高速公路收费站监控系统传输解决方案.docx

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高速公路收费站监控系统传输解决方案

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高速公路收费站监控系统传输解决方案

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   高速公路视频监控系统一般分为收费监控和道路监控两部分。

收费监控系统主要是对收费站的车道、收费广场、收费亭的收费情况，对收费车道通过的车辆类型、收费员的操作过程以及收费过程中的突发事件和特殊事件进行观察和记录，实施有效的监督。

道路监控系统主要是对高速公路干线、互通立交、隧道等高速公路重点路段进行监视，掌握高速公路交通状况，及时发现交通阻塞路段、违章车辆，及时给予引导，保证高速公路的安全通畅。

   目前高速公路项目中对视频信号的监控和管理自下而上可分为以下几层：

   1.收费站

    各收费站需要对本地的视频信号进行监控。

各收费站所辖的摄像机信号全部引入本地视频监控系统，收费站对本地所有图像进行监控管理。

   2.监控分中心

一条高速公路通常设置1个路段监控分中心，对某一路段进行监控和管理。

各收费站图像根据路段监控分中心要求选择几路上传，路段监控分中心对路段中各收费站上传的图像进行统一监控和管理。

   3.监控中心

   （有些省不设此级，三级结构直接传输到省监控中心）

    多条高速公路的统一管理通常根据地域划分为若干个片区来进行。

一个片区对某一区域内相临或相连的几条高速公路进行统一的监控和管理。

这几条高速公路的监控分中心根据片区监控中心的要求上传图像，片区监控中心对各路段监控分中心上传的图像进行统一监控和管理。

   4.省中心

    各省高速公路管理局需要对省内所有的高速公路进行统一监控、管理和调度。

各片区监控中心将自己所辖区域内的视频信号选择上传到省中心，由省中心统一监控和管理。

目前某些高速公路项目中取消了站级监控，各收费站将前端的视频信号采集后不在本地进行监控，而是全部上传至路段监控分中心，或输入矩阵后由矩阵输出部分信号上传至路段中心。

道路监控信号一般都直接接入监控分中心。

   省中心、监控中心、监控分中心之间采用联网分级控制，一般省中心的优先级最高。

控制信号采用逐级转发的形式转发到需要控制的设备。

传输解决方案

一、站级监控系统

二、从收费站到路段监控分中心

三、从监控中心到省中心

四、从监控中心到省中心

一、站级监控系统

   收费站或隧道监控系统主要是完成对本地收费亭、收费车道、收费广场、或隧道的视频信号的采集、管理。

由于其传输距离较近，建议采用同轴电缆、VNX数字光端机，完成从收费亭、收费车道、收费广场到收费站的视频信号传输。

蛙视公司的VNX数字光端机是一种全新的、采用数字非压缩技术的、点对点光端机。

VNX数字光端机可以将收费站、广场、收费亭的视频、音频、数据和以太网信号任意组合，在一根光纤上同时双向传输到收费站。

它支持多模或单模光纤传输；提供盒式或机架式安装（有专用机箱）；具有其他厂家光端机难以比拟的配置灵活性和高度集成性。

系统总体结构：

图一收费站级监控系统总体结构

收费站监控系统的主要功能：

∙对收费站、收费亭、收费广场视频、音频信号的监视、监听、管理。

∙对收费广场视频信号的控制。

系统特点

∙视频质量广播级，音频质量CD级

   8bit数字编码，实时数字视频传输，视频传输标准超过EIARS-250C短程视频传输要求，在全程传输过程中视频信噪比>65dB；

音频采用18bit数字编码采样，音频信噪比>85dB；

∙独有的视频数字非压缩技术，信道控制技术

   线路编码及控制电路采用纯硬件实现；

   采用特殊的线路编码方式和信道控制技术，摒弃了传统的帧结构方式；

   采用专用光收发芯片，增加了光端机链路的稳定性；

∙可以传输多种数据通讯格式，包括以太网传输

   蛙视通信技术有限公司的数字非压缩光端机不但可以传输多种数据格式，还可以传输网络信号，使用户在建设视频传输网络的同时，也建设了以太网网络。

   实际应用中，光端机具备网络功能可以使用户在对相关设备进行升级过程中降低总设备成本。

∙适应苛刻的野外工作条件

   适用于系列产品可在环境温度范围-40℃~+70℃、工作湿度0~95%（无冷凝）的状态下正常工作，具备防尘、防盐雾、防酸雾等性能，完全适用于工作条件更苛刻的野外环境。

