高速公路视频巡航系统设计与实现

■沙 薇 ■江苏苏科畅联科技有限公司，江苏 南京 211112

1 引言

监控系统作为高速公路三大系统(通信、监控、收费)之一在高速公路营运管理中的作用举足轻重。高速公路监控中心工作人员需要通过视频监控系统实时观测路面交通运行状态，当发现有路面抛洒物、异常停车、交通事故时主动通知相关人员进行处理，确保高速公路的安全畅通。目前很多高速公路管理公司都采取人工巡查的方式进行。例如:若一条高速公路管辖范围为100km，按照2km 一个的布设密度，沿线有50 路监控摄像机，工作人员需要定时轮巡所有摄像机监控画面(如两小时巡查一遍)，在巡查每一路监控摄像机时通过专用键盘操作摄像机云台，控制角度和镜头伸缩，确保全面观测到路面情况。这种传统的监控方式操作起来不仅枯燥，而且长此以往容易产生视觉疲劳，出现监控盲点。本文提出的高速公路视频巡航系统能够改变目前监控人员手动切换视频的模式，实现对高速公路实时运行状况的无缝监控和管理。

2 系统概述

高速公路视频巡航系统是一套对监控摄像机进行持续控制的软件系统，集前端设备的控制、管理于一体，能够有效地对前端摄像机进行全时自动控制。系统可以在无人操作的情况下实现多路视频自动切换与多视角实施监控，改变目前监控人员手动操作模式，实现对高速公路运行状态的实时监测，提高交通事件主动发现率。

2.1 系统原理

高速公路视频巡航系统实现了视频监控功能与视频巡航功能的协调统一。视频监控功能可通过手动方式实现对路面某一特定摄像机进行控制;视频巡航功能则是根据预先设置好的巡航参数(巡航点、移动速度、在每个巡航点的停留时间)控制前端摄像机按照一定路径连续运转，从而在系统中看到连续监控的画面。

以苏嘉杭高速公路为例，道路沿线共有97 路网络高清摄像机。路面摄像机通过光端机将视频信号传输至苏嘉杭高速公路指挥调度中心。巡航系统部署在巡航管理计算机上，通过RJ45 口与中心交换机相连，从而关联外场97 路摄像机。

对单个摄像机巡航时，设置巡航参数以后可以从第一个摄像机的第一个巡航点平滑过渡至第二个巡航点，直至最后一个巡航点。通过镜头拉伸和角度的调整覆盖道路每一个角落，确保没有监控盲区。第一个摄像机巡航结束以后系统会自动跳转至第二个摄像机的第一个巡航点开始巡航。此时，第一个摄像机会在后台自动回到第一个巡航点位置，确保下次巡航开始时从第一个点开始。

由于苏嘉杭高速沿线共有97 路摄像机，数量较多，因此在系统中将97 路摄像机分为4 组进行管理，巡航参数设置成功以后可以点击开始巡航按钮，即可在界面中同时从四组摄像机的第一个摄像机进行巡航，缩短巡航周期。系统界面如图1 所示。

2.2 系统功能

高速公路视频巡航系统包括摄像机管理、云台控制、巡航参数设置、巡航、故障摄像机自动报警、日志管理六大模块。

2.2.1 摄像机管理

添加和管理前端摄像机及预览监控画面，包括设备管理、视频预览功能。

图1 高速公路视频巡航系统界面

(1)设备管理:管理前端摄像机基本信息，包括设备名称、设备IP、端口号等;(2)视频预览:视频监控画面实时查看，预览巡航点设置。

2.2.2 云台控制

调整云台位置角度及摄像机焦距，包括水平转角、俯仰角、变焦倍数、光圈等，实现监控画面实时查看。

2.2.3 巡航参数设置

设置预置点与巡航路径，巡航参数文件支持批量导入。

(1)预置点设置:可设置多个相机固定位置为预置点，点击相机预置点设置，相机自动记录预置点信息;(2)巡航路径设置:根据已经记录的预置点，设置巡航点，根据巡航点输入巡航时间，每个巡航点停留时间，巡航速度等。

2.2.4 巡航

调用巡航功能后，系统自动全时控制前端摄像机按照预先设置的轨迹自动扫描，当前摄像机扫描结束后自动切换到下台摄像机，当摄像机数量较多时，可实现分组巡航。系统支持对所有摄像机进行任意分组、分段配置以及分屏显示，每屏支持1、4、9、16 台摄像机监控画面显示，通过分组巡航可有效缩短巡航周期，提高系统效率。

2.2.5 故障摄像机自动报警

实时自动检测摄像机工作状态，提供异常报警。在巡航过程中出现某一台摄像机故障时系统会自动弹出对话框预警，解除报警后(用户手动解除或者停留一段时间自动解除)会自动跳转到下一台摄像机继续巡航。

2.2.6 日志管理

系统提供了操作日志的实时查询，利用日志记录的功能，可以查询用户的系统操作记录，保证了系统操作的安全，以便为系统维护提供支持。

2.3 系统特点

传统的视频监控系统需要工作人员使用专用键盘对前端摄像机进行不间断切换、控制，以达到对高速公路各个监控点、各个路段的实时监控。工作人员的全时控制不仅效率低下费时费力，而且极易存在监控盲点，导致交通事件发现不及时。高速公路视频巡航系统的使用能够及时提高工作人员工作效率，发现突发性交通拥堵，有效预防了可能发生的二次交通事故，降低事故对路网交通产生的影响，进而提高道路通行效率。高速公路视频巡航系统能够极大降低工作人员的劳动强度，系统安装简易、维护简单、稳定可靠，预留与其他系统之间的数据接口，具有高扩展性。

3 系统应用效果分析

目前该系统苏嘉杭高速与江阴大桥得到应用，使用效果良好，大大减轻了工作人员的劳动强度。系统使用后苏嘉杭高速交通事件主动发现率有所提升。江阴大桥视频巡航系统兼容了AD 模拟摄像机和海康威视网络高清摄像机两种类型，实现了两种摄像机巡航的无缝切换。

由于夜晚高速公路路面光线不足且高速公路上行驶车辆较少，完全可以根据管理需要降低巡航频率。因此在系统功能中新增了日间巡航、夜间巡航两种模式，不同的模式可设置完全不同的巡航方式，包括巡航点、巡航速度、巡航时间等以满足用户的需求。

4 结语

高速公路视频巡航系统能够有效提高监控中心工作人员的工作效率，实现监控画面的无死角实时监控，预先批量导入巡航参数后可以通过一键式操作进入巡航画面，从多个视角实时监控路面状况，全面覆盖监控区域。帮助高速公路管理者及时发现事件，处理事件，确保高速公路的安全与畅通，从而提高高速公路服务水平，为公众出行打造安全舒心的环境。