【導(dǎo)讀】我國(guó)高速公路視頻監(jiān)控系統(tǒng)主要通過(guò)有線方式進(jìn)行信號(hào)傳輸，該傳輸方式存在著諸多不足。本文介紹的高速公路視頻監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)，采用了結(jié)合WIFI與3G網(wǎng)絡(luò)的無(wú)線通信的方式，實(shí)現(xiàn)對(duì)高速公路全線的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)覆蓋以及數(shù)字化管理和有效監(jiān)督。
目前國(guó)內(nèi)高速公路視頻監(jiān)控系統(tǒng)主要通過(guò)有線方式實(shí)現(xiàn)信號(hào)的傳輸。隨著高速公路的飛速發(fā)展，現(xiàn)有的高速公路視頻監(jiān)控系統(tǒng)存在著一些不足，主要表現(xiàn)在：
1、主干交通閉路電視系統(tǒng)主要依靠光纜進(jìn)行傳輸，一旦光纜意外中斷，道路監(jiān)控就處于完全“失明”的狀況。有的路段由于被盜、交通事故或自然災(zāi)害等頻繁，光纜經(jīng)常中斷，嚴(yán)重影響了高速公路的正常運(yùn)營(yíng)管理。
2、公路沿線監(jiān)控?cái)z像機(jī)在公路建設(shè)初期由于種種原因，并沒(méi)有實(shí)現(xiàn)真正的無(wú)“盲點(diǎn)”監(jiān)控。當(dāng)在監(jiān)控盲點(diǎn)區(qū)域發(fā)生交通意外時(shí)，路段管理中心無(wú)法及時(shí)獲得現(xiàn)場(chǎng)情況，一方面極易造成現(xiàn)場(chǎng)交通堵塞，另一方面會(huì)拖延處理時(shí)間，引發(fā)二次交通事故，給出行者造成不便，損壞了高速公路的運(yùn)營(yíng)形象。
針對(duì)以上問(wèn)題，有必要采用其他高新技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)有監(jiān)控系統(tǒng)的功能擴(kuò)展。本文提出采用WIFI與3G網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合的方式，實(shí)現(xiàn)對(duì)高速公路全線的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)覆蓋，充分利用了安防監(jiān)控設(shè)備分布靈活、操作簡(jiǎn)單、工期短的優(yōu)勢(shì)，通過(guò)將網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控設(shè)備接入覆蓋網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)高速公路全段的數(shù)字化管理和有效監(jiān)督。
無(wú)線安防監(jiān)控設(shè)備監(jiān)控實(shí)施的可能性及優(yōu)勢(shì)
一、無(wú)線安防監(jiān)控設(shè)備實(shí)施的可能性
隨著3G技術(shù)的發(fā)展與3G網(wǎng)絡(luò)的建立與完善，高速公路無(wú)線安防監(jiān)控設(shè)備必將從有線向無(wú)線發(fā)展。因此，無(wú)線安防監(jiān)控設(shè)備必將成為高速公路網(wǎng)絡(luò)化監(jiān)控系統(tǒng)的重要組成部分。 3G網(wǎng)絡(luò)能夠在全球范圍內(nèi)更好地實(shí)現(xiàn)無(wú)縫漫游，并支持圖像、音樂(lè)、視頻流等多種媒體形式，提供包括網(wǎng)頁(yè)瀏覽、電話會(huì)議、電子商務(wù)等多種信息服務(wù)，同時(shí)也可以與已有的第二代系統(tǒng)進(jìn)行良好的兼容。此業(yè)務(wù)得以實(shí)現(xiàn)的前提是無(wú)論是在室內(nèi)、室外，還是在行車的環(huán)境中，都應(yīng)該能夠達(dá)到至少2Mbps兆比特/ 秒)、384kbps(千比特/秒)以及144kbps的傳輸速度(此數(shù)值根據(jù)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境會(huì)發(fā)生變化)。而目前國(guó)內(nèi)3G通信的三大主流無(wú)線接口: WCDMAI寬頻分碼多重存取)、CDMA2000 EVDO《多載波分復(fù)用擴(kuò)頻調(diào)制I和TDS-CDMA(時(shí)分同步碼分多址接入)，其上行速率最低為384kbps，已經(jīng)接近網(wǎng)絡(luò)視頻傳輸帶寬，可以滿足無(wú)線網(wǎng)絡(luò)視頻傳輸要求。
二、無(wú)線視頻監(jiān)控的優(yōu)勢(shì)
