全数字化视频传输在高速公路管理中的应用

【中心议题】

•        *介绍了全数字化视频传输方式
•        *全数字化视频传输在高速公路管理中的应用

【解决方案】

•        *集中管理、集中控制、集中调度
•        *双码流技术

目前高速公路均具有大量图像传输、存储、查看调用的需求，因此针对全网标准数字化而提出的全数字化视频传输理念，可对前端视频直接编码处理，通过光纤进行传输，同时可以集中处理来自不同网络大量的标准压缩数字视音频信号及其他数据，提供高质量的图像、可靠的传输、极强的网络适应性以及全面的业务支撑能力。通过功能完善的服务器存储系统，结合智能监控系统管理平台软件、存储系统平台软件等，可实现设备统一配置、维护和管理，实现用户分级管理、视频码流调用、低码率视频存储、网络视频发布和数字软矩阵功能等，

从而提供完善的数字视频监控解决方案。现对张石高速公路石家庄段的视频传输技术进行探讨。

１传统视音频传输方案

传统高速公路机电系统建设中，主要的传输方式是采用大量点对点的光端机或者链状节点式光端机，将视频图像接入后通过光纤传输至附近收费站，通过收费站的编码设备实现视频图像数字化后，连接通信传输设备将图像传输至分中心。这种模式在应用中主要存在以下问题：

①点对点光端机占用大量的光纤资源；②系统复杂度高，故障点多。节点光端机配置复杂，某一点出问题可能影响一条链；③光端机类产品本身网管能力较差。因此造成高速公路机电系统构架的复杂性，在后期的维护管理中为高速公路运营部门埋下了不同程度的隐患，致使整个机电系统无法进行完善的管理。

技术将广泛应用于高速公路通信系统及其联网中，而网络融合的IP Over  ATM、IP Over SDH等技术将成为未来交通专用通信网的发展趋势。

２全数字化视音频传输方案

本路段共设有１个监控中心和７个收费站，管理体制采用路段监控中心－监控系统外场设施（含服务区）的方式，见图１所示。

监控图像包括：全线监控图像、服务区图像和子速率业务。

监控摄像机图像传输采用全光数字视频编码方式，根据全程监控项目摄像机设置情况，将16～20路监控视频图像占用一根二芯光纤进行传输，外场监控摄像机视频信号和云台控制信号直接接入远端综合接入设备的ＢＮＣ视频接口和RS-232／422／485控制口，所有的信号现场直接编码后，通过单模光纤组成的自愈环网传输至就近通信站，与站端的本地节点接入设备的光口相连。视频传输方式采用ITU－TH．264　数字压缩技术，图像清晰度高；采用单纤自愈环网，相对传统方式节约光纤资源，组网能力强，具有“１＋１”链路保护功能。

路段监控中心配置具有本地节点接入设备。本地节点接入设备内置的交换模块的电口与通信系统的电口相连，同时视频网管服务器和视频存储服务器也连接在解码系统内置交换模块的网口上。

本地节点接入设备具有双码流技术，对每路视频双流压缩，支持ＩＴＵ－Ｔ　Ｈ．２６４系列标准，其中高码流通过解码系统输出模拟视频在监视墙或大屏幕投影屏上显示。低速率视频码流则直接应用于视频存储，从而避免数字码流的二次压缩存储。同时本地节点接入设备具有３层以太网交换功能和超强的数据处理能力，可根据网络状况弹性调整数据流

量，使网络运行达到最佳状态。可集中处理视频、音频、低速率数据、报警信号等多种业务的接入，确保数字视频信号的交换和传输质量。

视频网管计算机的控制信号包括控制远端综合接入设备和本地节点接入设备的工作状态、一体化高速智能球摄像机视频、控制信号，以及处置事件事故触发信号。控制请求可以由应用软件自主产生，也可以由操作人员通过人机界面输入，还可能来自高层级的控制系统。控制请求汇总到视频网管计算机，由该设备产生具体的控制信号，通过以太网端口输出，并通过通信系统提供的信道传输。一体化高速智能球摄像机的控制信号从远端综合接入设备的反向控制信号端口输出并传输给一体化高速智能球。

当高层级控制系统需要调用本路图像时，首先须通过干线通信系统提供的以太网透明通道向前端控制系统发送请求，再由视频服务器通过通信系统通道去控制前端相应的远端综合接入设备工作，采取组播方式，发送图像信号到本地节点接入设备的解码交换模块，解码交换模块根据组播图像信号中的目的地址表，通过解码系统在指定的监视器上显示。这些视频也可不经过解压，直接在视频服务器上进行软件解压、显示。经事件事故检测分析仪检测的触发图像通过视频控制计算机显示器上多屏显示，上级部门同时可以通过视频网管服务器接收到发送的相关图像，了解路况信息。

外场监控图像和服务区图像及子速率业务通过就近行唐互通、行唐南互通、灵寿互通、正定西互通、正定北（G107）互通、石家庄互通、鹿泉互通等收费站的收费图像通过本站的通信系统，以保护环的方式上传至张石收费分中心，分中心配置综合智能视频网管客户端软件，使用网口连接到本地节点设备上，对全线管辖内的收费图像进行管理、配置和调度。其传输组网如图２所示。

３全数字化视频传输方案的优点

（１）可避免模拟传输模式多级传输及跨越多个矩阵带来的视频图像损失。

（２）实现集中管理、集中控制、集中调度等功能。

（３）提供一个安全、稳定、可靠的传输平台，具有网络级、业务级和设备级等多级保护能力。

（４）图像数据具有高带宽、带宽动态分配的业务级保护，保证了图像质量清晰、无马赛克、黑屏现象，低延时；图像存储不再需要二次编码转换，可以通过网络实现一次编码图像存储。

（５）运维方便，降低运维成本。

（６）图像业务采用国际标准的传输模式，兼容性强；图像数据更加人性化管理，数字图像调用便捷、灵活。

（７）可实现监控到桌面，方便领导决策。

（８）独特双码流技术，高码流用于广电级图像监控。

（９）扩展性强，便于多级级联，低码流业务用于视频存储和未来公网的视频发布，稳定性高。

４结语

由于目前的高速公路机电系统已越来越复杂，并且需要大量的图像存储、查看及调用，因此

模拟图像的应用已经不能够灵活地适应于规模化的机电系统构架。张石高速公路石家庄段自

2008年8月开通以来，全数字化视频传输已使用了将近20个月，目前数据方面准确稳定，图像传输清晰连续，用户可以方便、快捷地查看、调用、截取、录制所需的图像（视频）；在安装、调试以及维护上都能节省大量的人力物力，也为今后的发展扩容和升级换代提供了可用空间，使用效果良好；若今后能增强长时间在户外恶劣条件的稳定运行能力，将具有更好的应用前景。