光端機(jī)在高速公路視頻監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用

一、高速公路視頻監(jiān)控的需求

　　隨著社會(huì)的發(fā)展和科技的進(jìn)步，和我國(guó)經(jīng)濟(jì)對(duì)交通的快速需求，高速公路的建設(shè)也以前所未有的速度發(fā)展。截至去年，高速公路總里程已經(jīng)位居世界第二。伴隨著高速公路的建設(shè)，高速公路運(yùn)營(yíng)管理成為亟待解決的問(wèn)題。由于運(yùn)營(yíng)管理者需要對(duì)高速公路運(yùn)營(yíng)路況實(shí)時(shí)、全面地了解和掌控，所以高速公路全程視頻監(jiān) 控系統(tǒng)也隨之應(yīng)運(yùn)而生。

　　高速公路視頻監(jiān)控系統(tǒng)一般分為收費(fèi)監(jiān)控和道路監(jiān)控兩部分。收費(fèi)監(jiān)控系統(tǒng)主要是對(duì)收費(fèi)站的車道、收費(fèi)廣場(chǎng)、收費(fèi)亭的收費(fèi)情況，對(duì)收費(fèi)車道通過(guò)的車輛類型、收費(fèi)員的操作過(guò)程以及收費(fèi)過(guò)程中的突發(fā)事件和特殊事件進(jìn)行觀察和記錄，實(shí)施有效的監(jiān)督。道路監(jiān)控系統(tǒng)主要是對(duì)高速公路干線、互通立交、隧道等高速公路重點(diǎn)路段 進(jìn)行監(jiān)視，掌握高速公路交通狀況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)交通阻塞路段、違章車輛，及時(shí)給予引導(dǎo)，保證高速公路的安全通暢。

　　二、高速公路對(duì)傳輸方式的選擇和要求

　　1、高速公路監(jiān)控系統(tǒng)傳輸?shù)奶攸c(diǎn)

　　根據(jù)高速公路監(jiān)控系統(tǒng)的視頻監(jiān)控分為收費(fèi)監(jiān)控和道路監(jiān)控兩部分，在收費(fèi)監(jiān)控信號(hào)傳輸中，由于車道和收費(fèi)管理處的距離比較近，一般在幾百米到一公 里之間，收費(fèi)監(jiān)控常常需要傳輸較多路數(shù)的實(shí)時(shí)圖像，通常伴隨的多路音頻，數(shù)據(jù)，對(duì)講和以太網(wǎng)等，業(yè)務(wù)功能豐富，數(shù)量多是收費(fèi)監(jiān)控的基本特點(diǎn);道路監(jiān)控方面 由于高速公路監(jiān)控傳輸?shù)木嚯x比較遠(yuǎn)，對(duì)圖像實(shí)時(shí)要求高，視頻路數(shù)數(shù)量大，道路上的傳輸結(jié)構(gòu)復(fù)雜，環(huán)境惡劣是道路監(jiān)控的基本特點(diǎn)。

　　根據(jù)以上的這些特點(diǎn)，我們建議在高速公路監(jiān)控系統(tǒng)中使用傳輸頻帶寬，通信容量大;傳輸距離遠(yuǎn);不受電磁干擾;線徑細(xì)、重量輕成本低;且易于布線 等優(yōu)點(diǎn)的光纖+非壓縮視頻光端機(jī)+同軸電纜的方式來(lái)傳輸。收費(fèi)監(jiān)控常常需要傳輸較多路數(shù)高質(zhì)量的實(shí)時(shí)圖像，通常伴隨的多路音頻，數(shù)據(jù)，對(duì)講和以太網(wǎng)等，因 而建議選擇傳輸頻帶寬、通信容量大，不易受電磁干擾布線方便的光纖光纜加非壓縮視頻光端機(jī)的方式進(jìn)行傳輸。

　　2、應(yīng)盡量采用單模光纖而非多模光纖

　　然而在我們?cè)谶x擇了光纖的傳輸方式后，還應(yīng)該注意盡量采用單模光纖而非多模光纖了，在以往的標(biāo)準(zhǔn)和使用習(xí)慣中，我們常常選這傳輸距離在2km以 內(nèi)的，選擇多模光纖，超過(guò)2km選用單模光纖。原因是在我們?cè)谟霉饫w通信的早些年里，由于光纖制造工藝和光器件方面的缺陷如：1、由于單模光纖的制造工藝 復(fù)雜而造成成本很高;2、由于我們常用的光接收器件在傳輸距離較近的環(huán)境中使用時(shí)容易出現(xiàn)接收功率飽和的現(xiàn)象，造成在使用中的設(shè)備應(yīng)用場(chǎng)合的兼容性差等問(wèn) 題。而如今這些技術(shù)上的問(wèn)題已經(jīng)再已不是問(wèn)題了，單模光纖的價(jià)格已經(jīng)和多模光纖的價(jià)格已經(jīng)差不多，光器件的動(dòng)態(tài)范圍也已經(jīng)可以從0到最大傳輸距離無(wú)需調(diào)節(jié) 便可穩(wěn)定使用，且單模光纖的傳輸速率高，沒(méi)由摸間干擾，也沒(méi)有反射等缺陷，我們可在全程采用單模光纖傳輸。(實(shí)際現(xiàn)在大部分多模光端機(jī)已經(jīng)均采用了單模器 件的技術(shù)，因此在新敷設(shè)光纖時(shí)建議淘汰多模光纖的做法)。

