鄂爾多斯高速公路視頻監控光纖傳輸系統設計方案

■彭玉琴

近年來，隨著社會的發展，安防技術也在不斷的成熟與完善，安防正朝著網絡化、高清化與智能化邁進，高速公路視頻監控系統也不例外。

近年來，隨著社會的發展，安防技術也在不斷的成熟與完善，安防正朝著網絡化、高清化與智能化邁進，高速公路視頻監控系統也不例外。但是高速公路監控系統龐大，距離遙遠，信號錯綜復雜，對系統的穩定性、應用的靈活性均提出了更高的要求，因此要實現高速公路視頻監控系統的網絡化、高清化與智能化，搭建智能型、穩定性、實用性、先進性、可靠性、可擴展性、靈活性的光纖傳輸系統成為了重中之重。本文提出的方案，是針對內蒙古鄂爾多斯高速公路而設計的光纖傳輸方案。

客戶需求

系統構成

根據實際需求情況，鄂爾多斯市高速公路視頻監控系列光纖傳輸系統的建設主要包括：一個總監控管理中心，三個分監控管理中心（其中一個設為總監控中心），七對高速公路服務區（分別在高速公路兩旁2-3Km處），七個收費站，分別布局在七對高速公路服務區附近。七對高速公路服務區、七個收費站所有數據均需上傳至所轄分監控中心，分監控中心全部數據，均可由總監控中心調取和實時監控及控制。

總監控管理中心:

鄂爾多斯市高速公路視頻監控系列光纖傳輸系統的中心。對下屬3個分監控中心，共510路視頻圖像進行監控管理，以及收費站近20×7路視頻，并對區間測速數據控制具備實時檢測及控制能力。

分監控管理中心：

樁號K19+650點分監控管理中心（A分控中心），A分控中心含74個道路視頻監控點，其中A分控中心前端14個，后端59個，旁1個。含2對服務區，每個服務區20個視頻攝像機，共80個。其中，2對服務區的樁號分別是：K19+650、K101+830。因此A分控中心視頻總量為154路。

樁號K135+100點分監控管理中心（總監控管理中心設置在此分控中心，因此該處稱為B總控中心），B總控中心含71個道路視頻監控點，其中A分控中心前端9個，后端61個，旁1個。含2對服務區，每個服務區20個視頻攝像機，共80個。其中，2對服務區的樁號分別是：K135+100、K189+950。因此B總控中心視頻總量為151路。

樁K380+100點分監控管理中心（C分控中心），C分控中心含88個道路視頻監控點，其中A分控中心前端70個，后端17個，旁1個。含3對服務區，每個服務區20個視頻攝像機，共120個。其中，3對服務區的樁號分別是：K247+200、K313+700、K380+100。因此C分控中心視頻總量為208路。

將A、C分控中心通過2芯光纖與管理中心組成星型傳輸網絡，將系統中監控視頻圖像應用一芯采用智能千兆光網絡上傳或者調取數據，另外，應用一芯分別從A、C分控中心實時傳輸任意32路非壓縮視頻圖像至總控中心。鑒于分控中心距總控中心距離長，采取增加節點的方式延長傳輸距離。該高速公路含7對服務區，7個收費站，均采用智能千兆光網絡上傳或調取數據，采用一芯光纖。各路段除視頻監控以外，另含有交通誘導、區間測速，這些交通誘導采用RS485傳輸數據，并在視頻監控點旁，因此采用在視頻監控點設置光端機處，增添RS485傳輸通道即可，區間測速采用以太網數據傳輸，因光纖資源有限，僅提供一芯單模光纖，傳輸節點數量多，因此，采用千兆智能環網以太網光纖收發器傳輸。

