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摘要：

在高速公路管理中，視頻監(jiān)控系統(tǒng)扮演了無可替代的重要角色。和傳統(tǒng)的模擬視頻監(jiān)控系統(tǒng)相比，現(xiàn)代化的高清數(shù)字視頻監(jiān)控技術(shù)能夠發(fā)揮出更加明顯的優(yōu)勢(shì)，值得在實(shí)踐應(yīng)用中推廣。

關(guān)鍵詞：

高清；視頻監(jiān)控技術(shù)；高速公路；管理；應(yīng)用

隨著我國(guó)科技水平的不斷發(fā)展，對(duì)于在高速公路中應(yīng)用的視頻監(jiān)控系統(tǒng)來說，已經(jīng)幾乎沒有人會(huì)去爭(zhēng)論“是標(biāo)清還是高清”這樣的問題，這是因?yàn)榇罅康膶?shí)踐已經(jīng)證明，高清已經(jīng)成為了全新的存在，而且也成為了高速公路管理人員的必答題，成功完成了“看得見”到“看得清”的視力升級(jí)，而且筆者相信，隨著未來數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化以及集成化的進(jìn)一步發(fā)展，更會(huì)實(shí)現(xiàn)從“看得清”到“看得懂”的飛躍。和傳統(tǒng)的模擬視頻監(jiān)控系統(tǒng)相比，高清數(shù)字化視頻監(jiān)控系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)非常明顯，能夠明顯提升高速公路的管理水平和管理效率。

1高速公路視頻監(jiān)控系統(tǒng)的相關(guān)概述

1.1視頻監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展概述視頻監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展主要經(jīng)過模擬視頻監(jiān)控系統(tǒng)、數(shù)控模擬視頻監(jiān)控系統(tǒng)以及數(shù)字化遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控系。在上世紀(jì)九十年代之前主要運(yùn)用的都是模擬視頻監(jiān)控系統(tǒng)，又稱為閉路電視系統(tǒng)，攝像機(jī)、錄像機(jī)、視頻矩陣以及監(jiān)視器是其主要的組成部分，在傳輸時(shí)采用的介質(zhì)主要是同軸視頻光纜，通過鍵盤控制矩陣來達(dá)到切換視頻畫面的目的，而磁帶是其主要的錄像載體。可見，其監(jiān)控范圍有限，而且難以存儲(chǔ)和檢索，在擴(kuò)展方面也比較有限制。隨后數(shù)字技術(shù)獲得了快速的發(fā)展，基于PC機(jī)的多媒體視頻監(jiān)控系統(tǒng)很快便取代了模擬視頻監(jiān)控系統(tǒng)。在該種模擬視頻監(jiān)控體系下，PC機(jī)是其主要的處理核心，利用軟件來達(dá)到對(duì)圖像信息處理、控制顯示目的，系統(tǒng)的靈活性被大大提升，而且還增強(qiáng)了圖像信息存儲(chǔ)檢索、綜合分析與加工的能力，極大地推進(jìn)了遠(yuǎn)程監(jiān)控的發(fā)展。進(jìn)入本世紀(jì)以來，隨著視頻壓縮技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)以及多媒體技術(shù)的飛速發(fā)展，視頻監(jiān)控系統(tǒng)開始進(jìn)入了全新的數(shù)字化時(shí)代。在數(shù)字化視頻監(jiān)控系統(tǒng)下，采用的主要是硬盤錄像技術(shù)，使用了網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程控制和傳輸，檢索和存儲(chǔ)變得更加方便。

1.2高速公路高清視頻監(jiān)控系統(tǒng)的必要性通過高速公路上的視頻監(jiān)控系統(tǒng)能夠完成對(duì)交通管理中交通參數(shù)的自動(dòng)檢測(cè)與科學(xué)記錄，還能夠識(shí)別交通事件并完成自動(dòng)報(bào)警。以往在模擬視頻監(jiān)控系統(tǒng)下，其所監(jiān)測(cè)到的數(shù)據(jù)很難很好地反映出交通車輛的綜合行車狀態(tài)，也很難對(duì)交通事故現(xiàn)場(chǎng)的各個(gè)細(xì)節(jié)進(jìn)行詳細(xì)描述。因此，需要高速管理中使用的視頻監(jiān)控系統(tǒng)提供具有較高清晰度、完整、形象逼真的圖像，而且具有穩(wěn)定的工作性能，在一定范圍內(nèi)能夠可調(diào)。同時(shí)，視頻監(jiān)控系統(tǒng)還要能夠適應(yīng)高速公路野外連續(xù)工作的形式，具有較強(qiáng)的抗干擾性能。

