視頻監(jiān)視系統(tǒng)在安防行業(yè)中有著舉足輕重的地位，在高速公路的建設中，視頻監(jiān)視系統(tǒng)同樣作為安全監(jiān)視的一個重要組成部分在收費系統(tǒng)，監(jiān)控系統(tǒng)中發(fā)揮著其應有的作用。奉文意在通過對交通行業(yè)中應用的視頻監(jiān)控系統(tǒng)(包括組成、功能等)進行總結、分析，結合目前CCTV領域技術發(fā)展狀況，與業(yè)內人士共同探討一個適合高速公路領域發(fā)展需求的視頻聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控方案。

    早期的視頻監(jiān)控系統(tǒng)在高速公路的建設初期，各項目中機電系統(tǒng)的管理基本都獨立進行：監(jiān)控、收費、通信(分)中心——收費站、通信站。

    視頻監(jiān)控系統(tǒng)作為圖像監(jiān)視的惟一手段分別服務于機電系統(tǒng)中的監(jiān)控系統(tǒng)、收費系統(tǒng)，為相對獨立的兩套視頻監(jiān)控系統(tǒng)。監(jiān)控系統(tǒng)中的視頻監(jiān)控系統(tǒng)主要是完成對特殊區(qū)域(如互通立交、特大橋、隧道等)的設備狀況、交通狀態(tài)等進行監(jiān)視。收費系統(tǒng)中的視頻監(jiān)控系統(tǒng)主要是完成對收費亭、收費車道，收費站的主要設施及業(yè)務流程等的監(jiān)視。

系統(tǒng)構成
    在系統(tǒng)的構成上，不論是監(jiān)控系統(tǒng)、還是收費系統(tǒng)，基本上可劃分為前端攝像機、傳輸鏈路、監(jiān)控室控制／顯示設備三大部分。

    前端攝像機可以劃分為監(jiān)控系統(tǒng)用的道路沿線攝像機、隧道洞口的攝像機、隧道洞內攝像機和收費系統(tǒng)用的收費亭攝像機、收費車道攝像機、收費廣場攝像機。根據(jù)前端攝像機性能特點的不同可分為遙控式攝像機、固定式攝像機。遙控式攝像機包括道路沿線攝像機、隧道洞口攝像機、收費廣場攝像機，固定式攝像機包括隧道洞內攝像機、收費亭攝像機，收費車道攝像機。

    在傳輸鏈路的選擇上，主要是以點對點的方式進行傳輸，具體的傳輸介質根據(jù)傳輸距離的遠近依次選擇單模光纖、多模光纖或同軸電纜。在選用光纜后，還需選擇與之相匹配的光端機。

    監(jiān)控室控制設備中的基本項包括視頻控制矩陣、監(jiān)視器、時滯錄像機。另外，根據(jù)具體的使用需求，還可增加投影設備、視頻分配器，多畫面分割器等。

系統(tǒng)功能
    剛開始實施機電系統(tǒng)時，視頻監(jiān)視主要是以各條高速公路為單位相對獨立進行，此時的視頻監(jiān)視系統(tǒng)的聯(lián)網(wǎng)僅是局限于監(jiān)控中心——監(jiān)控分中心、或是收費(分)中心——收費站之間的聯(lián)接，不論在哪一級的監(jiān)控室內，都可將其所獲得的視頻信號進行實時／具體的顯示、對全部或部分輸入視頻信號的存儲，根據(jù)需要對某一區(qū)段的存儲信息進行回放／稽查／取證。

