高速公路图像传输系统应用

徐海泉

为适应高速公路长期发展的最优化设计要求，本监控系统的核心数字化压缩编码设备和系统软件均具备不同厂家间的互联互通互控的兼容能力；此外图像资源不仅为现有的监控管理服务，更具备未来提供指挥调度、领导决策、大众服务等能力。

系统概述

全数字化光纤网络多业务监控平台顺应光纤网络的低成本、大规模应用潮流，集音视频压缩编解码、网络交换、数据接入、光纤传输、软件处理及网络存储等先进技术于一体，适应视频监控系统技术向全光网络化方向发展。ZKON系统采用灵活的光纤（点对点/链型/环型）及以太组网方式,实现端到端全数字化码流传输，避免转接及二次编解码，克服了传统非压缩视频光端机多级转接、重复编码的缺陷，内置多协议低速数据接入及网络交换功能，配合整体的监控系统软件、网络分布式存储、转发及流媒体服务器模块，形成一体化视频监控及数据接入平台，广泛应用于高速公路监控系统、城市道路监控系统、大中企业厂区监控及政府园区监控系统。

系统总体设计要求

系统设计充分考虑数字化分布式多级网络视频监控的系统特点，技术上遵循先进性、实用性与成熟可靠性并重的原则。

在充分了解高速公路监控系统设计的基础上，形成一整套集图像实时传输、光纤自愈环网、内置网络交换、集中网络存储、资料查询检索回放、多级别遥控于一体、功能齐全的数字化网络视频整体解决方案，完善各区域图像信息通信应急保障机制，提升处置突发性事件的快速反应能力，为交通管理机关和领导决策、指挥调度、调查取证等多种后台应用提供及时、可靠的监控图像信息。

配合网络视频监控系统软件，实现直观方便的可视化操作和灵活丰富的设备控制权限设定，可根据用户实际需要划分总中心、路公司监控中心、区域分中心、监控管理站等各级单位的权限，实现各级用户对实时图像的调看权、控制权、网络存储权和对历史资料的查询回放权限的细分。同时可实现IE浏览功能，适合各部门领导在桌面随时调看现场图像。针对图像传输线路资源的设定，系统软件实现对用户调用图像路数的统一管理。

本监控平台子系统可与市监控总中心其它系统提供网络接口，提供DLL/控件等多种方式的二次开发接口，实现系统无缝连接。

如交通监控业务子系统、交通数据融合处理子系统、交通信息管理和服务子系统等，形成集成网络综合信息平台。监控平台组网、设备选型充分考虑与现有的高速公路监控中心及站端图像传输设备的功能、标准、接口协议的系统互连、互通和互控，保证视音频传输质量和控制信令的畅通，提升系统技术先进性水平，保护前期项目的投入。

系统软硬件设计可以兼容、接入及控制高速公路现有或未来建设的数十种主流厂家的球型摄像机、云台解码端、工控机式/嵌入式DVR、视频光端机、矩阵、操作键盘等常用监控器材和设备，为用户系统设备选型提供更多的灵活性和最优化保证。

系统具备自检和在线实时检测各运行编解码设备、数字录像设备状态及通信线路的能力，方便用户故障定位及排除，同时编解码设备支持集中式机箱，有效减少站端和各级监控中心端的设备安装位置占用，确保未来大规模系统应用的可维护性。

全数字化光纤网络多业务监控平台是研制的面向交通、公安、电力、石化等行业远程图像监控核心产品，集音视频压缩编解码、网络交换、数据接入、光纤传输、软件处理及网络存储等先进技术于一体，采用先进的H.264视频协议，支持双码流及软切换功能。

系统总体结构

系统特点

ZKON系统是集图像压缩编解码、光纤通信、数据传输、网络交换、数字视频网络存储、资料查询检索回放、多级别遥控于一体、功能齐全的全数字化光纤网络视频监控整体解决方案。

