高速公路視頻巡航系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

■沙 薇 ■江蘇蘇科暢聯(lián)科技有限公司，江蘇 南京 211112

1 引言

監(jiān)控系統(tǒng)作為高速公路三大系統(tǒng)(通信、監(jiān)控、收費(fèi))之一在高速公路營運(yùn)管理中的作用舉足輕重。高速公路監(jiān)控中心工作人員需要通過視頻監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)時(shí)觀測路面交通運(yùn)行狀態(tài)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)有路面拋灑物、異常停車、交通事故時(shí)主動通知相關(guān)人員進(jìn)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(jìn)行。例如:若一條高速公路管轄范圍為100km，按照2km 一個(gè)的布設(shè)密度，沿線有50 路監(jiān)控?cái)z像機(jī)，工作人員需要定時(shí)輪巡所有攝像機(jī)監(jiān)控畫面(如兩小時(shí)巡查一遍)，在巡查每一路監(jiān)控?cái)z像機(jī)時(shí)通過專用鍵盤操作攝像機(jī)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(tǒng)的監(jiān)控方式操作起來不僅枯燥，而且長此以往容易產(chǎn)生視覺疲勞，出現(xiàn)監(jiān)控盲點(diǎn)。本文提出的高速公路視頻巡航系統(tǒng)能夠改變目前監(jiān)控人員手動切換視頻的模式，實(shí)現(xiàn)對高速公路實(shí)時(shí)運(yùn)行狀況的無縫監(jiān)控和管理。

2 系統(tǒng)概述

高速公路視頻巡航系統(tǒng)是一套對監(jiān)控?cái)z像機(jī)進(jìn)行持續(xù)控制的軟件系統(tǒng)，集前端設(shè)備的控制、管理于一體，能夠有效地對前端攝像機(jī)進(jìn)行全時(shí)自動控制。系統(tǒng)可以在無人操作的情況下實(shí)現(xiàn)多路視頻自動切換與多視角實(shí)施監(jiān)控，改變目前監(jiān)控人員手動操作模式，實(shí)現(xiàn)對高速公路運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測，提高交通事件主動發(fā)現(xiàn)率。

2.1 系統(tǒng)原理

高速公路視頻巡航系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了視頻監(jiān)控功能與視頻巡航功能的協(xié)調(diào)統(tǒng)一。視頻監(jiān)控功能可通過手動方式實(shí)現(xiàn)對路面某一特定攝像機(jī)進(jìn)行控制;視頻巡航功能則是根據(jù)預(yù)先設(shè)置好的巡航參數(shù)(巡航點(diǎn)、移動速度、在每個(gè)巡航點(diǎn)的停留時(shí)間)控制前端攝像機(jī)按照一定路徑連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，從而在系統(tǒng)中看到連續(xù)監(jiān)控的畫面。

以蘇嘉杭高速公路為例，道路沿線共有97 路網(wǎng)絡(luò)高清攝像機(jī)。路面攝像機(jī)通過光端機(jī)將視頻信號傳輸至蘇嘉杭高速公路指揮調(diào)度中心。巡航系統(tǒng)部署在巡航管理計(jì)算機(jī)上，通過RJ45 口與中心交換機(jī)相連，從而關(guān)聯(lián)外場97 路攝像機(jī)。

對單個(gè)攝像機(jī)巡航時(shí)，設(shè)置巡航參數(shù)以后可以從第一個(gè)攝像機(jī)的第一個(gè)巡航點(diǎn)平滑過渡至第二個(gè)巡航點(diǎn)，直至最后一個(gè)巡航點(diǎn)。通過鏡頭拉伸和角度的調(diào)整覆蓋道路每一個(gè)角落，確保沒有監(jiān)控盲區(qū)。第一個(gè)攝像機(jī)巡航結(jié)束以后系統(tǒng)會自動跳轉(zhuǎn)至第二個(gè)攝像機(jī)的第一個(gè)巡航點(diǎn)開始巡航。此時(shí)，第一個(gè)攝像機(jī)會在后臺自動回到第一個(gè)巡航點(diǎn)位置，確保下次巡航開始時(shí)從第一個(gè)點(diǎn)開始。

由于蘇嘉杭高速沿線共有97 路攝像機(jī)，數(shù)量較多，因此在系統(tǒng)中將97 路攝像機(jī)分為4 組進(jìn)行管理，巡航參數(shù)設(shè)置成功以后可以點(diǎn)擊開始巡航按鈕，即可在界面中同時(shí)從四組攝像機(jī)的第一個(gè)攝像機(jī)進(jìn)行巡航，縮短巡航周期。系統(tǒng)界面如圖1 所示。

2.2 系統(tǒng)功能

高速公路視頻巡航系統(tǒng)包括攝像機(jī)管理、云臺控制、巡航參數(shù)設(shè)置、巡航、故障攝像機(jī)自動報(bào)警、日志管理六大模塊。

2.2.1 攝像機(jī)管理

添加和管理前端攝像機(jī)及預(yù)覽監(jiān)控畫面，包括設(shè)備管理、視頻預(yù)覽功能。

圖1 高速公路視頻巡航系統(tǒng)界面

(1)設(shè)備管理:管理前端攝像機(jī)基本信息，包括設(shè)備名稱、設(shè)備IP、端口號等;(2)視頻預(yù)覽:視頻監(jiān)控畫面實(shí)時(shí)查看，預(yù)覽巡航點(diǎn)設(shè)置。