采用WLAN與3G網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合的方式，對(duì)高速公路全線進(jìn)行無(wú)線網(wǎng)絡(luò)覆蓋，高速公路通信系統(tǒng)將發(fā)展成為范圍更大的廣域網(wǎng)絡(luò)，其管理手段將趨向自動(dòng)化、可視化與網(wǎng)絡(luò)化，服務(wù)對(duì)象也將更加社會(huì)化，相對(duì)有線視頻監(jiān)控具有明顯優(yōu)勢(shì)：
1、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)分布靈活，操作簡(jiǎn)單，工期短，可擴(kuò)展性好布網(wǎng)實(shí)施工程綜合費(fèi)用較低可以有效減少建設(shè)工程費(fèi)用，實(shí)現(xiàn)更大的經(jīng)濟(jì)效益。
2、系統(tǒng)可以輕松實(shí)現(xiàn)應(yīng)用的多媒體化以及管理的智能化，實(shí)現(xiàn)多種指揮方式并存，可以實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)人員和遠(yuǎn)端指揮中心人員的異地協(xié)同調(diào)度，既增強(qiáng)了現(xiàn)場(chǎng)與中心的溝通功能，又提高了管理部門對(duì)緊急事件的應(yīng)急處理能力。
3、通過(guò)接入無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，高速公路各級(jí)管理部門、沿線服務(wù)機(jī)構(gòu)和上級(jí)主管機(jī)關(guān)可以通過(guò)專用通道進(jìn)行高速有效地通信，同時(shí)也可以借助網(wǎng)絡(luò)為車輛、行人、運(yùn)輸、物流、電信提供信息服務(wù)功能。
4、實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)圖像的同步傳輸，具有很高的實(shí)時(shí)性。車載移動(dòng)采集設(shè)備實(shí)時(shí)采集圖像，經(jīng)過(guò)無(wú)線視頻監(jiān)控傳輸至服務(wù)器，所需人員通過(guò)客戶端進(jìn)行視頻調(diào)用，為路產(chǎn)賠償、責(zé)任認(rèn)定和違規(guī)處罰等提供客觀、準(zhǔn)確、及時(shí)的現(xiàn)場(chǎng)圖像或視頻信息，并為公路綜合信息服務(wù)平臺(tái)和應(yīng)急指揮調(diào)度系統(tǒng)提供及時(shí)、準(zhǔn)確的視頻監(jiān)控信息。
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無(wú)線視頻監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)
一、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)搭建
對(duì)于無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的搭建，使用者最關(guān)心的就是其最終是否能夠滿足多路視頻傳輸?shù)膸捫枰Ｔ跓o(wú)線WIFI鏈路的應(yīng)用中，通常是根據(jù)實(shí)際點(diǎn)位多少與距離對(duì)設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)拓?fù)溥M(jìn)行設(shè)計(jì)。假設(shè)某 100公里的高速公路，需要對(duì)這條高速公路沿線進(jìn)行全程監(jiān)控，一共布設(shè)匆個(gè)監(jiān)控點(diǎn)位，采用高清攝像機(jī)，點(diǎn)位之間的距離約為 2公里，在這種環(huán)境下通過(guò)無(wú)線方式將視頻傳回監(jiān)控中心，則設(shè)計(jì)思路如下:
1、無(wú)線骨干網(wǎng)
無(wú)線骨干網(wǎng)通常為無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的核心部分，這部分通常流量比較大，因?yàn)檎麄€(gè)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)的畫面都要經(jīng)過(guò)骨干網(wǎng)絡(luò)后進(jìn)入監(jiān)控牛心，所以要求很高的帶寬和很強(qiáng)的穩(wěn)定性。 根據(jù)高清攝像機(jī)的帶寬要求，每個(gè)監(jiān)控點(diǎn)位所占帶寬達(dá) 6Mbps，則胳個(gè)點(diǎn)位傳回中心需要鏈路的承載能力為300Mbpsa 鑒于以上因素，設(shè)備選型匯聚層需要采用300Mbps 802.11n的無(wú)線網(wǎng)橋才能滿足骨干部分對(duì)高帶寬的需求。同時(shí)，采用一對(duì)無(wú)線網(wǎng)橋網(wǎng)橋做回傳比較勉強(qiáng)(lln網(wǎng)橋之間帶寬理論值為300Mbps)，可采用兩對(duì)風(fēng)橋做帶寬綁定以實(shí)現(xiàn)近乎雙倍鏈路帶寬的效果，同時(shí)回傳數(shù)據(jù)來(lái)增強(qiáng)匯聚層的負(fù)載能力。不過(guò)需要在無(wú)線網(wǎng)橋接入的交換機(jī)上做端口綁定，否則會(huì)造成網(wǎng)絡(luò)上環(huán)路，弓{起廣播風(fēng)暴。網(wǎng)橋采用背靠背的方式連接傳輸鏈路，如圖1所示。
