基于数字视频技术的高速公路监控系统研究

张默晗

【摘要】 高速公路的建设已成为融贯东西南北快速发展的重要枢纽，随着科技、信息化的发展，实时监控高速公路通行路况，优化公路路网管理成为保障行车安全畅通、公众便捷出行的重要环节。基于数字视频技术的高速公路监控系统也因此应运而生，本文从数字视频监控系统的构成、功能、技术等方面，研究如何发挥数字视频监控系统的技术优势，提升高速公路路网管理的信息化、智能化水平。

【关键词】 高速公路 数字视频技术 监控系统

一、引言

随着高速公路纵横交错的延伸，随之而来是与其相应配套的管理设施的建设，来满足社会公众日益增长的需求服务和管理。而数字视频技术系统为高速公路的管理提供了直觀、方便、信息丰富的内容，是安全防范系统和高速公路机电系统的重要组成部分，是将视频技术和现代通信技术相结合的应用，可有效实现路网管理的信息化、智能化、现代化。高速公路的全程监控和视频传输的数字化，借助高科技安防通信手段，在四通八达的高速网穿梭的车辆中，实时对交通通行情况和流量进行监控，及时发现安全隐患，尽量避免和更有效率的制止各种事故的发生。同时，该系统可实现对高速公路路网的统一运营管理和指挥调度，是确保高速公路畅通无阻的有力措施。

二、数字视频技术

随着计算机、网络、视频压缩等高新技术的发展，视频监控进入网络视频技术阶段，数字视频压缩编码技术广泛应用，打破了传统模拟监控系统的结构，改变了高速公路监控系统信息采集、数据处理、数据存储及系统控制等方式，由此产生基于PC 的多媒体监控系统。虽然，视频采集和视频传输依然以模拟方式进行，但通过模拟摄像机的图像信号，传输到达多媒体监控终端后，将采取数字处理与存储。利用通信网络，把信息传到监控中心（一个或多个），这样能直接控制切换调用任意一路监控点的非压系统构成图，基于PC 的多媒体监控系统通过增加视频处理卡以增加图像的输入路数，采用数字化存储及视频解压缩功能，将实时的视频信号上传至监控中心，更好地解决了对大规模、长距离、高度分散的各监控点的视频传输。数字非压缩技术处理图像，使监控区域显示高清晰度的画面，即使监控区域的图像回放也能达到较高的清晰度，数字视频网络监控系统由此正式进入数字化阶段。

高速公路的监控系统传输模式采用光纤专线为传输介质，它将视频及控制信号转换为激光信号在光纤中传输。传输图像的基本系统为一路光纤视频传输系统，一根光纤上传输一路视频信号。

实现这过程以模拟摄像机+视频光端机等模式，数字非压缩点对点式视频光端机传输，能够做到集中监控、集中存储，特别对重点路段、隧道和桥梁的监控，对某个监控点的图像，可以利用内部网络在任何地点随意调用监控画面，画面连贯清晰。

由于光纤传输具有距离远、容量大、抗干扰能力强等优点。使用光纤传输方式可以用于长距离的图像传输、或多路视频数字复用光纤传输。在多路视频数字复用光纤传输，实现一根光纤上长距离传输多路视频信号。

三、数字视频技术具有高清的优势

数字视频技术采用高清摄像机监控，图像分辨率更高，信息量储存丰富，图像还原更加清晰，细节更加细腻，而且具有智能分析车牌、人脸识别、事件检测等，还具备激光夜视、透雾、电子防抖、强光抑制等，特别是对特殊天气如夜间、雾天等实现有效监控，解决了传统摄像机只能在白天起作用的问题。

同时，对特殊时段可进行区间测速、高速行驶的运动物体全过程的监控，具有监控的适应范围多，覆盖面更广等特点。

高清视频数字编码可分为：

（1）数字非压缩编码及数字非压缩编码：具有视频图像质量高，实时监控性能好、延时低。但是视频码流很大，传输无法以TCP/IP网络，对光纤的需求非常大，需要压缩技术存储。

（2）数字压缩编码高清视频；目前，采用最多的一种压缩编码方式，广泛应用在高速公路的高清视频监控。由于经过了压缩处理，大幅度降低视频码流，传输可以通过TCP/IP网络，对于后期的存储及发布，采用更为方便非压缩方式。一般高清视频H.264的带宽要求一般为8Mbps～16Mbps。前端多种数据接入，解决视频数据传输以及多业务传输需求，满足多业务传输需求，这样使高速公路沿线除了视频监控设备，还可接入多用途的业务设备（情报板、气象检测设备、应急电话设备、视频检测设备）等，既解决了全程监控的问题，又具备传输其他业务数据的能力。

多业务数据的技术采用波分复用技术，可以应用太网数据、串行数据、电话信号传输。实现同时接入各类业务的需求，而传输视频信号与各类业务都可以同时运行，也可以单独传输，前端多种数据接入简化了结构，不需要种类太多的设备，为维护设备提供了便利。由于高速公路具有海量的监控信息，为了确保信息不会丢失，系统提供了N+M备份，存储大容量监控数据，不间断保证24小时存储，在遇到紧急事件后，确保有据可查。

由于数字压缩编码高清视频具有可靠性的高需求，应用IP-SAN存储阵列或RAID技术、N+M备份等技术手段，对监控信息可以高质量可靠存储。以数字压缩编码高清视频技术为基础，可统一对重点路段、隧道和桥梁采用全天候实时音视频监控，并可在监控中心以外的任何地点控制查看监控点，随意调用监控画面，画面清晰连贯。

四、数字视频技术监控系统的优势

数字视频综合管理由设备和节点式光端机组成，光纤链路网络实现数字化的视频图像传输、转换、处理系统，具备以下优点：

（1）保证本地管理站具有高清晰度实时图像切换，提供支持基于压缩处理模式的视频业务与非压缩处理模式视频业务的共同传输、转换、提供给上级监控分中心多种显示与浏览模式。

（2）全网设备统一管理，由数字管理之间的平台与接点光端机之间，构成多种结构的网络（链网、环网、星型、分支、混合型）等组网，覆盖到最前端的范围，设备监控功能可覆盖至外场设备最前端（外场摄像机或其他设备处），具有很强的联网能力。

（3）由于前端多种数据接入，可以支持多业务接入、传输功能。因此，可提供收费站内和外场的多种接口和传输能力，包括太网、异步数据、音频、对讲、报警等。

（4）具有技术优势的后台软件功能，适应的模块化设计。

（5）扩展性强，系统外场使用节点式光端机，光纤链路可以用单根光纤构成，不同地点的多路视频图像和多种数字码流可以接入并传输。

五、结束语

数字视频技术的高速公路监控系统实现了多级联网监控，配置该系统的视频监控中心可对所辖区域视频监控的集中管理，有利于统一的现场调度和管理，且各监控点具有全天候监控的效果，对所有监控的视频能够保留长期的视频录像，能有效提升高速公路路网运行维护水平，保障国家高速公路和重点干线公路以及重要站点的稳定运行，为社会公众提供安全、便捷的出行服务。

参 考 文 献

[1]王丽 赵艳辉 高速公路监控系统视频传输设计与实现[J] 交通标准化 2014.04.（15）： 135-140

[2]周洲 周林英 高速公路视频监控系统传输方法的选择[J] 交通企业管理2014.09.（8）：116-118英

[3]段龙梅 浅析高速公路基于IP高清监控系统的解决方案[J]科技与企业2014.09.（11）：268-269