馬天宏， 宋建波， 畢如林

(中海網絡科技股份有限公司， 上海 200135)

0 引 言

近年來，網絡化、高清化成為視頻監控發展的主要趨勢。視頻監控行業，無論是應用在智能交通、平安城市等專業行業系統還是民用系統(如社區、樓宇等)上，基本都是以此趨勢為主要演進方向。相比模擬的標清視頻，高清視頻具有更清晰和穩定的畫面細節、更好的色彩還原性、更寬的動態范圍顯示效果、更高的銳度、更豐富的色彩、畫面層次性較高和抗干擾能力強等優點。

目前高清技術發展的過程中，在智能交通行業內不可避免地出現同一系統內數字高清、模擬標清視頻共存的過渡階段。歸納起來，這種情況往往是以下原因造成的：

(1)省或市級總體規劃設計尚未更新，上層平臺(如省或區域監控中心)仍保留模擬平臺，本地視頻實現了高清化，但上傳上級中心前又不可避免地進行模擬解碼；

(2)新建系統建設周期較長，前期規劃以模擬系統為主，后期項目執行過程中，當高清技術發展成熟時，由于總體投資或已建成的傳輸系統限制，只能保留大量模擬設備，僅在局部設置高清監控點；

(3)對已建模擬系統的改造，新增重點區域的高清監控點。

因此，在現有客觀條件制約下，如何使數字高清、模擬標清視頻在同一平臺上共存和無縫處理，是值得探討的課題。

重慶奉節至巫溪高速公路機電工程中的閉路電視系統基于上述原因需構建一個高清、模擬標清視頻混合系統，以該項目為例，從視頻中心平臺處理與網絡傳輸兩方面進行闡述，總結一些系統構建的關鍵點和難點。

1 項目背景

奉溪高速項目路線起于杭蘭國道的奉節東互通立交，止于巫溪縣城，全長46.369 km。項目橋隧比大，高速公路橋隧長度與路線全長比值為73.62%。眾多的長隧道和隧道群對視頻監控系統提出了很高的覆蓋要求。根據規范要求，隧道內間距為100 m全程設置固定監控點，隧道洞口和滑坡區域點設置云臺攝像機。工程前期設計以模擬系統為主；項目實施過程中，隨著高清數字技術不斷發展，數字高清化的優勢越來越突出，不過考慮到全程隧道內監控點數量多(約350個)，全高清化勢必造成前端設備和后端處理、存儲平臺費用大大增加，且現有通信傳輸平臺也無法滿足新的帶寬要求。因此，根據用戶需求，結合技術發展和現有實際情況，保留了大部分隧道內的模擬監控點，將重點區域的隧道洞口、路段重要控制點和收費廣場等監控點更換了高清攝像機。

在系統聯網和上級管理角度上，重慶全市規劃建立了三級(監控總中心-區域監控中心-路段監控管理站)垂直的業務網絡。在監控總中心和區域監控中心(奉溪高速隸屬于東北區萬州區域中心)均建立了數字化的圖像處理平臺。在傳輸網絡上，為實現高效運轉和骨干傳輸資源的合理利用，將監控數據業務、視頻圖像業務和收費數據業務實施分離，干線傳輸采用STM-16等級SDH傳輸網絡。視頻系統的構成見圖1。

圖1 監控視頻傳輸系統圖

2 視頻處理平臺

奉溪高速全線共設置了7個隧道監控站。監控站前端，模擬視頻以點對點的方式傳輸到就近的隧道監控站，監控站內的硬盤錄像機對模擬視頻進行數字化處理；監控站中心，視頻管理平臺服務器取代傳統的模擬矩陣，解碼器要求兼容標清和高清兩種制式，視頻管理平臺服務器和硬盤錄像機相配合共同實現數字化圖像的處理。其中硬盤錄像機的工作狀態受視頻管理平臺服務器的控制，實現圖像傳輸的切換。當操作人員選擇調用某隧道站的某路攝像機圖像到電視墻上的某個監視器時，監控工作站向視頻管理平臺服務器發出請求指令，視頻管理平臺服務器向該監視器對應的解碼器發出指令，使該解碼器連接硬盤錄像機對應該路攝像機的通道，連接完畢后該路攝像機的圖像就通過編碼-傳輸-解碼，完成顯示。對于高清攝像機，視頻管理平臺服務器控制解碼器直接向前端攝像機發出連接信號，經高清解碼器解碼后顯示在電視墻上。