2、無(wú)線網(wǎng)傳輸層
傳輸層一般位于接入層之上，主要用于將各個(gè)點(diǎn)位的視頻流回傳，要求的帶寬相對(duì)骨干網(wǎng)要小，但是數(shù)量較多，可采用雙射頻網(wǎng)橋或者單射頻網(wǎng)橋背靠背模式來(lái)搭建網(wǎng)絡(luò)。無(wú)線網(wǎng)橋背靠背情況下建議不超過(guò)舊跳，因此需要規(guī)劃網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洌?jiàn)圖2，整條鏈路的傳輸層需要每隔10跳分一小段，共分為5段，然后每小段之間采用N型網(wǎng)橋傳回監(jiān)控中心，可知傳輸層每段鏈路所需負(fù)載為 80Mbps左右，再考慮末端帶寬損耗，可選用150Mbps網(wǎng)橋。 通過(guò)以上方式能夠滿足之前假設(shè)的需求。
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二、系統(tǒng)構(gòu)成與應(yīng)用
高速公路無(wú)線監(jiān)控系統(tǒng)一般由前端視頻采集系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng)和監(jiān)控軟件系統(tǒng)組成，如圖3所示。
1、在有條件進(jìn)行無(wú)線WLAN覆蓋的區(qū)域進(jìn)行WLAN區(qū)域覆蓋，無(wú)線WLAN覆蓋的優(yōu)點(diǎn)是不需布線，并且可以保障帶寬，后期不用進(jìn)行續(xù)費(fèi)；
2、在WLAN覆蓋區(qū)域的前端采用無(wú)線視頻服務(wù)器(WDVS ) 、球機(jī)模式，球機(jī)將模擬信號(hào)傳輸給無(wú)線視頻服務(wù)器，無(wú)線視頻服務(wù)器將信號(hào)處理后，通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)發(fā)射給安防監(jiān)控設(shè)備收發(fā)器，收發(fā)器再通過(guò)無(wú)線網(wǎng)橋?qū)⒈O(jiān)控畫面回傳給中心；
3、目前國(guó)內(nèi)3G網(wǎng)絡(luò)覆蓋廣泛，因此在沒(méi)有條件架設(shè)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的環(huán)境下，例如遮擋物較多，不好立桿的區(qū)域，可以采用3G視頻服務(wù)器模式接入3G網(wǎng)絡(luò)，這種模式的優(yōu)點(diǎn)是分布靈活，網(wǎng)絡(luò)簡(jiǎn)單，前期成本低，但后期需要向運(yùn)營(yíng)商交費(fèi)；
4、在3G接入模式的前端，采用的是3G視頻服務(wù)器，設(shè)備對(duì)球機(jī)傳過(guò)來(lái)的視頻流與音頻流進(jìn)行處理后，通過(guò)3G網(wǎng)絡(luò)將畫面回傳給監(jiān)控中心；
5、監(jiān)控中心可以通過(guò)客戶端軟件直接對(duì)各個(gè)監(jiān)控點(diǎn)位的監(jiān)控進(jìn)行觀看，也可以通過(guò)解碼器對(duì)畫面進(jìn)行解碼上電視墻，通過(guò)電視墻軟件觀看，支持畫面輪詢播放，可進(jìn)行遠(yuǎn)程無(wú)線視頻監(jiān)控云臺(tái)控制；
6、監(jiān)控中心支持2周以上(具體根據(jù)服務(wù)器硬盤大小決定) 的錄像存儲(chǔ)，支持按照時(shí)間與錄像類型方式的查詢，并具有錄像回放功能；
7、監(jiān)控中心支持前端報(bào)警器接入，并可實(shí)現(xiàn)視頻彈出、記錄日志、報(bào)警錄像等一系列聯(lián)動(dòng)操作。總結(jié) 無(wú)線網(wǎng)絡(luò)視頻傳輸?shù)膶?shí)現(xiàn)，將極大地增強(qiáng)管理的統(tǒng)一性，增加通信方式的多樣性，提高通信接口的兼容性，使視頻監(jiān)控系統(tǒng)滿足高速公路發(fā)展所需要的靈活性、便捷性、移動(dòng)性、低成本及保護(hù)用戶投資等要求，為高速公路視頻監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展提供更廣闊的發(fā)展空間。
