关于高速视频监控系统应用的思考

关于高速公路视频监控系统应用的思考 摘要：随着社会的发展和科技的进步，和我国经济对交通的快速需求，高速公路的建设也以前所未有的速度发展。截至去年， 高速公路总里程已经位居世界第二。伴随着高速公路的建设，高速公路运营管理成为亟待解决的问题。 一、高速公路视频监控的需求 随着社会的发展和科技的进步，和我国经济对交通的快速需求，高速公路的建设也以前所未有的速度 发展。截至去年，高速公路总里程已经位居世界第二。伴随着高速公路的建设，高速公路运营管理成为亟 待解决的问题。由于运营管理者需要对高速公路运营路况实时、全面地了解和掌控，所以高速公路全程视 频监控系统也随之应运而生。 高速公路视频监控系统一般分为收费监控和道路监控两部分。收费监控系统主要是对收费站的车道、 收费广场、收费亭的收费情况，对收费车道通过的车辆类型、收费员的操作过程以及收费过程中的突发事 件和特殊事件进行观察和记录，实施有效的监督。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。 二、高速公路对传输方式的选择和要求 1、高速公路监控系统传输的特点 根据高速公路监控系统的视频监控分为收费监控和道路监控两部分，在收费监控信号传输中，由于车 道和收费管理处的距离比较近，一般在几百米到一公 里之间，收费监控常常需要传输较多路数的实时图 像，通常伴随的多路音频，数据，对讲和以太网等，业务功能丰富，数量多是收费监控的基本特点;道路 监控方面 由于高速公路监控传输的距离比较远，对图像实时要求高，视频路数数量大，道路上的传输结 构复杂，环境恶劣是道路监控的基本特点。 根据以上的这些特点，我们建议在高速公路监控系统中使用传输频带宽，通信容量大;传输距离远;不 受电磁干扰; 线径细、重量轻成本低; 且易于布线 等优点的光纤+非压缩视频光端机+同轴电缆的方式来传 输。收费监控常常需要传输较多路数高质量的实时图像，通常伴随的多路音频，数据，对讲和以太网等， 因 而建议选择传输频带宽、通信容量大，不易受电磁干扰布线方便的光纤光缆加非压缩视频光端机的方 式进行传输。 2、应尽量采用单模光纤而非多模光纤 然而在我们在选择了光纤的传输方式后，还应该注意尽量采用单模光纤而非多模光纤了，在以往的标 准和使用习惯中，我们常常选这传输距离在 2km 以 内的，选择多模光纤，超过 2km 选用单模光纤。原 因是在我们在用光纤通信的早些年里，由于光纤制造工艺和光器件方面的缺陷如：1、由于单模光纤的制 造工艺 复杂而造成成本很高;2、由于我们常用的光接收器件在传输距离较近的环境中使用时容易出现接 收功率饱和的现象，造成在使用中的设备应用场合的兼容性差等问 题。而如今这些技术上的问题已经再 已不是问题了，单模光纤的价格已经和多模光纤的价格已经差不多，光器件的动态范围也已经可以从 0 到 最大传输距离无需调节 便可稳定使用，且单模光纤的传输速率高，没由摸间干扰，也没有反射等缺陷， 我们可在全程采用单模光纤传输。(实际现在大部分多模光端机已经均采用了单模器 件的技术，因此在新 敷设光纤时建议淘汰多模光纤的做法)。 3、视频传输光端机的选择 在这里，我们一样要考虑到高速公路监控系统传输的特点来考虑选择什么样的光端机进行传输。 3.1 收费监控光端机的选择 收费监控系统主要是对收费站的车道、收费广场、收费亭的收费情况，它的图像需传到收费管理处， 距离近图像多，业务丰富是它的显着特点，因此我们一般选择点对点传输的多路数字视频光端机。 3.2、外场道路监控光端机的选择 外场道路监比收费站更复杂，需要对互通立以及重点路段设置监控点 ,在高速公路路段上每隔 2Km 左右设置一个监控点,有隧道的高速公路还需在隧道内每个方向每隔 150m 左右设置一个监控点，摄像机 控制信号，外场需要通信的信号更是甚多，图像信号、云台控制、有蓄电池监 视仪、可变情报标志或情 报板、信息诱导屏或信息发布屏、车辆检测器、能见度检测器、气象检测器、监控点设备机箱防盗门磁开 关等丰富的信号需要传输，在一条 几十公里到上百公里的高速公路上需要传输上百路图像和云台控制信 号，还需要大量的其它信号需要传输，点对点传输的方式在这里将受到距离远和监控点分散等条 件的限 制，我们可以选择将图像通过点对点的图像光端机传到就近的收费站，再在收费站通过大路数点对点光端 机传到高速公路管理中心。