    除以上功能外，在最基層監(jiān)控室還能實現(xiàn)對遙控攝像機的鏡頭控制、云臺轉動、雨刷。啟?！伴]”等動外。對于上一級機構的監(jiān)控室則根據(jù)不同的功能需求有不同的設計方案：1)被動的監(jiān)視模式：上一級機構的監(jiān)控室只能被動地接收下級機構選擇或以輪循方式上傳的視頻圖像信息，對上傳圖像進行顯示、錄像等操作；2)主動的監(jiān)視模式：上一級機構的監(jiān)控室能夠自主選擇基層監(jiān)控室的任何一路視頻信號，但無法實現(xiàn)對遙控攝像機的控制；3)遠程監(jiān)控模式：上一級機構監(jiān)控室能夠實現(xiàn)的功能與基層監(jiān)控室所具有的功能基本一樣，不僅可任意選擇需要顯示的圖像，還可完成對遙控攝像機的控制。[nextpage]

視頻監(jiān)控系統(tǒng)的功能需求分析
    隨著我國高速公路建設里程的不斷增長，各省市的高速公路網(wǎng)逐步形成，高速公路運營管理的線控模式也隨之向面控過渡，這就不僅要求機電系統(tǒng)中監(jiān)控、收費業(yè)務的計算機網(wǎng)絡聯(lián)網(wǎng)，還要求視頻監(jiān)視系統(tǒng)也能夠從原來的各路分管的模式朝聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控的方向發(fā)展。而且，從目前幾個省的聯(lián)網(wǎng)需求情況上看，大都要求實現(xiàn)遠程監(jiān)控功能。另外，對道路監(jiān)控圖像，收費監(jiān)控圖像有進行集中管理的趨勢。

視頻聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)的解決方案
    在視頻聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)設計中，需要考慮的重點問題主要是視頻圖像傳輸和視頻聯(lián)網(wǎng)控制兩個方面。下面先介紹一下在這兩方面可能的解決方案。

視頻圖像傳輸方案
    視頻圖像傳輸方案即根據(jù)需上傳的視頻信號路數(shù)、傳輸距離等工程狀況選擇一個能夠保證圖像質量的傳輸方案。根據(jù)CCTV業(yè)內目前技術手段，視頻圖像傳輸方案可分為模擬方式、數(shù)字方式兩大類。

    1)模擬視頻傳輸：模擬視頻傳輸是最傳統(tǒng)的傳輸方案。對于視頻傳輸距離在三、四百米以內的情況，一般都采用同軸電纜作為傳輸介質直接傳輸，但視頻傳輸距離大于三，四百米時，模擬視頻傳輸將以光纖作為傳輸介質，它主要是利用光纖帶寬范圍大，光信號的強抗干擾特性等，其中又可分為點對點方式，多節(jié)點方式。

    點對點的模擬視頻傳輸方案通過模擬視頻光端機將模擬視頻信號轉換成光信號，通過光纖進行傳輸，然后再通過模擬視頻光端機將光信號還原為模擬視頻信號。由于這種傳輸方式可以在圖像傳輸距離滿足光端機的使用前提下可靠地保證圖像質量，工程造價較低，因此使它不僅在交通行業(yè)，而且在其他行業(yè)的CCTV系統(tǒng)中都得到廣泛的應用。但是，在要求傳輸較多路數(shù)的視頻信號時，需要足夠芯數(shù)的光纖支持，而且必須集中在某點上、下視頻信號。多節(jié)點的模擬視頻傳輸是近年出現(xiàn)的新技術，它同樣利用光纖的連接帶寬資源，采用WDM或FDM技術在單芯光纖上傳輸32路、64路或更多路的視頻信號。該方案不僅大大地提高了光纖的利用率，而且在保證圖像質量的前提下延長的視頻圖像的傳輸距離。另外，部分此類產(chǎn)品還可以特別提供網(wǎng)絡管理功能，提高系統(tǒng)的可靠性。

    2)數(shù)字視頻傳輸：在電子技術不斷向數(shù)字化發(fā)展的同時，視頻傳輸技術也走上了數(shù)字化道路。根據(jù)對視頻信號的采樣方式可分為非壓縮方式、壓縮方式。