鄂爾多斯市高速公路視頻監控系列光纖傳輸系統采用分布式、多級管理模式，分控中心與總控中心之間用2芯光纖組成星型傳輸網絡，以及分控中心與服務區、收費站之間用1芯光纖也組成智能冗余千兆共享是光網絡鏈路，高速公路傳輸距離遠，監控點分散度高，因此該傳輸方案采用光電級聯方式，應用CWDM波分復用技術解決光纖資源不足，監控點多切分散的問題。該方案分三級信號傳輸管理，第一級為總控中心，對道路監控圖像施行實時監控，全部錄像圖像數據可全部上傳至總控中心，或者任意調取歷史時刻圖像；第二級為分控中心，分別管理所轄區域各類信號，并向上級總控中心提供該區域所有信號；第三級為服務區、收費站以及道路監控點，服務區將該區監控視頻信號及云臺控制信號集中管理，收費站將所屬監控視頻信號集中管理，并通過與服務區共同組建共享式全速千兆智能光網絡，向分控中心，以及總控中心上傳圖像以及其他信號。道路監控點，集中該點視頻信號、云臺信號及就近的區間測速或交通誘導等數據信號并上傳所轄分控中心。三級通信靈活采用光電級聯，應用CWDM波分復用技術。以保障下級向上級傳輸的信號處于穩定高效的狀態。

產品應用推薦

本方案著眼于鄂爾多斯市高速公路視頻監控系列光纖傳輸系統的具體需求，依據系統智能型、穩定性、實用性、先進性、可靠性、可擴展性、靈活性和經濟性等設計需求，建議視頻傳輸設備采用深圳市光網視科技有限公司的ONV非壓縮視頻數字電級聯光端機、ONV非壓縮視頻數字光端機、ONV智能冗余式節點光纖收發器設備。

產品應用設計優越性體現在下列幾點：

A）標準化原則：設備的選型、調試、安裝等環節都將嚴格貫徹質量管理條例，完全符合標書和國家、行業的有關標準，確保系統穩定、可靠、安全地運行。

B）先進性原則：在系統設計中，我們充分考慮圖像監控及視頻傳輸技術的發展，參考目前視頻監控及圖像傳輸行業的發展水平，確保系統在國內處于領先地位。

C）安全可靠性原則：系統采用星形網絡結構，使用光級聯式，采用CWDM波分復用技術，應用不同波長實現各監控點故障并不影響其它監控點及分控中心、總控中心工作狀況。使用電級聯式，采用業界最先進的光開關技術，電級聯技術，電級聯將視頻信號疊加調制，通過光開關進行故障控制，使監控點故障不影響其他監控點及分控中心、總控中心工作狀況。

D）可擴展性原則：本方案設計時已考慮到系統以后的可擴充性，充分考慮圖像業務需求，以及在不增加大量投資的情況下能滿足今后較長時間內系統的升級和擴容要求，并為近期和遠期系統聯網預留了接口。

E）經濟性原則：整個傳輸系統能夠在先進性，開放性，高效性，實用性，可靠性和穩定性方面進行綜合平衡，傳輸系統除了保障圖像傳輸的高實時性，動態穩定的圖像業務外，還需具有良好的系統性能價格比。

F）實用性：方案設計滿足監控系統要求，充分考慮到系統圖像監控項目的具體使用要求。

G）易用性原則：控制簡單；故障診斷和隔離容易；方便服務。

解決方案

方案概述

本傳輸系統由星型連接級聯方式組網，總控中心可實現對道路監控所有圖像實時監控并向任意監控點調取圖像或其他信息，并可實現統一控制功能，各監控點之間保持獨立運行狀態，不受其它監控點工作狀況的影響，安裝簡單，維護方便。該系統采用先進的波分復用技術，光開關技術，電級聯技術，智能自愈技術，僅僅需要八芯光纖便可實現總控中心通過對其中任一監控點有效地實現監控系統內的圖像切換和控制以及收集道路運行所需數據并有效交通誘導。

圖1

圖2

圖3

圖4

圖5

圖6

系統組成

總體結構

鄂爾多斯市高速公路視頻監控系列光纖傳輸系統采取三級組網方式，根據鄂爾多斯市高速公路實際情況，總控中心為第一級，分控中心為第二級，服務區及道路監控點為第三級，服務區或道路監控點首先收集就近信號，并別分接入該服務區或道路監控點配置的光端機傳輸設備，在服務區、收費站還可實現本地監看的同時上傳監控圖像到分控中心。分控中心將服務區及道路監控點匯聚的視頻及其他信號集中統一管理，除實現本地監控以外，同時將所匯聚信號接入該分控中心配置的光端機設備。總控中心，將各分控中心上傳的信號統一監控。鄂爾多斯市高速公路視頻監控系列光纖傳輸系統的建設包括：監控中心三個（其中一個含“分控中心”和“總控中心”兩種功能），服務區7對（三個監控中心分布在14個服務區當中，服務區成對分布 在道路兩旁），收費站7個（分別位于服務區附近）。

