工業以太網交換機在道路監控的應用

文/劉崢

隨著平安城市這一概念的普及和飛速發展，城市道路交通監控也成為這一新興概念中先行落地實施的重要方面。尤其是在電子警察和卡口監控等分支監控體系，更是細致完善的做到高清化，智能化，可靠化，為推進平安城市的建設，打下了一份堅實的基礎。

公共交通現狀及監控管理意義

近些年，隨著中國經濟的高速發展和國民收入水平和生活水平的不斷提高，社會汽車的保有量開始逐年攀升，給城市交通造成了極大的壓力，汽車擁堵也成為很多城市交管部門亟待解決的首要問題之一。通過對道路卡口監控和路段車流量監控，進行信號數據的控制，可以達到車流合理分配的目的。

項目概述

合六路合肥段由安徽省交通規劃設計研究院設計，合肥市交通管理局建設管理，貫穿合肥至六安兩大地級市，為貨物運輸和客流輸送的主干要道之一，為了更好地對干線和卡口進行車輛疏流，違法超載行為的及時查處及所涉事故的快速處理，由北京蛙視通信技術股份有限公司對路段和卡口的監控視頻的傳輸系統進行方案設計，合理的將整個路段卡口監控穩定可靠的傳輸至上級交管部門進行統一管理，做到無死角，快速化的監控系統設計。

項目設計

系統總體概述

該項目監控系統由前端圖像采集處理部分，傳輸部分，中心管理部分三部分組成。

前端采集處理部分是系統的前沿，由高清攝像機、頻閃補光燈、信號燈箭頭燈、前端控制主機（工控機）等混合組成，用于前端卡口路段視頻和數據信號的采集。

網絡傳輸系統對前端采集的視頻信號進行匯聚和傳輸。在本項目中，路段卡口和交口等位置的前端監控視頻信號分別匯聚傳輸至合肥市交警支隊中心和蜀山區交警大隊分控中心兩大上級控制管理中心進行集中管理，并通過高清解碼系統可將視頻解碼輸出顯示至電視墻做集中監控。

此次設計方案，前端匯聚交換設備選用蛙視通信自主研發的工業以太網交換機VETH3000系列。前端各個交口以及卡口中的監控視頻信息，通過光纖或網線接入至VETH3000工業以太網交換機，實現各個匯聚點的匯聚交換。各個匯聚點的VETH3000工業以太網交換機組成雙纖自愈環網接入合肥市交警支隊中心或蜀山區交警大隊分控中心三層視頻以太網交換機中進行統一的切換和管理。

本次項目共接入6個匯聚點：合肥市交警支隊中心接入2個測試卡口匯聚點；蜀山區交警大隊分控中心接入4個匯聚點。

合肥市交警支隊中心采用兩臺VETH3000-2GX-8GT工業以太網交換機作為2個匯聚點，進行視頻信號的匯聚接入，這兩臺工業以太網交換機組成光纖自愈環網接入合肥市交警支隊中心視頻以太網交換機中進行統一的切換和管理。

蜀山區交警大隊分控中心采用VETH3000-4GX-6GT、VETH3000-6GX-15GT等多電口的工業以太網交換機進行監控視頻的匯聚傳輸。這些工業以太網交換機組成4個光纖自愈環網作為4個匯聚點，接入蜀山區交警大隊分控中心視頻以太網交換機中進行統一的切換和管理。

系統示意圖分別如圖1，圖2所示。

圖1 合肥市交警支隊中心測試卡口

圖2 蜀山區交警大隊分控中心

中心管理部分通過配置視頻管理服務器，流媒體服務器，WEB控制服務器等，圍繞中心管理服務器進行視頻管理、視頻轉發和視頻分析，對整條合六路主干和卡口監控進行統一的管理和調度。

系統詳細設計

前端系統設計

合六路監控系統前端點位設置大致分為三部分，分別是：路段高清卡口，路段交口以及路段高清監控。

為了保證監控視頻的高清和高品質，在整條道路監控中我們統一采用200萬像素的1080P網絡高清攝像機進行視頻監控傳輸。根據前端監控點位設置不同，我們采用的攝像機類型和外接設備也有不同。

路段高清卡口

在卡口出采用高清的槍型卡口攝像機進行監控，近點位的攝像機通過6類雙絞線直接接入工業以太網交換機VETH3000，遠點位的攝像機通過光纖收發器VETH-GE-2P通過光纖直接光接入至工業以太網交換機VETH3000。如圖3所示

圖3 路段高清卡口連接圖

路段交口和路段高清監控

在路段交口出我們采用高清的槍型電子警察攝像機以及高清半球型的治安監控、交警監控攝像機進行監控，并布設人行信號燈，箭頭燈等指揮調度設備。近點位的攝像機通過6類雙絞線直接接入工業以太網交換機VETH3000，遠點位的攝像機通過光纖收發器VETH-GE-2P通過光纖直接光接入至工業以太網交換機VETH3000。信號燈設備使用控制電纜線接入信號控制機，通過6類雙絞線接入工業以太網交換機VETH3000中。如圖4所示

