shí)際需求及現(xiàn)有條件，以系統(tǒng)先進(jìn)性、可靠性、靈活性為設(shè)計(jì)原則，并綜合考慮其可擴(kuò)展性，業(yè)務(wù)擴(kuò)容性及系統(tǒng)升級(jí)功能。對(duì)傳統(tǒng)光端機(jī)加模擬矩陣組網(wǎng)方案、基于IP網(wǎng)絡(luò)傳輸視頻組網(wǎng)方案及采用VOX-XG多業(yè)務(wù)光傳輸平臺(tái)組網(wǎng)方案進(jìn)行了全面深入的對(duì)比，從系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、圖像質(zhì)量、延時(shí)情況、系統(tǒng)安全性及穩(wěn)定性等多方面進(jìn)行了綜合評(píng)定，對(duì)比如下：
傳統(tǒng)光端機(jī)加模擬矩陣組網(wǎng)方案
·以模擬視頻矩陣為核心，圖像上傳方向單一、數(shù)量受限，不利于統(tǒng)一調(diào)度指揮。采用光端機(jī)級(jí)聯(lián)，各級(jí)單位均要配置模擬視頻矩陣，全網(wǎng)對(duì)于圖像的切換和控制通過矩陣之間的級(jí)聯(lián)實(shí)現(xiàn)；視頻矩陣之間的輸出端口數(shù)量（干線數(shù)）決定了上級(jí)管理中心能夠同時(shí)調(diào)用的圖像數(shù)量；
·中控設(shè)備種類繁多，數(shù)量龐大，使用、管理不便。大型矩陣的接線、調(diào)試、維護(hù)工作復(fù)雜繁重；
·視頻信號(hào)上傳過程中經(jīng)過多級(jí)光端機(jī)的模數(shù)轉(zhuǎn)換，以及矩陣、視頻分配器等設(shè)備的連接，不可避免地引入噪聲的和使信號(hào)質(zhì)量下降。
基于IP網(wǎng)絡(luò)傳輸視頻組網(wǎng)方案
·取消了模擬矩陣，簡(jiǎn)化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)；
·圖像采用一次壓縮編碼，經(jīng)網(wǎng)絡(luò)傳輸，各級(jí)管理單位可同時(shí)瀏覽監(jiān)控，視頻共享，管理比較方便；
·采用視頻壓縮編碼網(wǎng)傳，圖像存在明顯的延時(shí)，清晰度與非壓縮圖像相比有一定的差距；
·對(duì)網(wǎng)絡(luò)條件要求極高，當(dāng)圖像數(shù)量較多時(shí)，會(huì)占用較多的網(wǎng)絡(luò)帶寬和系統(tǒng)資源。因此通過網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)瀏覽、存儲(chǔ)錄入和回放都會(huì)使網(wǎng)絡(luò)經(jīng)受嚴(yán)峻考驗(yàn)；
·不同的視頻編解碼技術(shù)和產(chǎn)品互不兼容，系統(tǒng)的兼容性和擴(kuò)展性不夠理想；
·系統(tǒng)安全仍存在隱患，無法保證不受到外界的惡意攻擊及設(shè)備自身原因所導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)不能正常穩(wěn)定工作，甚至網(wǎng)絡(luò)癱瘓情況的出現(xiàn)，因此不具有很高安全等級(jí)和保密性。
多業(yè)務(wù)光傳輸平臺(tái)組網(wǎng)方案
·同時(shí)兼容H.264雙碼流/數(shù)字非壓縮編碼視頻，用戶可以根據(jù)實(shí)際監(jiān)控需要隨意組合。在系統(tǒng)中模擬視頻信號(hào)基本上是無損的接入、傳輸，在全系統(tǒng)中任意節(jié)點(diǎn)輸出視頻信號(hào)只經(jīng)過一次模數(shù)、數(shù)模轉(zhuǎn)換即可實(shí)現(xiàn)，保證了圖像的高品質(zhì)；
·豐富靈活的組網(wǎng)方式，多種視頻接入手段，能夠適應(yīng)各種需求和線路條件；如采用全光纖組網(wǎng)，網(wǎng)絡(luò)可以直接覆蓋至攝像機(jī)側(cè)；
·采用分布式矩陣技術(shù)，把傳統(tǒng)方案中所需的超大矩陣分解到系統(tǒng)內(nèi)各節(jié)點(diǎn)，簡(jiǎn)化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，尤其是指揮中心的設(shè)備結(jié)構(gòu)；
·可以取代傳統(tǒng)方案中的各級(jí)視頻光端機(jī)、視頻編解碼器、模擬視頻矩陣、視頻分配器等設(shè)備，極大地簡(jiǎn)化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，減少了線纜數(shù)量和中間連接環(huán)節(jié)，不但降低了系統(tǒng)建設(shè)成本，同時(shí)減少了系統(tǒng)故障點(diǎn)，更為用戶的施工和后期維護(hù)帶來便利，在多級(jí)大型聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目中表現(xiàn)尤其明顯；