鄂爾多斯市高速公路視頻監控系列光纖傳輸系統包括了視頻信號的接入、傳輸、控制和其他信號的統一管理，是高速公路監控系統的核心子系統。該項目具有前端點分散、多級傳輸、分布式管理、線路復雜、保密性要求高等特點，因此視頻傳輸的方式直接決定了整個監控系統的質量和效果。

圖7

圖8

在本系統中，服務區/收費站、道路監控點、分控中心、總控中心之間的視頻傳輸均采用了光纖作為傳輸通道。方案中設計的全光數字監控網絡，是融合了數字非壓縮視頻編碼技術、光纖專網通信技術、數字矩陣技術、CWMD技術、光級聯技術、電級聯技術、光開關技術、智能自愈網絡技術，針對高速公路監控系統視頻傳輸的特點，實現了全數字傳輸及交叉切換、前端可擴容等功能，是在傳統視頻監控聯網方式基礎上的一次質的飛躍。

組網方式

總控中心為第一級，分控中心為第二級，服務區/收費站/道路監控點為第三級。利用已有的光纖為傳輸通道組成星型分布式傳輸網絡。

采用全光數字監控網絡，多級傳輸和統一管理，在滿足并提高了專網傳輸能力和網絡質量的同時，建設起一套獨立的監控網絡。

1、服務區、收費站將視頻信號及控制信號進行集中后，除實現本地監控以為并向上級分控中心上傳。道路監控點僅將該點視頻信號、控制信號以及其他就近數據信號進行集中到ONV智能冗余式千兆光纖收發器上傳至上級分控中心。

2、分控中心將視頻信號及其他信號進行集中后，除實現本地監控以外并視頻信號及其他信號統一上傳總控中心。

3、總控中心通過獨立光纖（兩芯）與分控中心連接，組成傳輸網絡，實現總控中心與分控中心之間的雙向傳輸。

4、總控中心對圖像信號的切換調用、控制和傳輸，可直接在總控中心調用任意信號并實施相應控制。

A、B、C區域設備按以上示意圖進行配置。因此依據光級聯傳輸視頻數量多，電級聯傳輸節點多距離遠，服務區、收費站圖像及其他信號上傳采用智能冗余節點千兆收發器傳輸，分監控中心上傳總監控中心組建兩組千兆全線速光纖網絡，采用智能冗余節點千兆收發器傳輸，應用區間測速采用智能冗余節點千兆收發器傳輸，在距離超過100km，為保證傳輸質量采用增設節點方式中繼傳輸。

系統拓撲圖如圖1所示；

光纖傳輸系統結構示意圖如圖2所示；

區域劃分及光纖資源分配示意圖如圖3；

光纖傳輸系統道路A區傳輸方案分圖如圖4；

光纖傳輸系統道路B區傳輸方案分圖如圖5；

光纖傳輸系統道路C區傳輸方案分圖如圖6；

高速公路收費站信號傳輸結構圖-光端機應用如圖7；

高速公路收費站信號傳輸結構圖-光纖收發器應用如圖8。

結束語

自2008年以來，中國全面進入“高速公路時代”，全國各地高速公路基礎建設連續五年如雨后春筍般各地開花逐步編制出一幅優美的中國高速公路網。進一步提升高速公路物防、技防水平，搭建網絡化、高清化與智能化的高速公路視頻監控系統成為高速公路基礎建設的核心項目之一，其中傳輸系統的優劣將從根本上影響并決定著整體方案的安全性與實用性。鄂爾多斯高速公路視頻監控光纖傳輸系統設計方案的提出，采用了工業傳輸方案模式，使得整體方案更具實用性、穩定性。科技是生產的第一原動力，科技的發展，新技術的應用，安全可靠的高速公路傳輸系統將會更好的促進智能化高速公路管理體系日益完善與成熟。