高速公路視頻巡航系統設計與實現

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1 引言

監控系統作為高速公路三大系統(通信、監控、收費)之一在高速公路營運管理中的作用舉足輕重。高速公路監控中心工作人員需要通過視頻監控系統實時觀測路面交通運行狀態，當發現有路面拋灑物、異常停車、交通事故時主動通知相關人員進行處理，確保高速公路的安全暢通。目前很多高速公路管理公司都采取人工巡查的方式進行。例如:若一條高速公路管轄范圍為100km，按照2km 一個的布設密度，沿線有50 路監控攝像機，工作人員需要定時輪巡所有攝像機監控畫面(如兩小時巡查一遍)，在巡查每一路監控攝像機時通過專用鍵盤操作攝像機云臺，控制角度和鏡頭伸縮，確保全面觀測到路面情況。這種傳統的監控方式操作起來不僅枯燥，而且長此以往容易產生視覺疲勞，出現監控盲點。本文提出的高速公路視頻巡航系統能夠改變目前監控人員手動切換視頻的模式，實現對高速公路實時運行狀況的無縫監控和管理。

2 系統概述

高速公路視頻巡航系統是一套對監控攝像機進行持續控制的軟件系統，集前端設備的控制、管理于一體，能夠有效地對前端攝像機進行全時自動控制。系統可以在無人操作的情況下實現多路視頻自動切換與多視角實施監控，改變目前監控人員手動操作模式，實現對高速公路運行狀態的實時監測，提高交通事件主動發現率。

2.1 系統原理

高速公路視頻巡航系統實現了視頻監控功能與視頻巡航功能的協調統一。視頻監控功能可通過手動方式實現對路面某一特定攝像機進行控制;視頻巡航功能則是根據預先設置好的巡航參數(巡航點、移動速度、在每個巡航點的停留時間)控制前端攝像機按照一定路徑連續運轉，從而在系統中看到連續監控的畫面。

以蘇嘉杭高速公路為例，道路沿線共有97 路網絡高清攝像機。路面攝像機通過光端機將視頻信號傳輸至蘇嘉杭高速公路指揮調度中心。巡航系統部署在巡航管理計算機上，通過RJ45 口與中心交換機相連，從而關聯外場97 路攝像機。

對單個攝像機巡航時，設置巡航參數以后可以從第一個攝像機的第一個巡航點平滑過渡至第二個巡航點，直至最后一個巡航點。通過鏡頭拉伸和角度的調整覆蓋道路每一個角落，確保沒有監控盲區。第一個攝像機巡航結束以后系統會自動跳轉至第二個攝像機的第一個巡航點開始巡航。此時，第一個攝像機會在后臺自動回到第一個巡航點位置，確保下次巡航開始時從第一個點開始。

由于蘇嘉杭高速沿線共有97 路攝像機，數量較多，因此在系統中將97 路攝像機分為4 組進行管理，巡航參數設置成功以后可以點擊開始巡航按鈕，即可在界面中同時從四組攝像機的第一個攝像機進行巡航，縮短巡航周期。系統界面如圖1 所示。

2.2 系統功能

高速公路視頻巡航系統包括攝像機管理、云臺控制、巡航參數設置、巡航、故障攝像機自動報警、日志管理六大模塊。

2.2.1 攝像機管理

添加和管理前端攝像機及預覽監控畫面，包括設備管理、視頻預覽功能。

圖1 高速公路視頻巡航系統界面

(1)設備管理:管理前端攝像機基本信息，包括設備名稱、設備IP、端口號等;(2)視頻預覽:視頻監控畫面實時查看，預覽巡航點設置。

2.2.2 云臺控制

調整云臺位置角度及攝像機焦距，包括水平轉角、俯仰角、變焦倍數、光圈等，實現監控畫面實時查看。

2.2.3 巡航參數設置

設置預置點與巡航路徑，巡航參數文件支持批量導入。

(1)預置點設置:可設置多個相機固定位置為預置點，點擊相機預置點設置，相機自動記錄預置點信息;(2)巡航路徑設置:根據已經記錄的預置點，設置巡航點，根據巡航點輸入巡航時間，每個巡航點停留時間，巡航速度等。

2.2.4 巡航

調用巡航功能后，系統自動全時控制前端攝像機按照預先設置的軌跡自動掃描，當前攝像機掃描結束后自動切換到下臺攝像機，當攝像機數量較多時，可實現分組巡航。系統支持對所有攝像機進行任意分組、分段配置以及分屏顯示，每屏支持1、4、9、16 臺攝像機監控畫面顯示，通過分組巡航可有效縮短巡航周期，提高系統效率。

2.2.5 故障攝像機自動報警

實時自動檢測攝像機工作狀態，提供異常報警。在巡航過程中出現某一臺攝像機故障時系統會自動彈出對話框預警，解除報警后(用戶手動解除或者停留一段時間自動解除)會自動跳轉到下一臺攝像機繼續巡航。

2.2.6 日志管理

系統提供了操作日志的實時查詢，利用日志記錄的功能，可以查詢用戶的系統操作記錄，保證了系統操作的安全，以便為系統維護提供支持。

2.3 系統特點

傳統的視頻監控系統需要工作人員使用專用鍵盤對前端攝像機進行不間斷切換、控制，以達到對高速公路各個監控點、各個路段的實時監控。工作人員的全時控制不僅效率低下費時費力，而且極易存在監控盲點，導致交通事件發現不及時。高速公路視頻巡航系統的使用能夠及時提高工作人員工作效率，發現突發性交通擁堵，有效預防了可能發生的二次交通事故，降低事故對路網交通產生的影響，進而提高道路通行效率。高速公路視頻巡航系統能夠極大降低工作人員的勞動強度，系統安裝簡易、維護簡單、穩定可靠，預留與其他系統之間的數據接口，具有高擴展性。

3 系統應用效果分析

目前該系統蘇嘉杭高速與江陰大橋得到應用，使用效果良好，大大減輕了工作人員的勞動強度。系統使用后蘇嘉杭高速交通事件主動發現率有所提升。江陰大橋視頻巡航系統兼容了AD 模擬攝像機和?？低暰W絡高清攝像機兩種類型，實現了兩種攝像機巡航的無縫切換。

由于夜晚高速公路路面光線不足且高速公路上行駛車輛較少，完全可以根據管理需要降低巡航頻率。因此在系統功能中新增了日間巡航、夜間巡航兩種模式，不同的模式可設置完全不同的巡航方式，包括巡航點、巡航速度、巡航時間等以滿足用戶的需求。

4 結語

高速公路視頻巡航系統能夠有效提高監控中心工作人員的工作效率，實現監控畫面的無死角實時監控，預先批量導入巡航參數后可以通過一鍵式操作進入巡航畫面，從多個視角實時監控路面狀況，全面覆蓋監控區域。幫助高速公路管理者及時發現事件，處理事件，確保高速公路的安全與暢通，從而提高高速公路服務水平，為公眾出行打造安全舒心的環境。