系统设备采用模块化设计，可根据用户需求配置图像、数据、通信接口的种类和数量。

ZKON设备基于大规模集成电路及嵌入式操作系统设计，确保设备稳定可靠运行。

支持链型、环型星型等多种光纤组网方式及保护功能，支持自愈功能，自愈时间小于200ms。

支持单播、多点单播、组播及转发等以太网络通信协议，适应不同网络拓扑结构及带宽条件，与各通信厂家的网络传输设备实现联通及应用。

图像编码设备支持高/低双码流输出，分别用于高画质大屏幕显示和数字视频网络存储，在保证监控画质量的同时节省网络资源及存储硬盘空间，避免视频二次编解码。

ZKON系统采用分布式网络数字图像存储方式，有效降低网络带宽占用，提高图像存储的可靠性。

ZKON图像编解码端采用独特的内置权限设置，尤其适合分布式多级权限管理，不依赖系统服务器的授权控制，提高了系统运行强健性。

ZKON系统软件具备直观方便的可视化操作和灵活丰富的设备控制权限设定，可根据用户实际需要划分监控总中心、区域监控分中心、监控管理站等各级单位的权限，实现各级用户对实时图像的调看权、控制权、网络存储选择权和对历史资料的查询回放权限的细分。

系统支持IE瀏览及发布功能，适合各部门领导在桌面通过内部网络或因特网随时调看现场图像，可实现交通信息公众发布功能。

ZKON系统软件具备强大的系统管理、配置、诊断、运行维护等功能

监控平台组网、设备选型充分考虑与现有的高速公路监控中心及站端图像传输设备的功能、标准、接口协议的系统互连、互通和互控，保证视音频传输质量和控制信令的畅通，提升系统技术先进性水平，保护前期项目的投入。

本监控平台子系统可监控总中心其它系统提供网络接口，提供DLL/控件等多种方式的二次开发接口，实现系统无缝连接。如交通监控业务子系统、交通数据融合处理子系统、交通信息管理和服务子系统等，形成集成网络综合信息平台。

ZKON系统软硬件设计可以兼容、接入及控制高速公路现有或未来建设的数十种主流厂家的球型摄像机、云台解码端、工控机式/嵌入式DVR、视频光端机、矩阵、操作键盘等常用监控器材和设备，为用户系统设备选型提供更多的灵活性和最优化保证。

支持多路低速数据口（232/422/485）及10/100M自适应网络数据接入。

编码端内置多路开关量输入及报警输出接口，配合LED指示，可与系统软件形成联动控制。

支持网络远程配置、程序升级、在线诊断等功能，方便系统调试及运行维护。

根据现场环境选择壁挂/4U/6U等多种机箱结构，便于室外、室内工程安装及宽温度范围。

应用系统软件结构

ZKON系统软件采用C/S结构和B/S结构相结合的方式。C/S结构具有速度快，结构简单的特点。B/S结构具有安全性好，易部署和维护的特点。软件系统拟架设多级服务器，主要包括：

数据库服务器：这是系统最核心的服务器，所有系统的主要配置结构，历史数据等都储存在数据库服务器上。作为核心服务器，可靠性和安全性是最需要考虑的因素。为提高系统的可靠性，需考虑双机+磁盘阵列的配置。从软件上考虑，所有的对核心数据库访问都必须设计成B/S模式，即所有的客户端访问都需通过应用服务器来对数据库进行访问。这样，无论是在网络安全设计、数据一致性保证或后续系统升级上都比较容易。数据库服务器的设计上同时要充分考虑备份和恢复的手段和设备。

GIS服务器:GIS服务器一般可以和数据库服务器统一架设。但考虑到系统安全，我们建议GIS服务器作为一个应用服务器单独架设。其数据库可以考虑将比较重要的数据部署在数据库服务器上，但作为GIS客户端则只能访问GIS服务器。这样，在GIS系统实现，调试和重构时对整个软件系统的影响可以降到最小。