2高速公路中高清視頻監(jiān)控系統(tǒng)的組成

一個(gè)完整的高速公路高清視頻監(jiān)控系統(tǒng)主要由前端的高清圖像采集設(shè)備、高清視頻傳輸設(shè)備以及高清監(jiān)視器等三個(gè)主要組成部分。

2.1前端高清圖像采集設(shè)備通常情況下，攝像機(jī)都是視頻監(jiān)控系統(tǒng)的前端重要圖像采集組成部分，而在高清視頻監(jiān)控系統(tǒng)中，為了能夠有效地對(duì)監(jiān)控目標(biāo)進(jìn)行分析，需要前端采集的圖像具有較高的分辨率、清晰度以及豐富的色彩。目前應(yīng)用在高速公路中的高清視頻前端高清圖像采集系統(tǒng)主要有高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)以及HD-SDI高清攝像機(jī)兩種類型。以筆者所在的項(xiàng)目中，采用的正是HD-SDI高清攝像機(jī)。其主要工作原理是利用特定格式將采集到的高清信號(hào)封裝起來，再將數(shù)據(jù)對(duì)外傳送，這種高清圖像采集設(shè)備的主要特點(diǎn)在于數(shù)據(jù)非壓縮傳輸，具有很高的傳輸安全性能。和其他攝像機(jī)采集到的數(shù)據(jù)相比，其圖像效果更加細(xì)膩和真實(shí)。不過，正由于該種攝像機(jī)采集到的圖像清晰度與分辨率較高，使得其在傳輸過程中需要占用的帶寬較大，需要使用同軸光纜在百米以下的距離之內(nèi)傳輸，而還需要投入專用的傳輸設(shè)備進(jìn)行改造。同時(shí)這種高清圖像采集設(shè)備采集到的圖像還需要通過高清壓縮設(shè)備進(jìn)行相應(yīng)地壓縮處理后才能最終保存，需要投入較高的成本。

2.2中端高清視頻傳輸設(shè)備當(dāng)前端高清圖像采集設(shè)備采集到高清圖像時(shí)，需要將其傳輸?shù)揭曨l監(jiān)控中心進(jìn)行分析和存儲(chǔ)，而擔(dān)負(fù)這一任務(wù)的便是中端高清視頻傳輸設(shè)備。在當(dāng)前階段，高清視頻傳輸設(shè)備主要支持的設(shè)備并不多，比如HD-SDI視頻傳輸?shù)母咔骞舛藱C(jī)等，而通常情況下，HD-SDI高清攝像機(jī)所產(chǎn)生的圖像數(shù)據(jù)在傳輸過程中需要占用的帶寬在1G以上，而數(shù)據(jù)傳輸占用的帶寬則一般在8～16M左右。

2.3后端高清視頻監(jiān)視器在高速公路的高清視頻監(jiān)控系統(tǒng)中，高清監(jiān)視器是其主要的“眼睛”，現(xiàn)在經(jīng)常使用的監(jiān)視器接口有DVI、SDI等型號(hào)，在使用高清圖像采集設(shè)備為HD-SDI高清攝像機(jī)時(shí)，應(yīng)該對(duì)HD-SDI高清監(jiān)視器進(jìn)行配備。

3高清視頻監(jiān)控技術(shù)在高速公路管理中的應(yīng)用

3.1工程概況本工程視頻監(jiān)視系統(tǒng)主要用于監(jiān)視交通運(yùn)行情況和事故現(xiàn)場(chǎng)，對(duì)特殊事件進(jìn)行確認(rèn)，為救災(zāi)排險(xiǎn)提供第一手信息。在沿線約按每1km設(shè)置2套攝像機(jī)，1套遙控?cái)z像機(jī)+1套固定攝像機(jī)。服務(wù)區(qū)處設(shè)置4臺(tái)彩色遙控?cái)z像機(jī)，用于監(jiān)視這些區(qū)域的交通狀況。在進(jìn)、出服務(wù)區(qū)的通道路側(cè)安裝車牌設(shè)備。每處服務(wù)區(qū)共計(jì)安裝4套。服務(wù)區(qū)車牌識(shí)別設(shè)備可對(duì)進(jìn)、出服務(wù)區(qū)的車輛進(jìn)行車牌、通過時(shí)間、圖片記錄，能夠?qū)崟r(shí)掌握服務(wù)區(qū)內(nèi)車輛的數(shù)量、空余停車位的數(shù)量，初步測(cè)算服務(wù)區(qū)的服務(wù)人數(shù)，對(duì)長(zhǎng)期占用服務(wù)區(qū)停車設(shè)施的車輛進(jìn)行記錄、登記和管理；車牌識(shí)別信息可上報(bào)監(jiān)控分中心，實(shí)現(xiàn)車牌信息匯總和統(tǒng)一管理。

