遠程視頻監控上傳技術在高速公路運營及建設路段中的應用

【摘要】“遠程視頻監控上傳技術在高速公路運營及建設中的應用”項目是依托河南省交通運輸廳收費還貸高速公路管理中心下屬的洛陽管理處、三門峽管理處、三淅項目部等新建、在建單位，所管理的高速公路運營路段、在建路段的視頻監控圖像對整條高速公路進行全方位、多功能的監視和控制，以便管理者能對高速公路運營路段、在建路段實時地、全面地了解和掌控信息。

【關鍵詞】遠程視頻監控；高速公路運營建設；信息系統

高速公路具有車流量大、車流速度快等特點，在建路段通行不便、空間跨度大、施工過程監控費用高，高速公路視頻監控系統是保障高速公路被有效管理和維護的可靠手段，因此要求監控系統能對整條高速公路進行全方位、多功能的監視和控制，以便運營管理者能對高速公路運營路段、在建路段實時地、全面地了解和掌控信息等。

1.項目背景

根據河南省交通運輸廳收費還貸高速公路管理中心（以下簡稱還貸中心）遠程查看各管理處視頻監控圖像的要求，從各管理處監控中心上傳四路視頻信號。洛陽管理處和三門峽管理處兩個管理處的監控分中心為新建，每個監控分中心獨立，可以查看控制所轄路段的道路視頻圖像以及收費站圖像。監控分中心采用視頻光平臺為主要設備，兼有光傳輸，視頻切換，視頻編碼，視頻輸出等多種功能于一體，具有較高的集中性。而三淅項目部則采用了數字視頻服務器將各個施工場地以及作業面監控視頻通過外網傳輸至項目部統一管理。

2.項目結構分析

2.1 洛陽管理處設備現狀

洛陽管理處管轄兩個路段，道路與收費站視頻圖像匯集于監控分中心。通過中威電子的光平臺進行視頻傳輸。分中心通過光平臺進行視頻管理，可以進行視頻控制與上墻。光平臺預留四路輸出，用于上傳省還貸中心。

2.2 三門峽管理處設備現狀

三門峽管理處管理三淅高速，監控分中心建于靈寶東收費站院內。道路與收費站視頻圖像通過光平臺進行視頻傳輸至監控分中心。通過光平臺進行視頻控制與上墻。

2.3 三淅項目部設備現狀

三淅項目部由于施工場地條件所限，前端視頻圖像通過電信公網進行傳輸，在項目部監控中心用視頻綜合平臺進行統一管理。視頻通過本地解碼器進行轉換后上電視墻，通過本地視頻矩陣進行控制與切換視頻。

其中三淅項目部前端攝像機數據傳輸采用電信公網傳輸，所有視頻匯集于項目部中心矩陣。在向還貸中心上傳視頻時采用矩陣四路輸出到還貸中心視頻服務器然后通過移動專網（內網）上傳至還貸中心。這樣即保證數據的安全性，在上傳之前的網絡上加裝防火墻，以硬隔離的方式有效防止網絡攻擊。這樣就可以無縫與還貸中心原有視頻系統對接。其中由于前端網絡的帶寬限制，在正常使用時可能會出現停頓，卡等現象。

根據以上設備現狀，結合省還貸中心遠程視頻監控現有設備，制定以下項目結構。在二個管理處和一個項目部分別增加前端控制計算機通過軟件來控制視頻。此控制軟件要重新根據不同的集成設備進行定制開發，二個管理處和一個項目部的設備都不同，調試工作量較大。通過增加視頻服務器進行圖像上傳，可同時上傳四路。其中洛陽管理處外場和收費站全部有592路視頻圖像，三門峽管理處目前有290路視頻圖像，三淅項目部也有200多路圖像。

3.技術方案

3.1 系統構成

還貸中心遠程視頻監控系統由客戶端、中心服務平臺、分中心端、視頻傳輸網絡等系統構成。根據設備現狀，其中洛陽和三門峽兩個分中心各裝一套視頻服務器，交換機，控制計算機，控制軟件。通過兩個分中心的光平臺輸出取得四路視頻信號，同時通過控制軟件進行視頻切換與控制操作。其中視頻控制軟件根據光平臺的不同型號重新開發。三淅項目部視頻圖像也可以通過解碼器輸出進入還貸中心視頻服務器，控制信號可以控制本地視頻矩陣。由于三淅項目部前端圖像是通過外網傳輸，在傳輸過程中受網絡帶寬的影響，圖像質量有所損失。

3.1.1 客戶端

客戶端還是在原有“還貸中心遠程視頻監控”軟件的基礎之上進行整合升級處理。各用戶利用現有計算機可對新加管理處以及項目部的視頻圖像進行實時調看、控制、歷史圖像查看，加強了對高速公路全線運行狀況的監視和管理。

3.1.2 中心系統

中心服務平臺由視頻管理服務器、流媒體服務器、以太網交換機、設備機柜等硬件設備及平臺軟件組成，是整個系統的控制管理中心，它負責所有系統設備，如前端視頻服務器、管理員控制臺、遠程用戶、邏輯連接、工作狀態監視管理并負責響應相關設備的命令請求，發出控制指令到指定設備動作等。

