收費站綜合監(jiān)控系統(tǒng)應用淺析

金 燁 蔡堅健 林元偉

浙江龍麗麗龍高速公路有限公司

收費站綜合監(jiān)控系統(tǒng)應用淺析

金 燁 蔡堅健 林元偉

浙江龍麗麗龍高速公路有限公司

一、行業(yè)背景

監(jiān)控技術(shù)飛速發(fā)展，相關(guān)監(jiān)控產(chǎn)品不斷升級換代，監(jiān)控主流設(shè)備已完成模擬 -＞半高清-＞ 高清的產(chǎn)品升級。高速公路監(jiān)控系統(tǒng)也經(jīng)歷了模擬到高清的轉(zhuǎn)換，因受到相關(guān)規(guī)范、設(shè)計文件制約，其監(jiān)控系統(tǒng)高清化的進度和深度同行業(yè)內(nèi)相比有較大的滯后。收費站監(jiān)控系統(tǒng)通過對收費站的車道、收費廣場、收費亭的監(jiān)控，實現(xiàn)對車道通行情況、亭內(nèi)收費員的操作過程以及收費過程中的突發(fā)事件和特殊事件進行觀察和記錄，實施有效的監(jiān)督，主要功能包括音視頻監(jiān)控、應急報警聯(lián)動、語音對講等。

(1)收費站模擬監(jiān)控系統(tǒng)組成

在金麗溫、龍麗麗龍高速建設(shè)及運營階段，收費站監(jiān)控系統(tǒng)主要是模擬監(jiān)控系統(tǒng)，主要包括視頻監(jiān)控、音頻監(jiān)控、腳踏報警、有線對講系統(tǒng)等組成；前端監(jiān)控設(shè)備有車道攝像機、亭內(nèi)攝像機、亭內(nèi)拾音器、亭內(nèi)腳踏報警開關(guān)、對講分機等；中間傳輸設(shè)備包括音頻光端機、視頻光端機、開關(guān)量光端機；后端處理設(shè)備包括視/音頻分配器、視/音頻矩陣、硬盤錄像機、電視墻、報警主機、對講主機等。模擬監(jiān)控系統(tǒng)由各獨立功能子系統(tǒng)組合而成，具有結(jié)構(gòu)復雜、設(shè)備眾多、成本高昂且后期維護困難等特點，現(xiàn)已基本淘汰。

(2)收費站通用高清監(jiān)控系統(tǒng)

隨著監(jiān)控技術(shù)的發(fā)展，高清監(jiān)控成為主流趨勢，筆者所在的金麗溫、龍麗麗龍高速自2014年開始進行智慧高速建設(shè)以來，收費站監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)生了重大變化，高清攝像機代替了模擬攝像機，舊有的音視頻光端機、音視頻矩陣、音視頻分配器等均已淘汰。在收費站高清監(jiān)控系統(tǒng)中，車道、廣場、亭內(nèi)攝像機信號都匯入車道監(jiān)控交換機，利用監(jiān)控以太網(wǎng)絡(luò)上傳，接入網(wǎng)絡(luò)硬盤錄像機或視頻服務(wù)器，并在后端監(jiān)控平臺進行查看。與模擬監(jiān)控系統(tǒng)相比，高清監(jiān)控通過公共監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)進行傳輸、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)清晰且靈活性好，只要網(wǎng)絡(luò)正常，可以輕松實現(xiàn)圖像的遠程調(diào)用與查看。（見圖1）

(3)收費站綜合高清監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計思路

金麗溫、龍麗麗龍高速在高清監(jiān)控建設(shè)過程中，考慮到收費站應急報警系統(tǒng)的特殊性，沒有對其進行升級改造，報警系統(tǒng)仍然作為一個獨立系統(tǒng)單獨存在，采用原來模式運行：各崗亭腳踏開關(guān) -＞ 車道配電箱 -＞ 開關(guān)量發(fā)射機(車道)-＞ 開關(guān)量接收機(機房)-＞ 報警主機。

根據(jù)筆者對行業(yè)和高清產(chǎn)品的調(diào)查，高清攝像機都設(shè)計為一體化網(wǎng)絡(luò)攝像機，除基本高清圖像外，還集成了音頻輸入輸出、開關(guān)量輸入輸出功能，將音頻信號、開關(guān)量信號和視頻信號同步編碼與解碼，統(tǒng)一接入監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)。經(jīng)實際調(diào)查，金麗溫、龍麗麗龍各亭內(nèi)的高清攝像機，都具有視頻、音頻、開關(guān)量一體化接入特性。

利用亭內(nèi)攝像機預留的音頻輸入輸出、開關(guān)量輸入輸出端口，僅需增設(shè)語音對講終端，可以方便搭建基于網(wǎng)絡(luò)攝像機的IP對講系統(tǒng)，并且不占用監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)交換機端口和IP地址資源；同時還可以對腳踏報警系統(tǒng)進行升級，將腳踏開關(guān)信號接入亭內(nèi)攝像機開關(guān)量輸入端口，實現(xiàn)報警信號的就近接入，同時在后臺視頻監(jiān)控軟件中，添加腳踏信號與監(jiān)控圖像的聯(lián)動控制功能，實現(xiàn)腳踏報警與視頻監(jiān)控的集成與聯(lián)動，從而替代原來獨立的應急報警聯(lián)動系統(tǒng)。

