数字网络监控系统在高速公路中的应用
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［摘要］视频图像在高速路中起着非常重要的作用，也是安全保障重要手段。本文首先介绍高速公路中数字网络电视监控系统的基本组成，然后再着重介绍电视监控子系统的功能及应用。
［关键词］数字网络监控嵌入式
一、 前言
随着高速公路的迅速发展，IP寻址的多媒体通信技术发展势头强劲，监控设备的数字化、网络化发展已经普遍展开，网络数字监控系统的建设已成为发展趋势，越来越多的模拟监控系统被数字网络监控系统所取代，同时监控点的数量越来越多并且越来越密。这不仅要求在监控前端部署网络视频服务器，而且要求在大型视频监控中心或指挥中心部署网络视频解码器，以满足网络视频图像解码上监视器、电视墙的目的。数字分布式的网络监控系统是完全基于数字视频技术和网络传输的视频监控系统，该系统综合运用了多媒体视频技术、计算机网络技术、工业控制技术，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。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，实现了集中监控、集中管理。此类相关监控方案已经开始在高速公路等领域得到一定运用。本文将介绍数字网络监控系统的实现方案及其在高速公路运营管理中的应用。
二、系统构成
采用基于嵌入式服务器为核心的网络视频监控系统，在组网方式上与传统的模拟监控和基于PC平台的监控方式有极大的不同，整套监控系统主要由三个重要部分组成：分站设备（监控点和站内设备）、通道传输设备（SDH）和中心监控终端（显示及控制设备）。现分别加以介绍。
1、分站设备
主要由前端设备和网络视频编解码器组成。前端设备，如监控摄像机（彩色摄像机（云台式）、一体化枪、球机和网络摄像机、各类报警输入/输出装置与传统工业电视所使用的设备完全一致。因此分站设备的核心是网络视频编解码器，此方式彻底打破“经典闭路电视系统是以摄像机成像技术为中心”的结构，根本上改变视频监控系统从信息采集、数据处理、传输、系统控制等的方式和结构形式。本系统采用嵌入式的操作系统，这种设备可以将摄像机的接入和控制、图像的数字化、压缩编码、网络传输全部集成在一个设备中，采用模块化结构，体积小，易于安装、使用和维护。使整个系统的实时性、稳定性、可靠性较微机平台大为提高，并且日常维护工作量相当小，同时，由于这种设备可通过网络远程设置和管理，能迅速了解现场设备状况，更适合高速公路站内机房无人值守的环境。
2、通道传输设备
高速公路这部分设备主要采用SDH进行传输，SDH可以提供100M端口进行传输，这样能保证比较满意的图象质量，又能满足实时监控的流畅性。
3、主站设备
主站设备主要实现对登录用户、分站设备的集中管理和视频图像解压，存储等功能。主站一般由多个监控终端组成，它们往往采用一对一或一对多的视频监控任务。如需传输视频的控制、报警及录像等监控任务，传输报警需主站添加报警数据库服务器、数字录像数据库服务器以及多个监控终端和大量的辅助监控终端。这样，用户只需要在通过计算机就通过网络对视频进行图像查看及控制。
在调度所和集控站建立数个监控终端，这些监控终端不用铺设专门微机和铺设视频/控制电缆，也可以通过内部网络利用IE浏览器就可以完成摄像机分组；遥控优先级设置和调度；视频图像的存储、检索和回放等功能。系统也可以通过监控系统软件中的全线电子地图，随监控中心服务器软件一起运行，在内网上任意客户端用IE浏览器即可观看图像，可方便的查看各监控现场，直观的显示各收费站及各段的情况。
中心服务器可将视频流传输到中心的电视墙上，值班人员可清楚直观的监控到各分站传输的视频，及时了解情况。