·并發(fā)數(shù)字總線，全網(wǎng)信號(hào)共享；變單向傳輸為多點(diǎn)雙向傳輸，輕松實(shí)現(xiàn)會(huì)議電視功能；
·模塊化結(jié)構(gòu)，即插即用，彈性擴(kuò)容。任意節(jié)點(diǎn)擴(kuò)容只需增加相應(yīng)業(yè)務(wù)板卡即可實(shí)現(xiàn)，具有極高的投資保護(hù)性；
·完善的平臺(tái)管理軟件，包括設(shè)備管理，故障檢測(cè)、視頻管理、存儲(chǔ)管理、信息發(fā)布、用戶管理等多種功能模塊；
·內(nèi)網(wǎng)、外網(wǎng)完全隔離，信息安全性大大提高。由于以數(shù)字非壓縮視頻總線而非IP網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)，外網(wǎng)用戶只能通過流媒體服務(wù)器瀏覽指定的圖像而非全網(wǎng)，確保了客戶的數(shù)據(jù)安全。
從以上綜合對(duì)比可以看出，平臺(tái)組網(wǎng)方案在杭州灣大橋北接線綜合監(jiān)控項(xiàng)目中具有全面的優(yōu)勢(shì)。因此選用多業(yè)務(wù)光傳輸平臺(tái)實(shí)現(xiàn)杭州灣大橋北接線監(jiān)控項(xiàng)目的組網(wǎng)方案。
系統(tǒng)實(shí)施方案
杭州灣北接線綜合監(jiān)控項(xiàng)目通過多業(yè)務(wù)光傳輸平臺(tái)采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)組網(wǎng)方式，實(shí)現(xiàn)了西塘橋分中心與平湖監(jiān)控中心的監(jiān)控聯(lián)網(wǎng)。
業(yè)務(wù)接入
平湖監(jiān)控中心、西塘橋分中心通過視頻/數(shù)據(jù)遠(yuǎn)端模塊將本地出口/入口收費(fèi)車道監(jiān)控圖像及車道報(bào)警開關(guān)量數(shù)據(jù)，變電所監(jiān)控圖像及報(bào)警數(shù)據(jù)以光纖方式直接接入平臺(tái)；通過視頻/音頻遠(yuǎn)端模塊實(shí)現(xiàn)收費(fèi)廣場(chǎng)、服務(wù)區(qū)監(jiān)控圖像的光接入及廣播音頻的反向傳輸；通過數(shù)據(jù)遠(yuǎn)端模塊可實(shí)現(xiàn)外場(chǎng)可變情報(bào)板、可變信息標(biāo)志、車輛檢測(cè)器數(shù)據(jù)信號(hào)以光纖方式直接接入平臺(tái)；通過模擬視頻接入板實(shí)現(xiàn)了內(nèi)場(chǎng)監(jiān)控視頻的接入。多業(yè)務(wù)光傳輸平臺(tái)實(shí)現(xiàn)了多業(yè)務(wù)接入同時(shí)具有多模式接入的能力。
業(yè)務(wù)傳輸
西塘橋分中心通過一芯光纖便可同時(shí)實(shí)現(xiàn)16路非壓縮視頻圖像、6路監(jiān)聽音頻和1路廣播音頻及10路反向控制數(shù)據(jù)和3路報(bào)警聯(lián)動(dòng)數(shù)據(jù)到平湖監(jiān)控中心的業(yè)務(wù)上傳，實(shí)現(xiàn)了多業(yè)務(wù)的傳輸。主干光傳輸板通過一芯光纖最多可實(shí)現(xiàn)雙向16路非壓縮視頻，1路百兆以太網(wǎng)和7塊業(yè)務(wù)擴(kuò)展板（音頻，數(shù)據(jù)，E1可選）信號(hào)的傳輸，在節(jié)約光纖資源的情況下保證了最高品質(zhì)圖像的傳輸。
圖像切換顯示
在西塘橋分中心及平湖監(jiān)控中心均可通過客戶端網(wǎng)管軟件實(shí)現(xiàn)本地監(jiān)控圖像的任意切換輸出，通過控制鍵盤實(shí)現(xiàn)監(jiān)控圖像的硬件切換。平臺(tái)具有網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)串口兩種視頻控制接入模式，單套系統(tǒng)可支持96×96路視頻交換能力。通過網(wǎng)管軟件授權(quán)及權(quán)限設(shè)置，在平湖監(jiān)控中心可任意切換西塘橋監(jiān)控圖像輸出顯示，而西塘橋分中心沒有通過授權(quán)則不能實(shí)現(xiàn)對(duì)平湖監(jiān)控中心接入圖像的切換顯示。平臺(tái)具有完善的視頻控制管理功能，能夠充分滿足用戶對(duì)監(jiān)控視頻的權(quán)限分配和資源共享。
