高速公路收费视频监控系统中应用概述

摘 要:数字化网络视频监控就是将传统的模拟视频信号转换为数字信号,通过计算机网络来传输,通过智能化的计算机软件来处理。系统将传统的视频、音频及控制信号数字化,以IP包的形式在网络上传输,实现了视频/音频的数字化、系统的网络化、应用的多媒体化以及管理的智能化。

关键字:数字化 视频监控 网络

1 序言

高速公路中使用数字化网络视频监控技术来传输视频、音频及控制信号已经成为现在各个工程案例中首选的方案。

2 背景技术

视频监控系统的发展经历了三个不同阶段:模拟视频监控、多媒体微机平台(嵌入式系统)的数字视频监控、基于嵌入式网络视频服务器技术的数字化网络视频监控。

传统的模拟闭路电视监控系统的局限性:

1、有线模拟视频信号的传输对距离十分敏感,当传输距离大于1000米时,信号容易产生衰耗、畸变、群延时,并且易受干扰,使图像质量下降;

2、有线模拟视频监控无法联网,只能以点对点的方式监视现场,并且使到布线工程量极大;

3、有线模拟视频信号数据的存储会耗费大量的存储介质(如录像带),查询取证时十分烦琐。

4、系统的扩展能力差,对于已经建好的系统,如要增加新的监控点,往往是牵一发而动全身,新的设备也很难添加到原有的系统之中;

5、无法形成有效的报警联动,在模拟监控系统中,由于各部分独立运作,相互之间的控制协议很难互通,联动只能在有限的范围内进行,与现有计算机和网络系统无法集成。

3 数字化的优势

数字化视频监视系统的优势主要体现在以下几个方面:

1、远程访问能力:用户可以在任何时间、任何地点访问实时的视频画面。

2、便于集成原有和新建的应用系统:用户可以将网络摄像机按需部署到任意的地点,并方便的与其他系统集成,从而进一步提升用户投资的价值,并同样能够实现与其他系统的集成。

3、灵活扩展:按需对系统进行扩展,用户可以每次增加一台设备,或者一次增加上百台设备。

4、经济实用:采用业内的统一开放标准,在提供高性能的同时,大大节省系统建设和维护费用。

5、分布式智能:将智能集成到网络摄像机和视频服务器这些前端设备商,便于建设分布式系统,使用户可以按需对系统的智能进行合理部署。

6、经过实践检验的成熟技术:网络化视频产品融合了传统视频技术和先进的IT技术,这些技术都是经过了长时间的实践检验的技术,并在今后很长一段时间内保持先进的地位,这一切都确保了用户投资的安全性。

4 系统架构及传输技术

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:收费站、监控分中心、监控中心。收费站对本地所有图像进行监控管理。监控分中心对路段中各收费站上传的图像进行统一监控和管理。监控中心,监控中心对各路段监控分中心上传的图像进行统一监控和管理。

各收费站将前端的视频信号采集后不在本地进行监控,而是全部上传至路段监控分中心,或输入矩阵后由矩阵输出部分信号上传至路段中心。监控中心、监控分中心之间采用联网分级控制,控制信号采用逐级转发的形式转发到需要控制的设备。

收费站视频监控系统在工程中一般采用数字系列光端机来实现,完成从收费亭、收费车道、收费广场到收费站的视频信号传输。在光纤资源充足的情况下,首先选用点对点非压缩视频光端机传输,具有图像质量高、实时性好,成本比较低的优点。数字光端机可以将收费站、广场、收费亭的视频、音频、数据和以太网信号任意组合,在一根光纤上同时双向传输到收费站。系统总体结构如图1所示。

监控前端主要由网络视音频服务器、摄像机(防护罩、摄象机、镜头、支架)、云台、解码器、光纤收发器等主要设备组成。网络视音频服务器是整个系统中的核心设备,实现网络化、数字化处理工作,它完成模拟视频监视信号的数字采集、影像压缩、监控数据处理、报警信号的采集。通过连接光纤专网,传输到监控中心,对于监控到的图像,可以做中心存储;这种存储使得网络视音频服务器可以更适合应对突发的紧急事件。

监控中心可以是能连接到公共网络上的任何一台计算机,通过安装监控软件,监控中心可以通过远端网络视频服务器的IP地址来管理这些远端设备,并且可以分配用户信息,允许授权用户访问网络视音频服务器并通过网络浏览现场情况。

当监控数量巨大(例如:几千个点)时,服务器监控系统独有的分级管理可以提供更加高效的网络监控管理系统,通过一系列具体功能服务器,将监控网络合理有效的组织起来。

收费站到路段监控中心的音视频及控制信号传输根据不同情况采用以下方式:

1、采用全数字点对点光端机(级联矩阵系统)

2、采用环网光端机来实现。

点对点的方式,就是在站级收费站和监控分中心之间采用级联矩阵系统,将各个站级收费站的几路图像有选择的传输到监控分中心,监控分中心和站级收费站都可以对前端监控点进行控制,监控分中心具有优先权。

矩阵级联系统功能就是上级站点可控制本地及下级矩阵对应的功能,包括:系统编程、音视频切换、调用预置点、摄像机云台镜头和辅助开关控制等。每个独立的站点都是一套完整的CCTV系统,可连接多个视频输入、多个视频输出和多个控制点及本地的控制键盘。

采用环网光端机实现,每个收费站选传的N路图像上传监控分中心,收费站视频信号首先接入远端(收费站)环网光端机设备,环网系统内置光纤传输系统,采用标准的图像压缩算法对模拟图像压缩编码,数字化,复接到高速信道,通过电/光转换,信号发送到光纤通道上传输;在局端(监控分中心)环网设备接收数字复用信号、解码,输出模拟图像,图像质量达到广播级效果。通过环网设备光接口板提供的数据通道可实现对前端矩阵、云台摄像机的控制,或直接配置数据板完成对各种数据的传输。

由于各种计算机网络的传输带宽的不同,在利用现有线路的时候,须根据线路情况选择编码方式,以取得延时与清晰度、传输率的平衡。

根据具体网络建设状况,网络视频监控系统选择使用以下传输方式:

以太网传输方式要求各监控点的光纤设备提供以太网接口,以便于监控点的图像经网络视音频服务器通过以太网接口上传至监控中心,或者要求监控点或分控中心已经和监控中心通过广域网相连,监控点的图像经网络视音频服务器通过以太网经过各级路由器、交换机或HUB上传至监控中心。

5 结束语

二十一世纪是监控系统全面进入到计算机网络的时代,早日选择以计算机网络为核心的数字网络监控系统,为今后向更高、更远的发展奠定了基础,不断地将最新、最好的科技引进来,更好地与时代接轨,全数字网络视频监控在近期迅速占领市场将是必然的趋势。

参考文献:

1.《计算机网络基础》季福坤人民邮电出版社2008年

2.《数字信号处理》丁玉美高西全西安电子科技大学出版社2000年

3.《通信系统原理》沈振元聂志泉赵雪荷西安电子科技大学出版社2008年

4.《光纤通信系统》顾畹仪李国瑞北京邮电大学出版社1999年

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