2.2.2 云臺控制

調(diào)整云臺位置角度及攝像機(jī)焦距，包括水平轉(zhuǎn)角、俯仰角、變焦倍數(shù)、光圈等，實(shí)現(xiàn)監(jiān)控畫面實(shí)時(shí)查看。

2.2.3 巡航參數(shù)設(shè)置

設(shè)置預(yù)置點(diǎn)與巡航路徑，巡航參數(shù)文件支持批量導(dǎo)入。

(1)預(yù)置點(diǎn)設(shè)置:可設(shè)置多個(gè)相機(jī)固定位置為預(yù)置點(diǎn)，點(diǎn)擊相機(jī)預(yù)置點(diǎn)設(shè)置，相機(jī)自動記錄預(yù)置點(diǎn)信息;(2)巡航路徑設(shè)置:根據(jù)已經(jīng)記錄的預(yù)置點(diǎn)，設(shè)置巡航點(diǎn)，根據(jù)巡航點(diǎn)輸入巡航時(shí)間，每個(gè)巡航點(diǎn)停留時(shí)間，巡航速度等。

2.2.4 巡航

調(diào)用巡航功能后，系統(tǒng)自動全時(shí)控制前端攝像機(jī)按照預(yù)先設(shè)置的軌跡自動掃描，當(dāng)前攝像機(jī)掃描結(jié)束后自動切換到下臺攝像機(jī)，當(dāng)攝像機(jī)數(shù)量較多時(shí)，可實(shí)現(xiàn)分組巡航。系統(tǒng)支持對所有攝像機(jī)進(jìn)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(jī)監(jiān)控畫面顯示，通過分組巡航可有效縮短巡航周期，提高系統(tǒng)效率。

2.2.5 故障攝像機(jī)自動報(bào)警

實(shí)時(shí)自動檢測攝像機(jī)工作狀態(tài)，提供異常報(bào)警。在巡航過程中出現(xiàn)某一臺攝像機(jī)故障時(shí)系統(tǒng)會自動彈出對話框預(yù)警，解除報(bào)警后(用戶手動解除或者停留一段時(shí)間自動解除)會自動跳轉(zhuǎn)到下一臺攝像機(jī)繼續(xù)巡航。

2.2.6 日志管理

系統(tǒng)提供了操作日志的實(shí)時(shí)查詢，利用日志記錄的功能，可以查詢用戶的系統(tǒng)操作記錄，保證了系統(tǒng)操作的安全，以便為系統(tǒng)維護(hù)提供支持。

2.3 系統(tǒng)特點(diǎn)

傳統(tǒng)的視頻監(jiān)控系統(tǒng)需要工作人員使用專用鍵盤對前端攝像機(jī)進(jìn)行不間斷切換、控制，以達(dá)到對高速公路各個(gè)監(jiān)控點(diǎn)、各個(gè)路段的實(shí)時(shí)監(jiān)控。工作人員的全時(shí)控制不僅效率低下費(fèi)時(shí)費(fèi)力，而且極易存在監(jiān)控盲點(diǎn)，導(dǎo)致交通事件發(fā)現(xiàn)不及時(shí)。高速公路視頻巡航系統(tǒng)的使用能夠及時(shí)提高工作人員工作效率，發(fā)現(xiàn)突發(fā)性交通擁堵，有效預(yù)防了可能發(fā)生的二次交通事故，降低事故對路網(wǎng)交通產(chǎn)生的影響，進(jìn)而提高道路通行效率。高速公路視頻巡航系統(tǒng)能夠極大降低工作人員的勞動強(qiáng)度，系統(tǒng)安裝簡易、維護(hù)簡單、穩(wěn)定可靠，預(yù)留與其他系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)接口，具有高擴(kuò)展性。

3 系統(tǒng)應(yīng)用效果分析

目前該系統(tǒng)蘇嘉杭高速與江陰大橋得到應(yīng)用，使用效果良好，大大減輕了工作人員的勞動強(qiáng)度。系統(tǒng)使用后蘇嘉杭高速交通事件主動發(fā)現(xiàn)率有所提升。江陰大橋視頻巡航系統(tǒng)兼容了AD 模擬攝像機(jī)和海康威視網(wǎng)絡(luò)高清攝像機(jī)兩種類型，實(shí)現(xiàn)了兩種攝像機(jī)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(jù)管理需要降低巡航頻率。因此在系統(tǒng)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(shè)置完全不同的巡航方式，包括巡航點(diǎn)、巡航速度、巡航時(shí)間等以滿足用戶的需求。

4 結(jié)語

高速公路視頻巡航系統(tǒng)能夠有效提高監(jiān)控中心工作人員的工作效率，實(shí)現(xiàn)監(jiān)控畫面的無死角實(shí)時(shí)監(jiān)控，預(yù)先批量導(dǎo)入巡航參數(shù)后可以通過一鍵式操作進(jìn)入巡航畫面，從多個(gè)視角實(shí)時(shí)監(jiān)控路面狀況，全面覆蓋監(jiān)控區(qū)域。幫助高速公路管理者及時(shí)發(fā)現(xiàn)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(wù)水平，為公眾出行打造安全舒心的環(huán)境。