另外我们还可以通过更先 进技术的级联型(或称节点式)光端机，将路段上各 点图像分别集中，然后按照汇聚点的先后顺序依次将所有视频串行传输到监控中心，这样，每条串行通道 仅需占 用 1 芯光纤，而每条光纤链路分别可设置 1016 个汇聚节点，每两个汇聚节点之间的距离可达 几十公里，也可解决因点对点大路数视频光端机不能传输上百公里 甚至几百公里的传输，因为每条光纤 链路上可接入 1016 个图像和若干数据的接入，一条上百路图像的的高速公路也只需几芯光纤即可把所 有图像都传回管理中 心了，大大节省了光纤的资源。 3.4 对光端机性能方面的选择 目前市场上多路数字视频光端机，涉及的技术指标种类繁多，大部分工程商和用户也缺乏相应的手段 而无法判断技术指标的合理性与真实性，因此在选择 产品时容易迷失方向。然而在高速公路监控系统中， 由于环境调节更恶劣，传输距离远，对图像的要求更高，且必须达到国家所要求的较高的系统传输传输要 求，我 们在这里描述了几项在工程中比较关键且容易验证的技术指标，并着重从可靠性和实用性方面， 分析了在安防监控工程中怎样选择数字视频光端机。 3.4.1 技术指标考虑 多路数字视频光端机可具备多种功能，每一类功能都有相应的技术指标要求，如视频指标、音频指标、 异步数据指标、以太网指标等等。具体的技术指标 可以要求厂商提供第三方的测试证明，有条件的工程 商应该在选购设备前按照厂商提供的指标进行复测，以检验设备的实际技术指标和厂商的诚信度。这里着 重从工 程的角度简单说明以下两项视频指标。 a、 视频带宽足够 视频带宽是一个老生常谈的问题。视频带宽不足，监视画面细节部分就不够清晰，水平分辨率就低， 严重的甚至出现了色彩失真或丢失。正是由于视频带 宽对图像质量的重要性，有些不法厂商故意夸大产 品的视频带宽欺骗客户。某厂商生产的多路数字视频光端机宣称其视频带宽为 8M,可其对外公布的视频采 样频率 是 12.5M.按照奈奎斯特采样定律，要真实地还原信号，其采样频率至少应该是信号频率的两倍。 如此算来，这家厂商的光端机其理论视频带宽无论如何也不可 能超过 6.25M.显然，这是一个夸大性能 欺骗客户的谎言，这样没有商业信誉的厂商不应放在考虑选购范围之列。但并不是所有的客户都能够准确 识别厂商的谎 言，对于一般的工程商和用户通过观察图像的细节，可以粗略判断设备的视频带宽。 b、 APL 范围足够宽 APL,即图像平均电平，许多工程商不太注意或不太熟悉这个指标。但是，如果说到有些工程中遇到 的这么一个问题：视频信号经过光端机传输，当画 面中有大面积的白色时(如摄像机被强光照射时)监视 器上的画面就会水平抖动，那么工程人员一定不陌生。这就是因为有些厂商生产的视频光端机的 APL 范 围太窄，当图像信号中有大面积白色时，每行图像信号中的直流分量增大，APL 将会升高，从而造成行同 步信号幅度减小或丢失，监视器无法检测到行同步而发生画面抖动。 3.4.2 可靠性考虑 作为安防监控工程，设备的可靠性应该是第一考虑要素。而设备的可靠性是设备厂商在产品设计时就 必需考虑的，但是，有些厂商可能会因为某些原因而不愿做或不知道怎么做这方面的工作。这里着重从工 程的角度简单地讨论以下问题。 a、供电方便，电源范围宽 供电是保证数字视频光端机可靠性的首要考虑要素，供电不能保证可靠、合理，谈数字视频光端机的 可靠性就成了水中捞月。采用 220VAC 供电的视频光端机取电比较方便，可靠性也较高，工程中应视情 况尽量选择 220VAC 供电的光端机。然而在外场设备中有时 220VAC 供电会很不方便，就会用到