　　3、視頻傳輸光端機(jī)的選擇

　　在這里，我們一樣要考慮到高速公路監(jiān)控系統(tǒng)傳輸?shù)奶攸c(diǎn)來(lái)考慮選擇什么樣的光端機(jī)進(jìn)行傳輸。

　　3.1收費(fèi)監(jiān)控光端機(jī)的選擇

　　收費(fèi)監(jiān)控系統(tǒng)主要是對(duì)收費(fèi)站的車道、收費(fèi)廣場(chǎng)、收費(fèi)亭的收費(fèi)情況，它的圖像需傳到收費(fèi)管理處，距離近圖像多，業(yè)務(wù)豐富是它的顯著特點(diǎn)，因此我們一般選擇點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳輸?shù)亩嗦窋?shù)字視頻光端機(jī)。

　　3.2、外場(chǎng)道路監(jiān)控光端機(jī)的選擇

　　外場(chǎng)道路監(jiān)比收費(fèi)站更復(fù)雜，需要對(duì)互通立以及重點(diǎn)路段設(shè)置監(jiān)控點(diǎn) ,在高速公路路段上每隔2Km左右設(shè)置一個(gè)監(jiān)控點(diǎn),有隧道的高速公路還需在隧道內(nèi)每個(gè)方向每隔150m左右設(shè)置一個(gè)監(jiān)控點(diǎn)，攝像機(jī)控制信號(hào)，外場(chǎng)需要通信的信號(hào)更是甚多，圖像信號(hào)、云臺(tái)控制、有蓄電池監(jiān) 視儀、可變情報(bào)標(biāo)志或情報(bào)板、信息誘導(dǎo)屏或信息發(fā)布屏、車輛檢測(cè)器、能見(jiàn)度檢測(cè)器、氣象檢測(cè)器、監(jiān)控點(diǎn)設(shè)備機(jī)箱防盜門磁開(kāi)關(guān)等豐富的信號(hào)需要傳輸，在一條 幾十公里到上百公里的高速公路上需要傳輸上百路圖像和云臺(tái)控制信號(hào)，還需要大量的其它信號(hào)需要傳輸，點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳輸?shù)姆绞皆谶@里將受到距離遠(yuǎn)和監(jiān)控點(diǎn)分散等條 件的限制，我們可以選擇將圖像通過(guò)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的圖像光端機(jī)傳到就近的收費(fèi)站，再在收費(fèi)站通過(guò)大路數(shù)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)光端機(jī)傳到高速公路管理中心。另外我們還可以通過(guò)更先 進(jìn)技術(shù)的級(jí)聯(lián)型(或稱節(jié)點(diǎn)式)光端機(jī)，將路段上各點(diǎn)圖像分別集中，然后按照匯聚點(diǎn)的先后順序依次將所有視頻串行傳輸?shù)奖O(jiān)控中心，這樣，每條串行通道僅需占 用1芯光纖，而每條光纖鏈路分別可設(shè)置10~16個(gè)匯聚節(jié)點(diǎn)，每?jī)蓚€(gè)匯聚節(jié)點(diǎn)之間的距離可達(dá)幾十公里，也可解決因點(diǎn)對(duì)點(diǎn)大路數(shù)視頻光端機(jī)不能傳輸上百公里 甚至幾百公里的傳輸，因?yàn)槊織l光纖鏈路上可接入10~16個(gè)圖像和若干數(shù)據(jù)的接入，一條上百路圖像的的高速公路也只需幾芯光纖即可把所有圖像都傳回管理中 心了，大大節(jié)省了光纖的資源。

　　3.4對(duì)光端機(jī)性能方面的選擇

　　目前市場(chǎng)上多路數(shù)字視頻光端機(jī)，涉及的技術(shù)指標(biāo)種類繁多，大部分工程商和用戶也缺乏相應(yīng)的手段而無(wú)法判斷技術(shù)指標(biāo)的合理性與真實(shí)性，因此在選擇 產(chǎn)品時(shí)容易迷失方向。然而在高速公路監(jiān)控系統(tǒng)中，由于環(huán)境調(diào)節(jié)更惡劣，傳輸距離遠(yuǎn)，對(duì)圖像的要求更高，且必須達(dá)到國(guó)家所要求的較高的系統(tǒng)傳輸傳輸要求，我 們?cè)谶@里描述了幾項(xiàng)在工程中比較關(guān)鍵且容易驗(yàn)證的技術(shù)指標(biāo)，并著重從可靠性和實(shí)用性方面，分析了在安防監(jiān)控工程中怎樣選擇數(shù)字視頻光端機(jī)。