∙具备NMS（网络管理系统）功能

   根据实际运行经验，网络在建成以后，其总成本支出主要取决于网络运行成本和网络维护成本。

通常情况下，找出故障比排除故障更耗费成本。

NMS可智能监测VNX系统中所有光端机的重要参数；NMS可自动发现故障并及时告警。

蛙视通信技术有限公司的每一台数字非压缩光端机都安装有微处理器，用于测量重要信号。

   在设备运行过程中，工程师不需要从系统中切断原有设备即可连接新的设备，从而可以节省系统测试成本和减少系统停顿时间。

二、从收费站到路段监控分中心

   一条高速公路通常设置1个路段监控分中心对某一路段进行监控和管理，各收费站图像根据路段监控分中心要求选择几路上传，路段中心对路段中各收费站上传的图像进行统一监控和管理。

   蛙视公司针对用户需求和实际情况，建议收费站到路段监控中心的音视频及控制信号传输根据不同情况采用以下三种方式；

1.采用VOX全数字音视频传输平台。

2.采用VNX数字节点式光端机。

3.采用多E1数字视频编解码器。

方案一：

采用VOX全数字音视频传输平台

系统总体结构

   每个收费站选传的N路图像上传监控分中心，收费站视频信号首先接入远端（收费站）VOX设备，VOX系统内置光纤传输系统，采用标准的图像压缩算法对模拟图像压缩编码，数字化，复接到高速信道，通过电/光转换，信号发送到光纤通道上传输；在局端（监控分中心）VOX设备接收数字复用信号、解码，输出模拟图像，图像质量达到广播级效果。

   通过VOX设备光接口板提供的数据通道可实现对前端矩阵、云台摄象机的控制。

或直接配置数据板完成对各种数据的传输。

组网方式

   在每个收费站设置一台远端VOX设备，中心设置一台局端VOX设备，组成双（单）纤环网或链网。

   VOX采用模块化的结构------包含机箱、光传输板、视频压缩板、视频解压缩板、数据板、以太网接口板等模块。

收费站和监控分中心可根据需要及数量选择相关的模块。

   收费站配置：

机箱一个、光传输板一块、单路或双路视频压缩板若干（根据需上传的图像路数定），数据板若干。

监控分中心配置：

VOX机箱一个、光传输板一块、单路和双路视频解压缩板若干（根据收费站端视频压缩板数量定），数据板若干。

高速公路会议电视具体实现

   从4个分会场（收费站）到主会场（监控分中心）的会议电视音视频传输：

在4个收费站，分别增加一块会议电视音视频传输用的单路视频压缩板，在分中心设置4块单路视频解压缩板，即可实现从4个分会场（收费站）到主会场（监控分中心）的会议电视音视频传输。

   从主会场（监控分中心）到4个分会场（收费站）的会议电视音视频传输：

在主会场增加一块会议电视音视频传输用单路视频压缩板，在4个分会场分别设置一块单路视频解压缩板，即可将驻马店主会场（监控分中心）音视频广播式传输到4个分会场（收费站）。

   VOX系统摒弃了传统视频光端机点对点的传输模式，采用光纤通信系统中数字中继的技术，信号可在任何一点上下，非常灵活。

通过时隙配置可以实现图像的全网交叉，使用极为方便。

   根据传输容量的不同，VOX分为VOX-155和VOX-622两种系统。

VOX-155系统最多可同时传输30路高质量视频信号、30路音频信号、多路异步数据。

VOX-622系统最多可同时传输126路高质量视频信号、126路音频信号、多路异步数据。

   VOX采用模块化的结构-------包含机箱、光传输板、业务板（视频压缩板、视频解压缩板、数据板、E1版、以太网网桥、以太网接口板）等模块。

每个监控点可根据需要及数量选择相关的模块，一般在监控点配置一台VOX设备，需要机箱一个、光传输板一块、业务板若干。

在监控中心需VOX机箱一个、光传输板一块、业务板若干。

   在系统传输过程中，VOX-622系统平滑兼容VOX-155，使VOX-155成为VOX-622系统的光分支，通过光分支直接把图像传输到监控总中心，并且与分中心同时观看图像，互不干扰。

   VOX系统可以实现音视频双向传输和多点信息共享的功能------简单会议电视功能，比如在某监控点（含监控中心）插入一块视频压缩板，分中心或收费站插入一块解压缩板，通过网络配置即可实现音视频的反向传输。

