数字级联技术在高速公路视频监控系统中的应用.doc

数字级联技术在高速公路视频监控系统中的应用 杭州中威电子技术有限公司 石旭刚 高速公路具有设计标准高、交通流量大、行车速度快等特点，如不采用先进的管理措施，在交通量大、气候恶劣的情况下，极易发生交通事故和交通阻塞。 高速公路视频监控系是高速公路监控系统中的一个非常重要和不可缺少的子系统，视频 监控系统可实施交通流量和交通运行监视；对关键路段实施交通实时控制；及时发现各种异常情况并采取应急措施，保证高速公路高速、安全、有效地运行。本文在具体分析了高速公路视频监控业务需求的基础上，主要针对路段监控分中心的视频监控光纤传输系统提出了一个解决方案。 一、高速公路视频监控业务需求分析 高速公路视频监控系统可以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。 目前高速公路项目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 属于收费监控系统，各收费站把本地的视频、音频、开关量、数据等信号通过电缆或光缆传输到收费站管理室，各收费站各自对这些信号进行监控和管理。同时各收费站还根据实际需求选择部分图像、音频等信号上传到路段监控分中心。 2、路段监控分中心 一条高速公路通常设置一个或多个路段监控分中心，它们分别对某一路段进行统一监控和管理。需要传输的信号主要有 路段中各隧道内的视频图像，重要路段的监控图像，各收费站根据路段监控分中心要求选择上传的图像等信号。 3、区域 监控中心 根据具体地域情况，有时可以把多条高速公路划分为一个片区来统一管理，设置区域 监控中心 。区域 监控中心根据实际情况对所辖的 几条高速公路的路段监控分中心上传的图像进行统一监控和管理。 4、省中心 各省高速公路管理局对省内所有的高速公路进行统一监控、管理和调度。各片区监控中心将自己所辖区域内的视频信号有选择地上传到省中心，由省中心统一监控和管理。 二、数字级联技术在路段监控分中心视频监控光纤传输系统中的应用 一、收费站监控系统 收费站监控系统主要完成对本地收费亭、收费车道、收费广场的视频、音频、开关量等信号的采集与管理。其特点是视频路数较多，信号种类较多，同时距离比较近，往往在几百米距离之内。以前很多设计都采用电缆进行传输，但随着光纤的普及和设备成本的降低，现在一般都已改用光缆传输。这一级一般适合采用点对点光端机进行传输，象杭州中威电子技术有限公司生产的 OBTELECOM多路复用数字非压缩视频光端机，它可以将收费站、广场、收费亭的多路视频、音频、开关量、数据、AIPHONE对讲和以太网等信号进行任意组合复用，在一芯光纤上进行双向传输。收费站监控系统采用光缆传输的优点是非常明显的： 降低了传输系统的复杂性，以往要几十根各种各样的电缆，现在只需一芯或几芯光纤便可。 提高了系统的可靠性。光纤传输比电缆传输更可靠，更不容易受干扰。 降低了系统的维护成本，维护几芯光纤比维护几十根各种各样的电缆要简单得多。 系统总体结构如下图所示。二、路段监控分中心系统 路段监控分中心对某一路段进行监控和管理，视频等信号主要包括：该路段中各隧道内的视频图像，重要路段的监控图像，各收费站根据路段监控分中心要求选择上传的图像。隧道内图像的特点是即分散又集中，图像有多有少，几百米的隧道可能只有几路图像，而几公里长的隧道可多达上百路图像，每路图像间距在 120米150米左右。路面监控图像则更是复杂，进行全程监控的路段每隔2KM左右有一路图像，其特点是比较分散。收费站上传图像特点则是比较集中。由于这些图像要直接反映高速公路上各关键点的实际交通情况，因此对路段监控分中心光纤传输系统提出的一个要求是：高质量全实时图像。一般应采用数字非压缩实时图像。 从上面分析可以看出，路段监控分中心的传输系统比较复杂，传输的图像有很集中的（收费站图像），有很分散的（路面监控图像），也有即集中又分散的（隧道内图像，相对集中）。而且各路图像的距离也很不一致，近的几公里，远的几十甚至上百公里。 最直观和最简单的设计是全部采用点对点视频光端机进行传输。该方案的特点是设计简单，但需要大量的光纤资源。 还有的解决方法是把几路图像先用点对点光端机进行集中，再用多路复用的点对点光端机进行传输，这种方案节省了一些光纤，但需对图像进行背靠背连接，一定程度上牺牲了图像的质量，尤其如果进行多次的背靠背连接，对图像质量的影响比较大。 根据上述情况，中威公司提出了采用数字级联和 CWDM复用相结合技术，全面解决路段监控分中心的视频传输问题。 该方案的核心思想是对各分散的视频进行数字非压缩实时级联传输，但在整个传输过程中视频只进行一次数字化，所有的级联和插入都在数字域进行，保证视频质量与数字非压缩点对点传输完全一样。该方案的最大特点就是：不管多么复杂的链路，都是数字非压缩实时视频直接传输到路段分中心。下面以三福高速公路福州段监控图像传输系统的设计为例来说明数字级联系统的应用。 福州段 CCTV传输通路图51福州段CCTV传输通路图55共5张设计图纸是采用OBTELECOM数字级联光端机解决三福高速公路福州段监控图像传输的系统图。 该路段共有美菰林、清洋隔、洋门隔、竹歧三个隧道，金沙、闽清、竹歧三个收费站。美菰林隧道有近 80路图像，另外的也有各几十路图像，每个收费站上传816路图像。每个隧道中一般有2路带云台的图像，其余为固定图像，收费站也有一些带云台的图像。美菰林隧道还要求图像既传到隧道管理室，有传到中心。 整个设计方案采用数字级联 CWDM波分复用的方式。 隧道内固定图像 35路为一组，两组级联成810路图像，再采用WDM或CWDM进行传输。 美菰林隧管理室采用光分路器的方式先分出一部分光功率，再用接收机接收图像，其余的光继续传输到路段监控中心。 所有带云台的图像用一芯光纤进行级联传输，如图福州段 CCTV传输通路图55所示。 三、小结 从以上设计可以看出，采用数字级联技术具有如下优点： 1、全程数字非压缩视频传输，视频质量高，达到广播级，与数字非压缩点对点传输图像完全一致。 2、完全实时传输，没有压缩图像传输的延时问题。 3、系统传输容量大，采用1.25G传输系统，一芯光纤可传输72路图像，采用2.5G传输系统一芯光纤可传输128路图像。 4、适用范围广，适应性强。对集中图像、分散图像和准集中图像的传输都能很好的适应 5、可扩展性好，图像路数增加非常方便。