3.2系統(tǒng)構(gòu)成及功能視頻監(jiān)視系統(tǒng)主要由外場(chǎng)攝像機(jī)、閉路電視控制設(shè)備、圖像存儲(chǔ)和顯示設(shè)備、傳輸設(shè)備以及傳輸通道等組成。而系統(tǒng)則主要由控制設(shè)備、傳輸設(shè)備、傳輸通道組成。其實(shí)現(xiàn)的功能主要包括。

3.2.1將本地視頻信號(hào)上傳到省監(jiān)控中心根據(jù)河北省高速公路機(jī)電系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)要求，路中心向省中心最終上傳8路圖像要求。本工程在省中心的指令下可任選8路圖像信號(hào)，以原始的數(shù)據(jù)編碼形式上傳，通過通信系統(tǒng)的以太網(wǎng)板本地的圖像信號(hào)上傳到省中心，在省中心以相應(yīng)的設(shè)備接收?qǐng)D像信號(hào)并解碼后顯示。

3.2.2在路中心圖像信息的流通及顯示正常運(yùn)行時(shí)，來自外場(chǎng)編碼設(shè)備的圖像信息進(jìn)入路監(jiān)控中心/監(jiān)控分中心的視頻以太網(wǎng)交換機(jī)，本地解碼設(shè)備的視頻輸出端（已解碼）分別接入大屏幕拼接屏，在視頻工作站軟件的控制下對(duì)主干線上傳的圖像進(jìn)行輪巡顯示，巡檢周期設(shè)為5min（可調(diào)）。

3.2.3發(fā)生事故事件時(shí)的顯示方式通常在交通事件工作站的顯示器上監(jiān)視各路受檢的圖像。一旦發(fā)生事故事件報(bào)警，則該顯示器就會(huì)彈出一個(gè)大的窗口，使事故事件圖像看得很清楚，同時(shí)將事故事件的圖像在大屏上顯示，如果同時(shí)有兩個(gè)或兩個(gè)以上視頻發(fā)生事故報(bào)警，系統(tǒng)則等待操作人員逐個(gè)對(duì)報(bào)警視頻處理后才消除報(bào)警，否則未被處理的視頻信號(hào)將會(huì)一直報(bào)警。

4未來高速公路視頻監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展前景

根據(jù)當(dāng)前高清視頻監(jiān)控技術(shù)在高速公路的發(fā)展現(xiàn)狀來看，數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化以及集成化將是其未來主要的發(fā)展方向。目前視頻監(jiān)控系統(tǒng)在數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化以及集成化的發(fā)展中，數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化已經(jīng)取得了較大的成果，而在智能化以及集成化方面還有著較大的發(fā)展空間。在智能化方面，主要體現(xiàn)在圖像的甄別和辨識(shí)方面，其不僅要對(duì)系統(tǒng)內(nèi)的海量信息進(jìn)行區(qū)分和甄別，還需要對(duì)實(shí)時(shí)的圖像進(jìn)行動(dòng)態(tài)辨識(shí)，實(shí)現(xiàn)更為尖端和更為有效的應(yīng)用。而在視頻監(jiān)控系統(tǒng)的集成化方面，要求其能夠與其他的系統(tǒng)無縫結(jié)合，并良好地進(jìn)行擴(kuò)展。雖然目前人們更多關(guān)注的是安全角度監(jiān)控系統(tǒng)與報(bào)警系統(tǒng)集成等。而在事實(shí)上，更大的需求是將各類應(yīng)用系統(tǒng)與視頻監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行結(jié)合，比如遠(yuǎn)程醫(yī)療、遠(yuǎn)程會(huì)議以及遠(yuǎn)程設(shè)備診斷系統(tǒng)等就是一些簡(jiǎn)單的特例。筆者相信，未來高清視頻監(jiān)控技術(shù)一定能夠在高速公路管理中獲得更好應(yīng)用，以不斷提升高速公路的管理水平，為我們高速公路的建設(shè)事業(yè)作出巨大的貢獻(xiàn)。

5結(jié)語

總之，雖然高清視頻監(jiān)控技術(shù)的優(yōu)勢(shì)明顯，能夠明顯彌補(bǔ)傳統(tǒng)標(biāo)清視頻監(jiān)控系統(tǒng)的不足，不過其需要更多的成本投入，在全面推廣和應(yīng)用中還有著一定的距離，因此，在實(shí)踐中仍然可以采用“高清+標(biāo)清”的模式，以最大程度優(yōu)化資源整合，使其能夠降低投資力度，并且提升高清視頻監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用效率。

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作者：劉彥娥 單位：河北省高速公路石安管理處