二、收費站綜合監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計

收費站綜合高清監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計，不再局限于單個收費站，而是一個開放性系統(tǒng)，在網(wǎng)絡(luò)可以到達的地方，可以組建任意的柘樸結(jié)構(gòu)，根據(jù)高速公路管理特性，實現(xiàn)收費站級(單站點)、中心所級(2～3個站點)、分中心級(全路段)、中心級(全公司多個路段)的綜合監(jiān)控，監(jiān)控內(nèi)容包括：音視頻監(jiān)控、音視頻對講、應急報警、報警視頻聯(lián)動、聲光報警輸出、錄像查看與回放。

收費站綜合監(jiān)控系統(tǒng)主要由以下幾大子系統(tǒng)組成：

1、音視頻監(jiān)控子系統(tǒng)，此功能與普通高清監(jiān)控系統(tǒng)基本相同，主要設(shè)備包括高清攝像機、拾音器(對講系統(tǒng)共用)、硬盤錄像機、音頻視頻解碼器、監(jiān)視器(或電視墻)，實現(xiàn)圖像監(jiān)控、圖像輪切、音頻監(jiān)聽、錄像存儲與回放等功能。

2、音視頻對講子系統(tǒng)，主要設(shè)備為音頻對講終端，其他設(shè)備與監(jiān)控系統(tǒng)共用，包括攝像機、錄像機、傳輸通道、管理軟件等，實現(xiàn)上級管理單位(中心、分中心、中心所、收費站)同任意崗亭的實時音視頻對講。

圖1 收費站模擬監(jiān)控和高清監(jiān)控系統(tǒng)對比圖

圖2 收費站綜合監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計框圖

3、應急報警聯(lián)動子系統(tǒng)，主要設(shè)備腳踏報警開關(guān)，其他設(shè)備與監(jiān)控系統(tǒng)共用，實現(xiàn)腳踏報警信號的實時上傳與聯(lián)動輸出，聯(lián)動效果包括：監(jiān)控軟件圖像彈屏、報警聲音輸出、聲光報警器報警等。

4、監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，主要設(shè)備為交換機、光收發(fā)器、三層交換機等，是監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換的基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)。為保證圖像、音頻、報警信號的實時傳輸，監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)帶寬一定要有足夠的余量，建議主干監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)帶寬為10G、站級網(wǎng)絡(luò)帶寬為千兆、設(shè)備接入網(wǎng)絡(luò)帶寬為百兆。（見圖2）

利用亭內(nèi)高清攝像機音頻輸入輸出端口，在收費亭內(nèi)增設(shè)音頻對講終端，集成話筒、拾音器、應急按鈕等設(shè)備，實現(xiàn)音頻信號的采樣與輸出；亭內(nèi)語音、報警信號經(jīng)網(wǎng)絡(luò)攝像機提供的音頻通道和開關(guān)量通道，編碼為網(wǎng)絡(luò)信號上傳管理中心，配合視頻監(jiān)控軟件實現(xiàn)音視頻對講和報警聯(lián)動功能。

與普通高清監(jiān)控系統(tǒng)相比，綜合監(jiān)控系統(tǒng)最大化利用網(wǎng)絡(luò)攝像機的集成端口，以攝像機為關(guān)鍵設(shè)備，連接對講終端采集亭內(nèi)聲音和輸出服務(wù)端聲音；與獨立IP對講系統(tǒng)相比，無需對講主機和對講分機IP的編碼模塊，且無需專門分配IP地址，具有較好的成本優(yōu)勢和架構(gòu)可靠性。系統(tǒng)主要由以下幾塊設(shè)備構(gòu)成：

(1)中心設(shè)備

在分中心稽查工作站或中心所監(jiān)控工作站上，安裝網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控軟件，實現(xiàn)對全線收費圖像、音頻、報警信息的集中監(jiān)控；同時工作站配置專業(yè)話筒和有源音箱，與各崗亭實現(xiàn)雙向?qū)χv功能。主要設(shè)備包括：監(jiān)控工作站、話筒、音箱。通過在監(jiān)控軟件中添加腳踏報警信號，并匹配對應亭內(nèi)或車道圖像，在報警發(fā)生時，可以實現(xiàn)：

A、自動聯(lián)動彈圖(對應崗亭或車道圖像彈出提醒)；

B、自動記錄報警事件并進行事件錄像；

C、驅(qū)動外置聲光報警器報警；

D、同步監(jiān)聽對應崗亭聲音；

(2)前端設(shè)備

在各崗亭內(nèi)安裝音頻對講終端，集成拾音器、喇叭、呼叫按鈕，信號接入亭內(nèi)攝像機；主要設(shè)備為：音頻對講終端、腳踏開關(guān)及相關(guān)線材。有兩個方案可以實現(xiàn)報警信號接入：