網絡傳輸部分

本項目采取全高清的網絡化傳輸，將前端高清攝像機的監控視頻信號以高清數字碼流通過光纖或者網線在工業以太網交換機和光纖收發器中進行傳輸。

圖4 路段交口和路段高清監控圖

部分路段高清卡口監控點位距離匯聚點較遠，配置兩路千兆光纖收發器VETH-GE-2P，前端高清攝像機通過網線連接至光纖收發器以太網口，通過電光轉換采用光纖通路，傳輸至匯聚工業以太網交換機VETH3000；距離匯聚點較近的卡口監控點位，采用一臺多電口的工業以太網交換機進行高清網絡視頻信號的匯聚接入，再通過VETH3000組成光纖自愈環網接入三層視頻以太網交換機中進行統一的管理調度。

交口處布設的人行信號燈，箭頭燈，滿屏燈等相應數據信號控制設備，通過控制電纜線接入信號控制機，再通過以太網接入匯聚工業以太網交換機中。

在工業以太網交換機的選用中，充分考慮項目可靠性，完善性和節約性的需求，并滿足各個路段交口或者路段卡口光、電匯聚的作用，我們選用VETH3000系列工業以太網交換機。VETH3000系列工業以太網交換機針對H.264碼流特點設計，特別適合傳輸網絡高清視頻，可根據需求支持多個SFP光接口以及多個以太網RJ45電口，靈活的組網方式，可組成各種環網、鏈網、星型網和相切環，支持網絡帶寬管理設置功能，合理限制端口帶寬，具有先進的回環閉鎖功能，有效避免環網風暴，符合工業四級電磁兼容性規范，在嚴苛的電氣環境下能穩定可靠地工作，增強了網絡的可靠性和可用性。

在方案設計中，根據前端接入設備的數量確定VETH3000系列的電口和光口的數量。比如在合肥市交警支隊中心測速匯聚點采用高清攝像機6類線直接接入，并用光纖通路上傳到監控中心，采用蛙視通信自主研發的2光8電的VETH3000-2GX-8GT工業以太網交換機。在使用光纖收發器VETH-GE-2P的路段交口等地點，需要使用光纖通路接入工業以太網交換機，所以采用多光口的VETH3000-10GX-9GT進行匯聚交換。

在方案設計中，將多臺VETH3000系列工業以太網交換機組成雙纖自愈光纖環網，接入上級單位的監控中心中進行視頻信號的接入管理。

在本項目中，設置兩個上級管理中心，分別為合肥市交警支隊中心，蜀山區交警大隊分控中心。

合肥市交警支隊中心接入2個測速卡口匯聚點，由兩臺VETH3000工業以太網交換機匯聚路段高清卡口視頻信號，并組成光纖環網，接入至管理中心。拓撲結構如圖5所示。

圖5 合肥市交警支隊中心聯網拓撲結構圖

蜀山區交警大隊分控中心共接入4個匯聚點，分別為三個路段交口，一個武警總隊門口。每個匯聚點都由2臺至4臺VETH3000系列工業以太網交換機組成雙纖雙向自愈光纖環網，通過4個匯聚點，接入蜀山區交警大隊分控中心。共計4個光纖環網。4個匯聚點具體拓撲結構如圖5至圖8所示。

中心管理部分

該項目中，管理中心主要分為蜀山區交警大隊分控中心，及合肥市交警支隊中心兩大部分。蜀山區交警大隊分控中心將下屬四個匯聚點的視頻和數據信號進行收集，進行統一的設備控制和信號管理；合肥市交警支隊中心，對下屬兩個測速卡口點進行前端視頻的分析管理，實現對中心平臺軟硬件設備的智能監控。

圖6 蜀山區交警大隊分控中心匯聚點1

圖7 蜀山區交警大隊分控中心匯聚點2

圖8 蜀山區交警大隊分控中心匯聚點3

圖9 蜀山區交警大隊分控中心匯聚點4

項目優勢

根據項目需求，明確了方案中對傳輸系統進行全面可靠地設計。采用合理的環網拓撲結構對整個傳輸系統進行架構。達到分布合理，節約資源的目的。

在設備選用中，主要采用了由蛙視通信自主研發的工業以太網交換機VETH3000系列的視頻信號交換設備。VETH3000系列交換機在設計上充分考慮了惡劣的工業使用環境，滿足多種工業通用標準，在性能及維護上滿足電信級以太網的技術要求，確保設備在惡劣的環境中正常工作。

針對本方案中高清視頻（即H.264壓縮編碼方式）的傳輸，定制開發的專用設備，最大程度的保證了圖像的穩定性，無卡頓，無馬賽克。

支持多種冗余電源輸入以及故障信號觸點(由供電或者端口鏈路中斷觸發)，采用基于ITU-T G.8032 V2協議的快速冗余環網保護技術，鏈路故障恢復時間限制在50毫秒之內，增強了網絡的可靠性和可用性。