　　3.4.1技術(shù)指標(biāo)考慮

　　多路數(shù)字視頻光端機(jī)可具備多種功能，每一類功能都有相應(yīng)的技術(shù)指標(biāo)要求，如視頻指標(biāo)、音頻指標(biāo)、異步數(shù)據(jù)指標(biāo)、以太網(wǎng)指標(biāo)等等。具體的技術(shù)指標(biāo) 可以要求廠商提供第三方的測(cè)試證明，有條件的工程商應(yīng)該在選購(gòu)設(shè)備前按照廠商提供的指標(biāo)進(jìn)行復(fù)測(cè)，以檢驗(yàn)設(shè)備的實(shí)際技術(shù)指標(biāo)和廠商的誠(chéng)信度。這里著重從工 程的角度簡(jiǎn)單說(shuō)明以下兩項(xiàng)視頻指標(biāo)。

　　a、 視頻帶寬足夠

　　視頻帶寬是一個(gè)老生常談的問(wèn)題。視頻帶寬不足，監(jiān)視畫(huà)面細(xì)節(jié)部分就不夠清晰，水平分辨率就低，嚴(yán)重的甚至出現(xiàn)了色彩失真或丟失。正是由于視頻帶 寬對(duì)圖像質(zhì)量的重要性，有些不法廠商故意夸大產(chǎn)品的視頻帶寬欺騙客戶。某廠商生產(chǎn)的多路數(shù)字視頻光端機(jī)宣稱其視頻帶寬為8M,可其對(duì)外公布的視頻采樣頻率 是12.5M.按照奈奎斯特采樣定律，要真實(shí)地還原信號(hào)，其采樣頻率至少應(yīng)該是信號(hào)頻率的兩倍。如此算來(lái)，這家廠商的光端機(jī)其理論視頻帶寬無(wú)論如何也不可 能超過(guò)6.25M.顯然，這是一個(gè)夸大性能欺騙客戶的謊言，這樣沒(méi)有商業(yè)信譽(yù)的廠商不應(yīng)放在考慮選購(gòu)范圍之列。但并不是所有的客戶都能夠準(zhǔn)確識(shí)別廠商的謊 言，對(duì)于一般的工程商和用戶通過(guò)觀察圖像的細(xì)節(jié)，可以粗略判斷設(shè)備的視頻帶寬。

　　b、APL 范圍足夠?qū)?

　　APL,即圖像平均電平，許多工程商不太注意或不太熟悉這個(gè)指標(biāo)。但是，如果說(shuō)到有些工程中遇到的這么一個(gè)問(wèn)題：視頻信號(hào)經(jīng)過(guò)光端機(jī)傳輸，當(dāng)畫(huà) 面中有大面積的白色時(shí)(如攝像機(jī)被強(qiáng)光照射時(shí))監(jiān)視器上的畫(huà)面就會(huì)水平抖動(dòng)，那么工程人員一定不陌生。這就是因?yàn)橛行S商生產(chǎn)的視頻光端機(jī)的APL范圍太窄，當(dāng)圖像信號(hào)中有大面積白色時(shí)，每行圖像信號(hào)中的直流分量增大，APL將會(huì)升高，從而造成行同步信號(hào)幅度減小或丟失，監(jiān)視器無(wú)法檢測(cè)到行同步而發(fā)生畫(huà)面抖動(dòng)。

　　3.4.2 可靠性考慮

　　作為安防監(jiān)控工程，設(shè)備的可靠性應(yīng)該是第一考慮要素。而設(shè)備的可靠性是設(shè)備廠商在產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)就必需考慮的，但是，有些廠商可能會(huì)因?yàn)槟承┰蚨辉缸龌虿恢涝趺醋鲞@方面的工作。這里著重從工程的角度簡(jiǎn)單地討論以下問(wèn)題。

　　a、供電方便，電源范圍寬

　　供電是保證數(shù)字視頻光端機(jī)可靠性的首要考慮要素，供電不能保證可靠、合理，談數(shù)字視頻光端機(jī)的可靠性就成了水中撈月。采用220VAC供電的視頻光端機(jī)取電比較方便，可靠性也較高，工程中應(yīng)視情況盡量選擇220VAC 供電的光端機(jī)。然而在外場(chǎng)設(shè)備中有時(shí)220VAC供電會(huì)很不方便，就會(huì)用到24VDC供電的太陽(yáng)能供電，在太陽(yáng)能供電是就需要考慮光端機(jī)的供電電源的靈活性和功耗是不是夠低了。

　　3.4.3溫度、濕度適應(yīng)性強(qiáng)

　　在有的安防監(jiān)控工程中，光端機(jī)的工作條件比較惡劣，溫度變化范圍寬，空氣濕度大，有的野外監(jiān)控點(diǎn)偶爾還會(huì)停電。這都要求多路數(shù)字視頻光端機(jī)在溫度范圍和允許的濕度方面有更多地考慮，以保證其能在惡劣環(huán)境下穩(wěn)定工作，適應(yīng)安防監(jiān)控需要。