(1)亭內(nèi)攝像機接入

一般情況下，亭內(nèi)攝像機提供有 1～2路開關(guān)量輸入輸出端口，可以接入腳踏報警信號、對講終端按鈕信號、或是其他車道傳感設(shè)備信號。

(2)硬盤錄像機接入

如果亭內(nèi)攝像機沒有開關(guān)量輸入端口或是端口已用完，可以將腳踏報警信號上傳到監(jiān)控室(原有模擬監(jiān)控系統(tǒng)已經(jīng)上傳)，接入硬盤錄像機報警輸入口。

(3)傳輸網(wǎng)絡(luò)

利用現(xiàn)有監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)進行信號傳輸，拓樸結(jié)構(gòu)靈活，可以實現(xiàn)站級、中心所級、分中心級音視頻對講和報警聯(lián)動。

三、項目實施效果

（見圖3）

四、收費站綜合監(jiān)控系統(tǒng)特點分析

1、成本優(yōu)勢

(見表1)

從成本分析可以出看，綜合監(jiān)控平臺有較大成本優(yōu)勢，與模擬監(jiān)控系統(tǒng)相比，單站點節(jié)約11.7萬元左右；與高清監(jiān)控系統(tǒng)相比，單站點節(jié)約5.8萬元左右。

2、系統(tǒng)實施更加便捷，施工工程量小

與現(xiàn)有獨立式高清監(jiān)控系統(tǒng)相比，收費站綜合監(jiān)控系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)更加清晰，設(shè)備數(shù)量少、連接線纜少。施工更加便捷，拾音器、對講終端、腳踏報警信號就近接入亭內(nèi)攝像機，不需要單獨敷設(shè)各崗亭至車道配電箱的信號線，不需安裝傳輸用各類光端機、報警主機、對講主機、對講分機等設(shè)備，同時也節(jié)約了收費車道至通信機房的光纖資源。

3、系統(tǒng)穩(wěn)定性與維護性更好

圖3 監(jiān)控軟件監(jiān)視界面與聲光報警

表1 單個收費站各類監(jiān)控系統(tǒng)成本列表

與現(xiàn)有獨立式高清監(jiān)控系統(tǒng)相比，收費站綜合監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更加清晰，設(shè)備數(shù)量少、連接線纜少，系統(tǒng)穩(wěn)定性、可靠性、后期維護性更好。

4、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)靈活性更好

收費站綜合監(jiān)控系統(tǒng)利用監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)進行信號傳輸，在整個路段、公司層面是互聯(lián)互通的，可以方便實現(xiàn)區(qū)域化集中管理(大小站管理)，只需要在中心站點添加小站的網(wǎng)絡(luò)攝像機，就可以實現(xiàn)對小站的視頻、音頻、腳踏報警信號的集中管理，無需增加小站至大站的傳輸設(shè)備。

5、節(jié)省監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)資源

收費站綜合監(jiān)控系統(tǒng)完全利用現(xiàn)有攝像機(IPC)、硬盤錄像機(NVR)集成的音頻輸入輸出端口、開關(guān)量輸入輸出端口，實現(xiàn)音視頻對講、報警聯(lián)動與輸出，無需占用任何監(jiān)控系統(tǒng)交換機端口和IP地址資源。

6、系統(tǒng)擴展性更優(yōu)

收費站綜合監(jiān)控系統(tǒng)可以方便的進行功能擴展，利用高清攝像機的開關(guān)量輸入輸出通道，在收費車道增設(shè)超高車輛檢測、禁止行人上高速檢測等傳感設(shè)備，可以快速搭建收費站異常事件檢測及聯(lián)動處理系統(tǒng)。

五、結(jié)束語

2017年3月，筆者所在的麗龍高速，完成了全線8個站點的收費站綜合監(jiān)控系統(tǒng)改造，在現(xiàn)有高清監(jiān)控系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，僅新增了對講終端，即在分中心、中心所都實現(xiàn)了全路段的音視頻對講和應急報警聯(lián)動功能，單個站點實施成本僅有幾千塊。自改造完畢，綜合監(jiān)控系統(tǒng)運行穩(wěn)定、對講聲音清晰、應急報警響應及時，得到一線收費員、營運管理人員的一致肯定。在系統(tǒng)總結(jié)推廣會議上，受邀的省院專家高度認可，建議作為標準模板，列入新建高速收費站監(jiān)控系統(tǒng)中；同時，該系統(tǒng)在浙江金麗溫、龍慶、云景、龍浦等高速得到一定的推廣應用。

[1]《高速公路監(jiān)控技術(shù)要求》 交通運輸部2012年第3號公告；

[2]《高速公路聯(lián)網(wǎng)運行收費、監(jiān)控、通信系統(tǒng)技術(shù)要求》 DB33/T747-2009.

[3]“高清監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)設(shè)計及應用探討”，《中國安防》，2010(10)：45-48.