光端机设备在高速公路监控系统中的应用
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摘 要：视频监控是高速公路运营管理的重要手段,主要用于收费系统和监控系统,视频监控系统属于高速公路重要的机电设备。本文总结目前高速公路监控系统中应用光端机的原理及特点，特整理形成本文，以供业内同行共同参考借鉴。
关键词：光端机 公路监控 功能应用
我国的高速公路发展十分迅速，监控产品更新换代也比较迅速，现有高速公路监控系统中模拟系统与数字系统并存，在提升高速公路监控系统技术水平的同时，也需充分考虑现有模拟监控系统的存在。在一些使用模拟监控系统的高速公路升级改造过程中，不可肯能将原有系统全部淘汰，这样将造成投资很大浪费。如何将原系统有益的兼容进来，并兼顾现在新兴的技术功能应用，将是考验一个监控系统优秀与否的标准。由于高速路沿线和监控距离远，环境相对恶劣，对信号传输的抗干扰性、保障远距离传输有非常高的要求，所以通常采用光纤作为传输各类信号的介质，理所当然视频光端机也就成为传输设备的最佳选择。视频光端机的产品质量和工程质量直接关乎整个监控系统的运行，属关键设备，所以，无论是使用方还是系统集成商对视频光端机的选择都非常重视。
一、技术发展趋势
视频光端机每年在技术、工艺、质量水平等方面都会有一些进步。目前，高速公路监控系统和收费系统中应用的光端机还是以数字式视频数据复用点到点光端机和级联型（节点式）光端机为主。
点到点光端机继续向着多业务、综合化发展，也就是单纤传输多路视频、音频、数据、以太网等信号。这种设备高度集成化，解决工程实际中多种业务传输的需求，降低了工程造价。目前，这类设备在高速公路收费系统中得到广泛应用。
近年，全程监控继续在各地的高速公路建设中大量推广，所以，级联型光端机的用量也大幅度提升，在外场监控和隧道监控中大量使用。使用级联型光端机大幅减少了光纤的用量，也减少了工程量，虽然设备造价较高，但是总体来说降低了工程造价。
1、模拟视频光端机与数字光端机的区别：
1）光纤上传输的信号方式不同
顾名思义，模拟光端机上光头发射的光信号是模拟光调制信号。而数字光端机上光头发射的光信号是数字信号即0或1对应光信号强、弱两种状态。
2）模拟信号传输输入和输出处理方式不同
对于模拟调幅光端机，处理方式是将视频、音频、数据的幅度对一高频载波信号进行调制；而数字式光端机对输入的基带的视频、音频、数据进行高分辨率的模拟-数字转换，接收光端机再将数字编码进行数字-模拟转换，恢复成原始的基带的视频、音频、数据信号。
3）处理方式的不同，引起的视频、音频、数据信号失真、变畸变、干扰不同
模拟光端机由于要进行调幅、调频、调相，所以很难做到真正线性调制，非线形必然引起信号失真；因此其传输视频图象、音频质量、数据的效果很难达到很满意的效果。数字式光端机仅只有模数转换的量化误差，不足以引起信号畸变，大量复用不会出现干扰。
2、点对点光端机
点对点视频光端机原理就是在采集前端放一台发射光端机，其作用就是将各类电信号转换成光信号；终端放一台接收光端机，其作用就是将光信号再还原成电信号。在发射机同接收机之间用光缆连接。主要可分为模拟光端机和数字光端机（非压缩）两种。
优点：
1）使用简单灵活，视频质量高，实时性好。
2）除了可以传输多路视频信号外，还可以传输音频信号、异步数据、以太网数据等多种信号。
3）价格便宜，可替换性相对较高。
4）技术成熟，维护简单。
缺点:光纤资源占用较大,每对光端机需占用一根光纤.
适用领域:光纤铺设方便,对视频质量要求严格的领域.如:交通,厂矿等.
3、级联型（节点式）光端机
节点式光端机原理就是在正向各节点上行视频信号，音频信号和数据信号，反向下行数据和音频信号使用单纤通过电级联的方式在链路的若干节点直接插入视频、音频、数据信号，并将其传送至监控中心；同时使用该光纤通过电级联的方式将音频和数据信号从监控中心传送至各个相应的节点。
优点：
1）视频采用非压缩方式传输，图像效果好，节省光纤资源，传输距离远，传输信息量大。
2）节省光纤资源，比点对点传输系统大大节省了光纤芯数且方便管理和维护。
3）图像质量高，完全实时非压缩视频传输。
4）可扩展性好，图像路数增加非常方便。
缺点：
1）系统造价过高。
2）设备通用性较低。
3）光保护功能不够强，当某两个节点出现光路故障或断电影响其它节点传输。
适用领域：高速公路路面、隧道监控。
二、高速公路道路监控系统
1、系统需求
为了能够迅速、全面了解路面、收费站广场交通状况，实现有效的交通管理、控制和监视，及时处理各种事故，减少因交通事故和交通堵塞导致的路段堵车现象，高速公路需要建设自己监控系统，使其可以向有关部门提供各种服务，使驾乘人员行车快速、安全、舒适，保证道路的安全畅通。
因此，道路监控系统的主要目的是把前端的视频信号和控制信号均采用光端机传输到道路管理中心。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：路面监控、隧道监控和广场监控。路面监控主要是路段中主要交通出入口、道路拥挤地段，事故多发地段。隧道监控对像主要以隧道内及车道、隧道口及变道和隧道配电所为主要监控点。而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。广场监控主要是以收费站出入口广场、车道和收费亭内为监控点，图像一般有8路以上，有些广场大、车道多的，图像可能有40路以上。
2、选择解决方案
A、路面监控
根据上述路面监控的特点，视频光端机的特点，如果我们选择最简单的设计是全部采用点对点视频光端机进行传输，将各路图像传送到就近的收费站。但是由于各路图像的距离也很不一致，近的几公里，远的几十公里，这种方案会使用大量光纤资源造价成本过高。因此，可以采用数字非压缩节点式光端机实时传输，整个传输过程中视频只使用少量光缆纤芯，而且保证视频质量与数字非压缩点对点传输完全一样。
B、隧道监控
隧道监控则在同一个区域内集中传输视频监控图像，在较短的隧道内，图像较少，则可以与其它外场监控传输共用一条光纤，加入到链路中成为其中的节点。而隧道较长则可以使其成一独立链路。因此，采用数字非压缩节点式光端机的传输方式来解决隧道监控是一个较好的选择。
C、广场监控
广场监控相对来说最为集中、范围小，在传输图像数量较多，光纤建设的费用较少，因此，可以选择技术成熟、价格低廉的点对点的光端机完成图像传输和控制的任务，从而节约工程的建设成本。具体来说，广场摄像枪可以使用1路视频+1路数据的点对点光端机传输到收费站；而收费亭和车道的图像、音频则是使用电缆汇聚后，统一使用点对点多路视频传输光端机传输到收费站。
结束语：
高速公路监控系统的发展，在未来几年将会全部过度到数字系统，大型高速公路视频监控联网将成为现实。高清、智能分析、3G等新技术的应用将逐渐普及。多种系统技术的融合发展，是未来监控系统发展的方向趋势。无论是点对点式或者是节点式的光端机，在高速公路的道路监控系统中都可以得到充分的应用。只要能从系统的需求出发，根据功能的要求做出合理设计，再通过市场选取性价比高的设备，就能够保证满足监控系统要求和传输质量。
参考文献：
1．刘震;视频监控系统的搭建与应用[A];天津市电视技术研究会2010年年会论文集[C];2010年
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