流媒體服務器：提供視頻轉發功能。

管理服務器：提供視頻管理、用戶權限管理、視頻切換等管理功能與服務。

與省中心連接：利用專用虛擬網絡實現與省中心連接并提供服務。為省中心提供視頻不再處理，也就是省中心查看視頻時直接從本中心流媒體服務器獲取

與分中心聯接：利用專用虛擬網絡實現與分中心連接。

3.1.3 分中心端

分中心端由視頻服務器、控制數據轉發計算機、交換機、串口服務器、等設備組成，是遠程視頻監控系統的核心部分，負責將分中心上傳的模擬視頻圖像轉化為數字信號通過視頻傳輸網絡傳送到中心服務平臺，并能接收上級部門下發的視頻切換、攝像機云臺鏡頭控制指令。

連接中心：利用專用網絡實現與中心連接。

視頻服務器：從矩陣獲取視頻后上傳流媒體服務器。

控制計算機：接收中心指令后進行視頻切換與攝像機控制。

控制軟件：根據設備進行軟件控制的軟件。

3.1.4 歷史視頻

歷史視頻通過還貸中心服務器端進行錄像，服務器端支持前端四路視頻的實時錄像，可以隨時調取。

3.1.5 視頻傳輸網絡（由電信運營商提供）

視頻傳輸網絡采用租賃通信運營商加密專線的方式，通過加密專線技術實現路段分中心與管理中心（接入電路帶寬30M以上）間的通信。視頻傳輸網絡需要具有如下功能：

點到點方式，兩端采用100M網絡接口，與外部網絡完全隔絕；

網絡傳輸連續、穩定、正確，網絡延時小；

網絡速率穩定，上下行可以達到同樣的速率；

網絡保障及時，具有網絡自愈功能；

滿足4路高清視頻、1路語音、數字信息的混合傳輸需求；

網絡安全：具有私密網絡的特點，或使用數據加密碼傳輸，邏輯上與外部網絡完全隔離；

網絡系統對應用完全透明。

3.2 系統功能

洛陽管理處，三門峽管理處以及三淅項目部視頻上傳以后，在還貸中心端還是利用原有的遠程視頻監控進行視頻查看，系統主要有如下功能：

3.2.1 視頻圖像預覽功能

系統的任意一個節點都可查看所有授權的前端的圖像信息，能將不同的前端畫面進行自由組合，且可設置視頻自動巡視功能，可設置預覽的間隔時間。自由設置巡視圖像。

3.2.2 實時視頻圖像控制功能

可對視頻圖像進行實時播放。

具有完善的視頻圖像切換功能。

具有完善的云臺鏡頭控制功能，能控制相應的云臺轉動以及鏡頭的變倍、光圈和聚焦。

可進行圖像顯示方式進行順序切換和分組切換設置。

可對圖像進行放大、縮小操作。

可定格抓拍畫面并實現彩色打印。

3.2.3 歷史視頻圖像遠程查詢

歷史視頻遠程查看利用監控中心的硬盤錄像機實現視頻數字化后提供，歷史視頻查看主要功能有：

可根據攝像機列表對每一路圖像的歷史視頻調取查看，播放控制。

可遠程調取歷史視頻資料。

可對圖像進行放大縮小，快進，慢進。

3.2.4 視頻圖像參數調節功能

圖像參數可以遠程實時調節，包括亮度、對比度、色度、幀率、碼流、關鍵幀參數、圖像格式（QCIF、CIF、2CIF 、D1）等。

可以為每路圖像配置文字注釋和編號設置，可以疊加時間，字符和時間可在觀看圖像時取消或疊加。

3.2.5 用戶權限管理

提供多級用戶管理機制，用戶可定義組，然后根據組的權限，將各用戶歸納入組中，實現批量定制權限；

上級管理中心具有下級的所有權限；

允許多個用戶同時登錄同一通道；

可以單獨為各個用戶分配鏡頭組和電子地圖。

3.2.6 電子地圖

電子地圖可為操作人員提供直觀的管理界面，在計算機顯示器上能夠生成顯示以高速公詳細路線圖為基礎的路況背景圖。靜態顯示包括地形、地物、道路、河流、地面構造物及沿線的有關設施（服務區、管理所、養護工區等）。外場攝像機以圖標的形式布置在沿線，操作人員點擊攝像機圖標即可調看實時視頻圖像。

3.2.7 系統日志

系統具有完整清晰記錄系統內所有事件的信息日志，并按照信息日志區分信息傳遞方向，類型，時間，驗證情況，以及命令解釋等，能夠提供搜索功能，日志存儲在專用的數據庫內，無驗證密碼，無法獲得該日志，用戶可根據需要將日志導出到其他地方備案存儲。

作者簡介：高磊（1983—），男，河南長垣人，鄭州大學電子與通信工程專業在讀碩士研究生，現供職于河南省收費還貸高速公路管理中心，研究方向：信息工程。