三、系统功能
信息流的数字化、编码压缩、开放式的协议，使智能网络视频监控系统与安防系统中的各个子系统间实现无缝连接，并在统一的操作平台上实现管理和控制。网络视频监控系统安装了视频服务器之后，完全可取代视频矩阵的作用，对图像的管理更加灵活。更重要的是，能支持网络中多个用户同时观看或控制所有的监控现场，对高速公路紧急情况的处理更加方便，这对于高速公路的监控工作有更加重要的意义。
实时对各视频图像24小时视频监控，也同时对视频进行数字录像存储方便事后查用。系统可以连接大量报警设备，例如电话摘机报警，车道脚踏报警、外场设备防盗报警等，一旦捕获到异常信号，系统能自动报警，上传报警信息并将相关对应的图像信息显示出来，提醒监控人员及时发现及处理问题。
在系统中可以加外场设备的防盗系统，可以将存放设备箱加入门禁系统，加强对设备的安全管理。同时也加入了收费亭内音、视频监控能够随时随地看到收费人员的工作情况，听到收费人员的对话，了解工作人员的服务表现。
四、系统拓朴图：
系统拓扑图
高速公路系统各段众多、地点分散，成为日常维护工作的主要障碍。在高速公路系统内部推行网络视频监控系统，将能极大的解决上述矛盾。建立网络视频系统，操作员和各部门领导可利用高速公路系统现有的计算机网络和计算机，对各站收费站及各路段情况进行查看，大大减轻日常人员巡视的工作量，便于及时发现问题，解决问题，保障安全生产。
五、系统设计描述：
1、首先利用通信系统中的SDH传输设备提供传输网络。由于SDH有多种网络拓扑结构，它所组成的网络非常灵活，它能增强网络监控，运行管理和自动配置功能，优化了网络性能，同时也使网络运行灵活、安全、可靠，使网络的功能非常齐全和多样化；能提供较为稳定的传输资源，保证系统的稳定性。
2、监控点：采用彩色摄像机站内网络化，一方面非常适合于无人职守的工作方式，另一方面利用IP网络传输现场图像，非常适合远距离监控。
3、管理中心：管理中心的工作人员可以在PC机上，通过监控软件观看现场情况，也可以再利用大屏幕投影仪，将图像投射到银幕上，重点查看，方便集中指挥等。同时也通过网络存储设备对音、视频图像进行24小时存储，方便日后查看及存档。
六、系统特点：
第一，便于计算机处理。由于对视频图像进行了数字化，所以可以充分利用计算机的快速处理能力，对其进行压缩、分析、存储和显示。通过视频分析，可以及时发现异常情况并进行联动报警，从而实现无人值守。
第二，适合远距离传输。数字信息抗干扰能力强，不易受传输线路信号衰减的影响，而且能够进行加密传输，因而可以在数千公里之外实时监控现场。特别是在现场环境恶劣或不便于直接深入现场的情况下，数字视频监控能达到亲临现场的效果。即使现场遭到破坏，也照样能在远处得到现场的真实记录。
第三，便于查找。在传统的模拟监控系统中，当出现问题时需要花大量时间观看录像带才能找到现场记录；而在数字视频监控系统中，利用计算机建立的索引，在几分钟内就能找到相应的现场记录。
第四，提高了图像的质量与监控效率。利用计算机可以对不清晰的图像进行去噪、锐化等处理，通过调整图像大小，借助显示器的高分辨率，可以观看到清晰的高质量图像。此外，可以在一台显示器上同时观看16路甚至32路视频图像。
第五，系统易于管理和维护。数字视频监控系统主要由电子设备组成，集成度高，这样，整个系统是模块化结构，体积小，易于安装、使用和维护。采用先进数字化监控设备，功能齐全，操作简便；
七、结束语
正是由于数字视频监控具有传统模拟监控无法比拟的优点，而且符合当前信息社会中数字化、网络化和智能化的发展趋势，所以数字视频监控正在逐步取代模拟监控，广泛应用于各行各业。
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