報(bào)警聯(lián)動(dòng)功能
西塘橋分中心及平湖監(jiān)控中心所轄收費(fèi)站的報(bào)警探測(cè)器的開關(guān)量信號(hào)經(jīng)過數(shù)據(jù)通道傳輸后信號(hào)接入報(bào)警主機(jī)；電力監(jiān)控室紅外線、煙感、溫感報(bào)警數(shù)據(jù)通過傳輸后也接入了報(bào)警主機(jī)。當(dāng)觸發(fā)的報(bào)警信號(hào)輸入時(shí)，報(bào)警主機(jī)將向平臺(tái)網(wǎng)管服務(wù)器發(fā)送報(bào)警點(diǎn)監(jiān)控視頻切換指令，在收費(fèi)主監(jiān)上便可及時(shí)查看收費(fèi)站監(jiān)控視頻，通過監(jiān)控主機(jī)可查看電力監(jiān)控室視頻圖像。報(bào)警聯(lián)動(dòng)功能的實(shí)現(xiàn)，能夠有效地豐富視頻監(jiān)控的手段，進(jìn)一步提高了視頻監(jiān)控的效率。
網(wǎng)管系統(tǒng)
平臺(tái)具備強(qiáng)大的NMC（網(wǎng)絡(luò)管理軟件）功能，各監(jiān)控站點(diǎn)NMC既可實(shí)現(xiàn)各節(jié)點(diǎn)本地控制管理又可以全網(wǎng)統(tǒng)一聯(lián)網(wǎng)管理。系統(tǒng)提供良好的權(quán)限管理和設(shè)置功能，下級(jí)單位如要調(diào)用系統(tǒng)內(nèi)其他節(jié)點(diǎn)圖像，必須通過中心的NMC進(jìn)行驗(yàn)證和授權(quán)方可進(jìn)行；同時(shí)在必要的情況下，系統(tǒng)中級(jí)別最高且唯一的管理員可將各節(jié)點(diǎn)圖像互相調(diào)看等高級(jí)網(wǎng)管功能固化在各節(jié)點(diǎn)設(shè)備硬件當(dāng)中。在這種情況下，即使中心操作員通過中心NMC下發(fā)了授權(quán)指令，下級(jí)設(shè)備也拒絕接受指令，可以杜絕誤操作和違規(guī)操作等情況的發(fā)生。該指令只能由權(quán)限最高的管理員下發(fā)或解除。系統(tǒng)組網(wǎng)示意圖如圖1所示。
在杭州灣大橋北接線綜合監(jiān)控項(xiàng)目中，平臺(tái)實(shí)現(xiàn)了視頻圖像的光纖及模擬方式接入，同時(shí)利用其具有的數(shù)字矩陣功能實(shí)現(xiàn)了非壓縮視頻圖像的任意切換輸出及全網(wǎng)共享；具有音視頻信號(hào)同步接入，輸出能力，滿足收費(fèi)亭視頻圖像及監(jiān)聽音頻信號(hào)的同步顯示。實(shí)現(xiàn)了可變情報(bào)板及可變信息標(biāo)志、車輛檢測(cè)器、氣象檢測(cè)儀的接入，通過中心網(wǎng)管軟件可準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)信息的匯集、分析和統(tǒng)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了多業(yè)務(wù)統(tǒng)一管理。實(shí)現(xiàn)了收費(fèi)亭開關(guān)量信號(hào)和電力監(jiān)控紅外感應(yīng)、溫度、煙度感應(yīng)報(bào)警信號(hào)的接入，通過網(wǎng)管軟件的報(bào)警處理功能實(shí)現(xiàn)報(bào)警聯(lián)動(dòng)，可自動(dòng)切換輸出顯示報(bào)警觸發(fā)點(diǎn)的圖像。通過平臺(tái)立體聲音頻道可實(shí)現(xiàn)收費(fèi)廣場(chǎng)和服務(wù)區(qū)廣播功能，為消息發(fā)布提供了便利的解決方式。
平臺(tái)支持多種攝像機(jī)和矩陣控制協(xié)議，同時(shí)具有良好的開放性，可與多個(gè)品牌矩陣實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通互控，可實(shí)現(xiàn)新老系統(tǒng)的平滑對(duì)接，同時(shí)使系統(tǒng)升級(jí)改造具備良好的投資保護(hù)性。
在杭州灣跨海大橋北接線項(xiàng)目中，浙江省監(jiān)控中心通過矩陣便可實(shí)現(xiàn)對(duì)平湖監(jiān)控中心多業(yè)務(wù)光傳輸平臺(tái)的控制管理，可任意切換數(shù)字非壓縮視頻并上傳，實(shí)現(xiàn)了與省中心的聯(lián)網(wǎng)并有效避免了視頻圖像二次壓縮而產(chǎn)生的圖像質(zhì)量的下降。
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