    非壓縮數(shù)字視頻傳輸方式也是以光纖的帶寬資源為保證，將模擬信號通過模數(shù)轉換設備變成數(shù)字視頻信號，由光纖進行傳輸，在目的地再經(jīng)數(shù)模轉換還原成模擬視頻信號。在此過程中，豐富的帶寬資源允許一路或多路的視頻圖像不經(jīng)壓縮就進行遠距離傳輸，圖像質量得到絕對的保證。[nextpage]

    壓縮數(shù)字視頻傳輸方案則是將模擬視頻信號按視頻壓縮標準(M-JPEG、H．261、H.263，MPEG1、MPEG2，MPEG4等)進行壓縮編碼后在以太網(wǎng)(LAN／WAN／INTERNET)，光纖以及E1信道(G.703)上實現(xiàn)圖像傳輸，對帶寬的要求也從幾十K到幾兆不等。這種傳輸方案中圖像的質量必須有足夠的傳輸帶寬來做保障，帶寬過窄時，圖像將模糊不清，另外還會出現(xiàn)“馬塞克”現(xiàn)象。

視頻聯(lián)網(wǎng)控制方案
    對于視頻聯(lián)網(wǎng)控制部分，大體可分為以微處理器為核心的矩陣控制方式和以PC機為主的多媒體控制方式兩類。

    矩陣控制方式：矩陣控制方式作為傳統(tǒng)的CCTV控制模式，因其可實現(xiàn)從系統(tǒng)配置、用戶編程、視頻切換、遙控攝像機控制，報警聯(lián)動等強大的管理功能，在閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)中得到廣泛的應用。另外，矩陣還配有網(wǎng)絡接口或串行接口以便實現(xiàn)與PC機的連接，由PC機及配套的圖形管理軟件等完成部分控制、圖像管理功能。

    PC機控制方式：在電子計算機技術飛速發(fā)展的時代，市場上也出現(xiàn)了不少以PC機為基礎的閉路電視控制設備，它主要通過軟件設計實現(xiàn)視頻切換、矩陣控制、報警聯(lián)動等一系列的控制功能。另外，隨著互聯(lián)網(wǎng)的逐步建設，為實現(xiàn)網(wǎng)上視頻瀏覽、控制功能的視頻Web服務器也就孕育而生。

目前高速公路視頻聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)的構成
    和高速公路機電系統(tǒng)的其他部分一樣，視頻聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)的最終目的是便于高速公路管理。因此，視頻聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)各層次設備的配置應是與監(jiān)控、收費系統(tǒng)的管理層次相對應。

    目前，各省、市高速公路管理體制上因高速公路里程、范圍的不同而有所區(qū)別。高速公路總里程較長，范圍較廣的省份基本上采用省中心一區(qū)域中心一路中心三級管理模式：高速公路總里程不長的省份則采用省中心一路中心兩級管理模式：部分省份因高速公路建設里程過少，采用直接集中管理的模式。對于收費系統(tǒng)的管理，大站管小站、多個站進行集中管理的模式已被認可并逐步地推廣。不論采用何種管理模式，視頻聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)的實現(xiàn)都有逐級上傳的視頻傳輸通道和由上而下的控制路由。

    根據(jù)前文中對目前視頻聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)中所有可能應用在高速公路中的視頻圖像傳輸技術、視頻聯(lián)網(wǎng)控制技術的分析，結合國內高速公路通信系統(tǒng)、計算機網(wǎng)絡的建設現(xiàn)狀及視頻源的分布特點可以得出結論，當前我國高速公路視頻聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)的構成還是一個混合式(模擬視頻+數(shù)字視頻)CCTV系統(tǒng)。[nextpage]

視頻圖像傳輸方案
    ?收費亭攝像機／收費車道攝像機／收費廣場攝像機——收費點／站監(jiān)控室、隧道區(qū)域的洞內／洞口攝像機——隧道站監(jiān)控室、收費點圖像——收費站監(jiān)控室等圖像傳輸因其所需傳輸距離較近、視頻路數(shù)有限，所以采用同軸電纜或光纖進行模擬視頻傳輸是性價比較高的方案。