应用接入服务器：这是系统最主要的一个应用服务器。各个客户端和WEB中间件通过访问应用接入服务器实现对系统结构的描绘；对用户权限的鉴别；对各个设备（如视频矩阵、嵌入式硬盘录象机等）的控制和访问；对业务流程（如预案系统）的调用；对历史数据和录象资料的检索等。也就是说，各个客户端和浏览器方式的客户实际上是通过应用接入服务器实现对系统设备和系统数据的访问。应用接入服务器还负责访问权限的控制，并发访问的控制，网络流量管理，访问日志管理等方面，可以对网络上的视频流数据进行最充分的管理和规划，从而将视频流数据对网络的利用达到最佳。这样，系统结构清晰简单，系统的一致性、安全性、可操作性和可维护性等都能够得到保证

针对速公路监控系统的要求，应用接入服务器负责视频网络带宽的管理，以分配64路的总监控图像流为例，其中8路预留给收费图像访问使用。各级监控管理单位在访问所属站端图像时需先向应用接入服务器申请，在符合总的图像带宽占用的条件下获得许可时方可访问。应用接入服务器应放置于权限最高的管理单位。

视频网络存储服务器：我们建议系统可以设置视频网络存储服务器。对于通过编解码端上传的视频码流，在各级监控管理站、路中心、区域监控中心均可通过配置网络存储服务器实现存储，统一规划管理和备份，并可由具备权限的各级监控视频工作站的操作人员检索、调阅。这样，对于重要的甚至是不可恢复的录象资料又多了几道可靠的保障手段。将来，各个监控管理单位的视频记录设备所记录的资料也可以由总中心的网络视频集中存储服务器统一收集，再通过流媒体服务器进行分发。系统无论从管理还是使用上将更加方便实用。

网络存储是替代传统DVR录像机的全新录像方式，可避免图像码流的二次编解码，保证图像的高清晰度画质，方便业务台的网络查询和调用回放操作。

WEB服务器：作为系统的一个主要的发布和应用接入平台，WEB服务器负责为使用浏览器方式的客户提供应用接入，中间件服务，控件发布和更新等服务。同时WEB服务器作为直接对外的服务接入点，在网络安全，防入侵和防病毒等方面，尤其是设计的重点。建议尽可能减少script方式，多使用J2EE方式，通过中间件对系统进行访问。在部分必须使用本地控件的环节（如视频流接收、解码），由于牵涉到与系统中其他应用服务器的通讯，所以在设计上要充分考虑其对网络带宽，网络许可等的影响。

对于以上的服务器，我们考虑应用的用户采用两种方式来访问系统：

普通的客户端：这种客户端软件主要安装在各监控管理单位的监控视频工作站上，直接访问应用接入服务器、编码端、流媒体服务器、视频网络存储服务器等。由应用接入服务器直接鉴权，通过鉴权后从GIS服务器获得地理信息系統数据，从应用接入服务器获得系统结构数据从而形成人机界面和系统结构图。客户端操作人员的视频查看平台有两种：一个是连接解码端的模拟大屏上显示的来自编码端的视频信号，一个是在计算机上显示的来自视频编码端、硬盘录象机、网络存储服务器的数字视频信号。（该信号通过视频转换后也可以投射到模拟大屏上）。

浏览器客户端：这种客户端主要安装在非主要值班部门人员的计算机上。通过WEB服务器上的中间件对编码端、视频网络存储服务器、数字硬盘录像机等进行访问。为简化用户操作，建议这种客户端的界面设计的尽可能与普通的客户端一致。浏览器客户端的存在一方面可以提高系统的安全性，另一方面也可以简化大量的安装，部署和软件更新工作。让各级领导和各个部门可以随时方便地使用本系统。

结束语

交通依靠自身强大软、硬件开发能力，针对网络视频传输技术及高速公路用户需求，开发了ZKON 2000网络视频集中监控系统，具有功能强大、稳定可靠的应用优势

ZKON2000系统包括业务台（对应速公路监控系统的监控工作站）模块、网络存储（对应高速公路监控系统的图像服务器）模块、浏览台（IE）模块、数据库（对应高速公路监控系统的服务器）软件等主要部分。

相信在不久的将来，高速公路图像传输系统将会越来越多的应用在高速公路当中,为出行者带来更大的便利！