高速公路道路监控高清视频系统应用研究

2022-03-23成韵姿

交通建设与管理 2022年6期

关键词：码流视频信号收费站

成韵姿

（山西省交通规划勘察设计院有限公司，山西太原 030032）

0 引言

近年来，我国各地区不断加大高速公路建设投入力度，促使高速公路网不断加密。随着里程增加运营管理压力不断增加，并且人们对高速公路服务的要求不断提高，引入新技术和新方法辅助管理，具有重要意义。

1 高速公路监控系统的应用价值

从运营安全管理的角度分析，使用监控高清视频系统，能够助力交通秩序的维护，预防并且减少交通安全事故的发生，有效优化道路交通环境。在高速公路路段设置监控系统，抓拍机动车违反禁止标线指示的情况，例如违法压实线，并且可以抓拍非紧急情况下在应急车道上行驶和停车的行为，或者倒车与逆行等违法行为。综合利用视频监控系统和语音系统等，对违法车辆进行摄录，并且将信息录入六合一系统，利用喊话器驱离违停车辆，消除潜在的安全隐患，保障行车的安全。除此之外，高清视频监控系统还能够为养护工作提供支持，全面提高养护的效率，具有重要意义。

2 高速公路道路监控高清视频系统的构建实例分析

2.1 案例概述

以某高速公路系统为例，构建的高清视频监控系统，主要包括片区监控中心、管理站和收费站、路段隧道和收费站。根据各个路段监控点的需求和要求，进行具体设计，保障高清视频监控的效果与效益，助力安全运营管理。现结合具体实践，进行具体分析。

2.2 视频信号的选择

目前，常用的是标清与高清信号标准，两者的主要区别为清晰度，分辨率越高则越清晰。使用的标清监控系统，分别率主要为176×144（QCIF）、352×288（CIF）、704×576（DI），如果图像是标清的，清晰度通常不会超过DI。使用的高清监控系统，分辨率主要为720P、1080i、1080P。高清监控系统的分辨率，在水平向以及垂直向都比较高，可以看得更加清楚。在进行选择时需要坚持经济性和适用性原则，该高速公路系统的视频设计，对于收费亭监控和收费站车道监控等位置，考虑到行车路线确定，并且照明条件充足，可获得高质量的图像，因此选择了720P标准。

2.3 数字编码

使用的高清摄像头，可选择的视频数字编码，主要为非压缩编码和压缩编码。其中，非压缩编码不需要对信号开展压缩处理，实际应用中延性和实行效果很好，且可以保障视频的质量，不过码流很大，很难在TCP/IP 网络实施传输，视频存储中也利用压缩技术辅助。若选择压缩编码，则需要对视频信号开展压缩处理，达到降低码流的目的，并且支持TCP/IP 传输，后期的存储和发布也相对方便。该高速公路的监控系统，设置的摄像头相对分散，并且沿线长度很大，采用压缩编码的方式，可使得视频信号被处理后可以在TCP/IP 内传输，达到降低成本的效果，因此选择此方法。一方面，可以保证图像的清晰度；另一方面，还使得设置的摄像头具有独立IP，拥有网络化的条件，例如时间与地点等，满足联网条件下的实时化监控。

2.4 视频存储

一般来说，高清标准下的视频，多选择NVR 存储。从实际应用的角度分析，NVR 经过网络接收从OPC 中传出的码流，既可以实施管理，又能够有效发挥网络化优势，也就是分布式架构。

2.5 信号传输

隧道监控。本次设计中隧道监控视频信号的传输，主要包括单一隧道和管理站。利用摄像头向外输出码流，经过汇集之后再进入到交换机，借助交换机形成环网再传输，传输到值守点交换机。各个值守点的交换机，按照星型组网的方式与管理站位置的交换机实现相接，之后再和通信系统相接，利用接入网通道完成信号传输，传输到监控中心。

收费站监控视频信号。对于收费亭和收费站车道监控，这部分视频信号使用的是链状的方式实现和车道位置交换机相接，每条收费站车道的交换机使用的是星型组网方法实现和收费站广场位置交换机通信。设置在收费站广场位置的摄像头，利用光收发器实现和交换机相链接。收费站中各类视频监控图像，利用站内交换机与高速公路通信系统实现相接，并且经接入网通道向片区监控中心进行传输。

路段监控视频信号传输。按照设计方案，路段视频码流和交换机相接，利用该位置的交换机将各路段信号组网，并与最近的收费站交换机进行连接，利用接入网通道向着监控中心传输。

带宽的分配。当选择视频信号采用何种方式传输时，还要充分考虑带宽的分配。为了保证监控的效果与质量，需要将各路带宽合理控制在适宜的范围，不可超过2 ～8m。接入网带宽则要考虑图像路数来确定，如果视频标准是720P，那么每路至少2Mbps。如果视频标准是1080P，那么每路至少4Mbps。

2.6 设备接口与存储

一般来说，常用的设备接口形式为HDMI 和DVI。其中，HDMI 的传输速度可以达到2.25GB/s，在传输前不需经过复杂转换，可保证高质量传输，有效传输距离为15m。采用的DVI，主要包括DVI-A、DVI-D 以及DVI-I，有效传输距离短且仅能够接收数字信号。该高速公路选择的是HDMI 接口，以保证传输的效果。

从存储的角度分析，隧道监控视频选择值守点设置了监控装置，利用高清解码器实现图像的解码，并且能够显示在监视器，保证隧道情况得到实时化采集和分析。获得的视频，运用NVR的方式进行存储。为了能够增强回放效果，还需要做好存储容量的控制。如果使用的是720P 监控系统，则依据1.8GB/h 路的要求实施分配。如果使用的是1080P，则依据2.2GB/h 路的要求实施分配。对于收费站的监控系统，需要配置专门的视频存储管理装置。对于监控中心位置，利用网络实现视频的管控，并且支持回放与调用，以满足实际需求[1]。

3 高速公路道路监控高清视频系统的推广应用方法

3.1 做好需求调查与分析

构建高清视频监控系统，必须要坚持从实际需求出发的原则，合理设计通信系统和装置，满足实际应用的需求。一方面，既需要保证监控系统达到高清监控的效果。另一方面，还要做好视频系统构建的成本控制，保障需求和成本目标达到预期。这需要进行事前的全面调查，分析每个监控段的具体需求和特点，制定完善的方案[2]。

3.2 面向智慧化高速公路建设

从高速公路未来发展的角度分析，智慧高速为发展的主要方向。通过集成各类现代化技术手段，例如5G 通信和北斗定位技术以及大数据等，全面感知和分析以及整合各类信息，发挥数据资源的优势驱动创新发展，全面提高公路运行管理水平[3]。在新技术的加持下，高速公路监控系统水平将会得到提高，能够更加清晰高效，更好地为道路安全运行提供支持与保障，为使用者提供优质的服务，创造更多的社会价值[4]。