   VOX系统支持通过以太网与上级监控联网。

在中心端VOX设备上插入一块10/100M以太网接口板，用于上传视频信号，并且与本地信号互不干扰。

上级监控中心可以通过计算机上的解压软件观看图像。

   VOX系统可实现网管功能，可监测传输设备状态并配置网络硬件。

由于点对点光端机的拓扑结构限制，传统的点对点光端机无法实现对全局设备的统一管理，当设备出现问题时，只能够凭经验查找问题；而VOX系统可以通过的网管软件及时准确判断设备故障原因，极大的节省了人力资源。

特别是当系统呈环状拓扑结构时，任何一处的设备或者光纤出现故障时，不影响系统的正常运转。

特点

∙大容量传输特性------一根光纤上最多可传输多达126路视音频信号；

∙高品质的图像质量-----高清晰度，无马赛克现象；

∙传输距离长-----单系统最远可达1800公里；

∙方便的扩容能力------插卡式结构，配置灵活；

∙系统扩展能力强-----增加收费站监控，可就近接入原有VOX系统。

∙多种组网方式-----即可形成强大的环网保护，又可以形成多节点链网；

∙信息多点共享--------图像可以在系统中任意点解压缩有效的解决视频反传问题。

∙双向视频传输------实现简单会议电视功能。

∙双向数据的传输-------点对点、共享式多路数据传输，实现数据的传输更方便。

∙节省光纤资源------相较于传统的点对点设备，VOX系统占用的拓扑路径最短；

∙业务扩展能力强-------除音视频传输外、数据传输、以太网传输、E1传输等业务综合接入。

∙强大的后台管理软件------故障自我诊断，数字图像处理。

使用场合

∙每个收费站向监控分中心传输的图像路数较多，图像总数量多。

∙系统可靠性要求较高的路段，可形成双纤自愈环网。

∙图象质量要求较高。

∙光纤网络拓扑比较复杂的。

∙各站之间相距较远，路段整体较长。

∙系统需要具备较强的延伸能力和扩容能力。

∙当收费站数较多，且每个收费站需上传视频路数较少时，系统造价相对提高。

适合在收费监控系统应用，而在道路监控系统，监控点相对分布比较分散，比较适合用VNX数字点对点光端机，直接将视频、数据信号传输到监控分中心。

方案二：

采用VNX数字节点式光端机

系统总体结构

   在每个收费站和监控分中心各配置一台VNX数字节点式光端机，节点机在每个节点首先将信号接收下来，转换成电信号，再和本地节点的信号交叉复用，光电转换后采用CWDM技术复用到一条光纤上传输。

32路节点机共分4个波长（中心波长分别为1510nm、1530nm、1550nm、1570nm），每个波长可传输8路视频。

   节点机系统组网方式采用链网或树性网络，灵活方便；可适应各种不同的系统要求。

   VNX系列节点式数字光端机，是采用数字非压缩技术和CWDM技术的节点式数字光端机，通过一根光纤同时传输32路视频、32路监听音频、32路反向数据信号。

支持多达32个节点互连。

   VNX-32V-32A-32D系列产品视频质量可达到广播级标准，音频质量可达到CD级，支持RS-232、RS-422及RS-485（2/4线）等数据通讯格式和以太网连接；通过DIP开关设置，允许输入端数据格式与输出端数据格式不同。

VNX-32V-32A-32D系列产品可采用独立式或机架式结构安装。

VNX-32V-32A-32D系列产品可在环境温度-40℃~+70℃、工作湿度0~95%（无冷凝）的状态下正常工作，具有防尘、防盐雾、防酸雾等性能，完全适用于工作条件更苛刻的野外环境。

   VNX-32V-32A-32D系列产品具有先进的NMS（网络管理软件）监测功能，符合现代先进的管理要求。

产品特点

∙图像传输实时性高，无延时。

∙视频传输标准超过EIARS-250C短程视频传输要求

∙同时兼容PAL、NTSC及SECAM等CCIR允许的视频制式

∙支持RS-232、RS-422、RS-485（2/4线）等数据通讯格式

∙用户可通过DIP开关自行设置所需数据格式

∙可同时传输以太网信号

∙无电磁干扰，无射频干扰，无地电流

∙即插即用，支持热插拔，免调试安装

∙具备NMS（网络管理软件）功能，通过GUI界面可监测所有关键运行参数

∙产品终生保修

适用场合

∙系统总容量较小，收费站之间距离较近。

∙不需要反向数据。

方案三：

采用多E1数字视频编解码器

   对用户有较多冗余的E1/2M通道，且光缆资源有限，每个收费站需上传的路数较少时比较实用。

系统总体结构

   收费站端配置单路或多路VEX-8视频编码器。

   VEX-8视频编码器主要包括视频压缩模块、复用电路及多E1反向复用电路。

各收费站需上传的模拟视频信号通过BNC接口接入视频压缩模块，以M-JPEG或MPEG-2方式进行编码压缩，同时对语音信号进行编码。

编码压缩后的数字图像信号、语音信号以及通过数据口接入的RS485控制信号和其他异步数据通过复用电路复用，然后再通过多E1反向复用电路复接到1~4个2M的E1接口上进行传输。