    ?道路沿線(互通區(qū)域、特大橋區(qū)域、特殊路段)的道路安全監(jiān)控攝像機——路中心監(jiān)控室圖像傳輸則應根據(jù)具體情況，或是先傳到就近的收費站／收費點與收費圖像統(tǒng)一上傳到路中心監(jiān)控室，或是直接以模擬／數(shù)字視頻方式通過光纖傳輸?shù)铰分行谋O(jiān)控室。

    ?收費站／隧道站監(jiān)控室——路中心監(jiān)控室的圖像傳輸根據(jù)項目情況，如果只是對每個站的視頻信號有選擇地上傳幾路，則建議以多路視頻復用方式進行傳輸：如果對收費站的圖像需要集中監(jiān)視、管理，即所有收費圖像都需要上傳到路中心監(jiān)控室，則每路視頻只經(jīng)一次調制解調的多節(jié)點模擬視頻傳輸方案是經(jīng)濟可靠的方案。

    ?路中心監(jiān)控室——(片區(qū)中心監(jiān)控室)——省中心監(jiān)控室之間一般只是選擇性的上傳有限的幾路視頻圖像，而且傳輸?shù)木嚯x比較長，往往大于光端機的無中繼距離。另外，考慮到高速公路上通信系統(tǒng)所能提供的傳輸帶寬，建議在此區(qū)間的視頻圖像傳輸采用數(shù)字視頻壓縮方式(其中監(jiān)控視頻圖像宜采用MPEG2壓縮編解碼，每路圖像至少應采用4Mbps的帶寬)。除了這些視頻傳輸方式外，還有無線傳輸方案。但是，在高速公路機電系統(tǒng)中有專門的通信系統(tǒng)為監(jiān)控，收費的數(shù)據(jù)、圖像及話音傳輸提供線纜或通道，因此在高速公路的視頻監(jiān)控系統(tǒng)中基本上不采用無線傳輸方案。

視頻聯(lián)網(wǎng)控制方案
    根據(jù)我國高速公路機電系統(tǒng)運營管理模式需求，并且考慮保護已有的投資，采用以矩陣控制為主、PC機(多媒體計算機)控制為輔的方式較適合。視頻控制矩陣之間可以直接通過通信系統(tǒng)提供的數(shù)據(jù)通道，或是由與矩陣相連的多媒體計算機通過以太網(wǎng)完成控制信號傳輸。由于不同廠家視頻控制矩陣之間的兼容性較差，因此在實施各省、市的視頻聯(lián)網(wǎng)控制系統(tǒng)工程時，應盡可能地選用同一品牌的產(chǎn)品，避免因各廠家產(chǎn)品的兼容問題影響整個閉路電視系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)控制功能的實現(xiàn)。

    另外，由于辦公自動化、對外服務局域網(wǎng)的建設，在此兩個局域網(wǎng)上的視頻瀏覽功能也將提到議事日程上。相關公路管理部門、領導可通過內部辦公局域網(wǎng)的終端根據(jù)權限范圍瀏覽道路運營狀況(從道路安全監(jiān)控的角度考慮，在此應只設置瀏覽范圍的權限，完全屏蔽控制權限)，社會各界人事可通過登錄交通系統(tǒng)的對外服務網(wǎng)站了解交通現(xiàn)狀。

    目前，全國各省、市紛紛開展高速公路機電系統(tǒng)的聯(lián)網(wǎng)工作，視頻聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控也是其中的重要組成部分之一。在數(shù)字化時代，高速公路的視頻聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)是否也應全數(shù)字化?筆者從技術角度對使用環(huán)境、背景進行分析，認為高速公路的視頻聯(lián)網(wǎng)方案應是下層的模擬視頻監(jiān)控+上層的數(shù)字視頻監(jiān)控的混合模式。在此愿拋磚引玉，和同行們一起為我國的視頻聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)摸索出一個經(jīng)濟、合理、適用的方案。