基于高清视频的新一代收费车道一体化系统设计和应用

2015-08-05罗军

黑龙江交通科技 2015年6期

罗军

(贵州高速公路集团有限公司)

0 引言

我国的一些高速公路收费系统一般由对讲系统、报警系统以及收费数据等部分组成，由于这种收费方式操作起来有一定的难度，工作人员的工作效率也比较低。现阶段主要采用的数字化技术以及IP 技术，大大满足了收费站与监控中心以及图像交换的需求。本文对基于高清视频的新一代收费车道一体化系统设计和应用的探讨具有一定的现实意义。

1 新一代收费车道一体化系统设计方案

新一代收费车道一体化系统主要有三个部分组成，第一部分为收费车道的前端设备，这个设备主要是由收费站内的录像机、摄像机、车道的监控设备、扬声器以及栏杆机、室外灯等几部分组成。第二部分为收费车道的传输设备，主要包括光纤接口处的网络交换机、光交模块以及通信线缆等。第三部分为解码控制设备。解码设备主要包括解码器、监控器、图像处理以及对讲客户端处的相关软件。基于高清视频的新一代收费车道一体化系统主要由高清车牌识别器、网络录像机、嵌入式工控机以及车道等部分组成。基于高清视频的新一代收费车道一体化系统图如图1 所示。

图1 基于高清视频的新一代收费车道一体化系统

2 系统设计原则

2.1 与现有收费系统标准接口兼容

新一代收费车道一体化系统要有兼容的能力，不能改变现有的收费系统，这样有效地避免了资源浪费，而且原有的收费车道还能继续维持使用。

2.2 支持车道“孤岛运行”

传统的收费站系统易受到用电、网络以及设备本身问题的影响，例如这些方面出现了问题，很容易造成车道视频以及图像资料的缺失，再加上传统的收费车道采用的是集中式硬盘录像，一旦影像资料丢失，对收费业务的开展也就会造成很大的影响。一体化系统主要是通过在车道上安装专用的录像机，如DVR 或NVR，这种设备的应用，有效地保证了系统的稳定性，即使出现断网断电的现象也不会影响收费工作的正常开展。

2.3 跨网数据安全互联

我国高速公路收费系统的传统模式主要是以模拟视频设备为主，采用数字化系统进行信号转化，因而一般没有跨网通信的情况，如今新一代的收费车道一体化系统主要采用的是网络高清设备，然后再通过网路技术对数据以及图片进行处理与储存，大大满足了通信的需求。现代收费车道一体化系统的建设需要寻求成本较低而且安全度较高的产品，从而实现跨网数据安全互联。

3 系统功能结构

3.1 收费业务处理模块

高速公路收费业务系统主要有嵌入式低功耗的工控机、多串口卡、IO 控制以及收费软件这四部分组成。新一代的业务系统模块中主要有收费软件的维护以及收费数据的处理工作。同时还包括数据的传输以及存储，同时还要包括图像字符以及车在行驶中抓拍的数据，都需要进行处理，这是收费系统中比较关键的部分。

3.2 车道设备和控制模块

在高速公路车道设备控制结构中主要有两部分组成，一部分为车道控制器，另一部分是外围设备。其中控制器的主要部分是接收空机信号，这种信号能够有效对栏杆机、同方向指示灯以及报警设备上的信号进行采集，并且将这些信号及时传送给工控机，达到及时反馈的目的。外围设备的主要功能是进行监听与录音，并且承担着声音扩大的功能，该系统主要是收费系统的执行环节。系统功能结构如图2 所示。

图2 系统功能结构

3 基于高清视频的新一代收费车道一体化系统的应用

3.1 低成本跨网数据安全交换

在数据交换方面依然采用传统的端接口单元核接收来自网络的访问请求，这就是所谓的“摆渡交换”技术。这个技术的特殊性在于，各个网闸内部会相对独立开来，从而使收费网与监控网之间相互独立工作。因而要通过CPU 内置的128 KB SRAM 内存实现网络信息的交换，但是这个交换不是网络数据包的转换，而是应用层数据的静态读写，在某种程度上可以保护收费网用户的安全利益。但是信息网会通过网闸来检验通过的信息的安全合法性，这个检验一般分为如下三个部分进行:第一部分:进行数据分析操作，检验各协议的网络地址，分析传输层与网络层，从而将不符合的数据包进行处理，保留一些有用的信息，减少内存空间，防止Flood 的攻击。第二部分:这个部分主要是基于TCP/IP 协议的规则来进行的，需要进行协议包的审核与管理，通过对协议包的处理高速公路收费数据中的业务部分将与其他的分离，能够对数据包进行格式化，通过这样的方法能够将这些正常的数据传输到独立的区域内，最后再根据内容进行审核。第三部分:这个部分的主要内容是制定标准化模块，同样需要对模块的内容进行审查。需要根据高速公路车道收费的具体情况来建立两网数据交互接口协议。之后制定一定问题分析处理模块，这个模块的主要内容包含了收费系统中所有数据包的传输与处理过程，对于那些验证过并且符合一定科学性的数据，需要加注一些校验码，为了避免数据被改动。

3.2 可视化对讲系统

在高速公里收费站内设置可视化系统是十分必要的。这种系统具有双工对讲的功能，有效地实现了收费员与监督人员之间的业务沟通。该方法操作比较简单，直观而且效率也较高。通常情况下，收费站内的监控人员的只需要轻点触摸屏，在屏幕上寻找对讲的图片，并进行点击就可以实现双工语音通话功能。该系统能够实现自动录音功能，为今后的一些事宜的查询提供了可靠的参考。该系统具有很多优势，例如在进行通话时出现了新的通话，可以有待机功能，同时如果想结束通话可以轻点屏幕上的结束图标。该系统还具备监控室对道亭的单向视频语音监控的、收费站的布置以及安全撤退的系统，同时收费站内还需要安装一定的监测报警系统。如果发生意外情况能及时将险情报告给相关部门。

3.3 数字视屏软切换技术

有车道DVR、交换机、视屏解码器和控制键盘等设备使得数字视屏软切换技术具有了一些传统的传统模拟矩阵从未有过的强大功能。实际上有很多种方式可以实现“大所带小所”、“一所带多所”收费管理模式的监控系统构架方式。比如在监控中心端实现对电视墙上任意一台监视器播放任意视频画面，或者在IP 网络范围内通过组播方式实现图像的实时监控和录像回放。