   在监控分中心配置VEX-8视频解码器。

   VEX-8视频解码器主要包括视频解压缩模块和分接电路及多E1反向复用电路。

对数据的处理过程为视频编码器的逆向处理。

多E1反向复用电路从多个2M的E1接口上接收数据并进行分解，复原出数字图像信号、语音信号和数据，并以M-JPEG或MPEG-2的相应方式对数字图像信号进行解压缩，还原出模拟图像并输出。

输出到视频切换矩阵统一管理。

   通过VEX-8视频编解码器提供的数据通道可实现对前端矩阵、云台摄像机的控制。

   每对单路VEX-8视频编解码器可完成一路视频的传输；点对点方式。

   每对双路VEX-8视频编解码器可完成二路视频的传输；点对点方式。

   具体配置数量根据各收费站需上传监控分中心的视频数量配置。

   如使用单路VEX-8视频编解码器传输一路视频信号，则无论使用几个E1通道，通道总带宽均由这一路视频信号独占。

如使用双路VEX-8视频编解码器同时传输两路视频信号，则通道总带宽由两路视频信号平分。

例如，当采用4个E1通道时，两路视频信号各占用2个通道，也就是各占4M带宽。

系统主要特点

∙通过1-4个E1通道传送一路或两路高质量的实时图像，同时可提供1路或2路立体声音频通道，1路9.6Kb/s的透明数据（RS485/RS232/RS422可选）。

∙视频处理部分可采用M-JPEG或MPEG-2两种压缩编码技术对模拟图像进行编解码，图像质量清晰稳定，实时性高。

∙实际使用时的E1个数通过拨码方式设置，使用简单方便。

∙彻底避免使用SDH的E3接口传输数字图像对带宽资源的浪费。

∙本系统适用范围广，组网灵活方便，可应用在多种场合。

∙本系统设备安装简单，使用方便。

∙模块化设计，组网灵活方便，可扩展性强。

∙通过增加视频压缩板或解压缩板，可在不增加E1通道的情况下实现双向音视频传输。

适用场合

1.SDH有丰富的冗余。

2.光纤资源匮乏。

三、从路段监控分中心到监控中心

   多条高速公路的统一管理通常根据地域划分为若干个片区来进行。

一个片区对某一区域内相临或相连的几条高速公路进行统一的监控和管理。

这几条高速公路的监控分中心根据片区监控中心的要求上传图像，片区监控中心对各路段监控分中心上传的图像进行统一监控和管理。

有的省建设时没有这一级，直接传输到省中心。

从路段监控分中心到监控中心视频传输模式与从收费站到路段监控分中心视频传输模式基本相同，音视频及控制信号传输可采用三种方式；

1.采用VOX全数字音视频传输平台。

2.采用多E1数字视频编解码器。

具体见从收费站到路段监控分中心

四、从监控中心到省中心

    各省高速公路管理局需要对省内所有的高速公路进行统一监控、管理和调度。

各片区监控中心将自己所辖区域内的视频信号选择上传到省中心，由省中心统一监控和管理。

   由于省中心与区域监控中心之间一般采用2.5G的SDH通信系统，有充足的E1/2M信道，且省中心与区域监控中心之间距离较远，采用各种光端机设备价格都比较昂贵，实现起来也比较复杂。

同时客户需要的图像清晰度较高。

所以省中心与区域监控中心之间建议采用VEX-8多E1数字视频编解码器实现音视频及控制信号的传输。

另外省中心一般要求可实现图像的网上浏览，本系统建议在中心采用硬盘录像机或视频服务器实现。

具体见系统总体示意图。

   区域监控中心一般向省中心传输的图像路数为2路，在每个区域监控中心配置一台双路MPEG-8视频编码器，将2路视频信号编码压缩、数字化复接到多个E1信道上通过E1信道传输，视频、音频和数据共同传输。

   在省中心配置若干台（对应区域监控中心数量）双路MPEG-8视频编码器。

多E1反向复用从多个2M的E1接口上接收数据并进行分解，复原出数字图像信号、语音信号和数据，再解压缩还原成模拟视频信号，根据实际需要输出到矩阵或监视器。

   在省中心可通过两种方式上网，

1.通过硬盘录像机实现视频网上浏览。

2.通过视频服务器实现视频网上浏览。