上級中心調用某路圖像時，視頻管理平臺接受指令，建立起上級中心的解碼設備與硬盤錄像機對應通道或前端高清攝像機的連接關系，實現萬州和重慶中心的圖像調用。

在上磺監控管理站的監控工作站，安裝有硬盤錄像機的客戶端軟件。其主要功能是錄像資料的檢索、回放及下載，在其硬盤錄像機軟件的樹形列表中設置硬盤錄像機組，每個隧道作為一個組，每組由若干臺硬盤錄像機組成，操作人員通過軟件，透過交換機以及綜合業務傳輸平臺訪問各隧道站上的硬盤錄像機，實現實時顯示及錄像文件的檢索回放。

3 網絡傳輸系統

隧道洞內通過攝像機獲取的圖像從攝像機輸出后，接入單路數字視頻光發射機的圖像輸入端口；隧道洞口、收費廣場的彩色高清三可變攝像機圖像信號從圖像端口輸出后，接入以太網數據光端機光發射機的圖像輸入端口，經電光轉換后，以光信號的形式，通過單模光纖傳輸到相應的變電所現場監控站；各隧道的圖像信號接入單路視頻(以太網數據)光接收機的光信號輸入口，經光電轉換后，以電信號的形式輸出，高清攝像機信號直接接入圖像三層以太網交換機，標清輸出的圖像信號接入視頻分配器；視頻分配器輸出的圖像一路接入事件檢測的圖像信號輸入端子，另一路直接接入網絡硬盤錄像機，再通過以太網三層交換機和通信系統上磺監控管理站邏輯環網，在視頻管理平臺服務器的控制下，實現實時圖像到各級監控站點的靈活傳輸。

重慶全市高速公路干線傳輸系統采用同步數字體系(Synchronous Digital Hierarchy, SDH)傳輸平臺，視頻圖像業務傳輸方式以MSTP+RPR(點對多點+彈性分組環)為主。路段監控管理站以GE口(光口)點對點與所在區域監控中心1個GE口互開MSTP業務(點對多點)，每個路段監控管理站上傳圖像帶寬占用1個VC-4(理論上傳32路實時圖像)。

上中下三級利用開放式最短路徑優化(Open Shortes Path First, OSPF)路由協議連接(其中互聯VLAN ID獨立于監控總中心、區域監控中心、路段監控管理站已使用的VLAN ID)，視頻圖像網絡中暫無網絡控制列表(Aucess Control List, ACL)控制。

在以太網的一、二層物理和鏈路特性上，與SDH傳輸設備聯接的交換機接口物理端口手動設置，FE電口為百兆全雙工Trunk模式，GE光口為千兆全雙工Trunk模式，光口采用波長850 nm的多模光口，以滿足波長匹配。在傳輸設備中，傳輸通道模式手動設置：通道模式為TagAware(Trunk級聯只允許該級聯VLAN ID通過)全雙工模式。

為了將圖像網絡內的視頻事件檢測信息傳輸至監控數據服務器，在路段內將監控數據網絡與視頻圖像網絡進行了同級橫向互聯，互聯采用靜態路由，避免了路由環路。同時，在監控數據網絡與視頻圖像網絡間，訪問控制策略上做了嚴格限制，保證了各自的安全性(見圖2)。

圖2 監控數據網絡與視頻圖像網絡互聯模式

4 結 語

奉溪高速閉路電視系統在不對傳輸系統等進行重大調整的前提下，實現了本地用戶對兩種視頻源主觀上的無縫處理和圖像上傳,從前端設備、傳輸通道到平臺處理和系統聯網，構成了完整的系統。實現上述過程的前提是重慶全市高速公路網進行了前瞻性的規劃和實施，建立了上層數字化的圖像處理平臺和MSTP+RPR傳輸方式的SDH干線網。系統實現的關鍵點在于模擬圖像的就近本地數字化，構建起一個比較大型的分布式數字矩陣系統，監控總中心-區域監控中心-路段監控管理站三級數字平臺的建立實現了模擬矩陣系統中多級級聯的效果。系統構建達到了設計的目標，滿足了用戶的需求。

在項目實施過程中，遇到了一些技術和管理上的難點：

(1) 無論是高清視頻還是數字化后的標清視頻，目前其圖像質量只能通過主觀評價來評定，沒有定量檢測的標準和手段；

(2) 目前高清視頻設備尚不能完全支持網絡組播傳輸，在多點同時調用某路圖像時，形成了帶寬的浪費；

(3) 對視頻傳輸網絡提出了更高的要求，要求全網內視頻交換機都支持動態路由協議，IP地址需統一規劃，路段內路由規劃無法自治。

(4) 各高清前端設備均支持開放的ONVIF協議，但在細節處理(如字符疊加等)上兼容性仍然較差。

(5) 目前硬盤錄像機的協議開放性仍然較差，系統構建過程中要保證上層平臺和硬盤錄像機協議的兼容。