摘要：隨著高速公路信息化建設(shè)的全面鋪開(kāi)，高速公路視頻監(jiān)控系統(tǒng)也在不斷進(jìn)行升級(jí)改造，高清視頻和聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控成為系統(tǒng)的主要訴求，IP高清攝像機(jī)因此被廣泛使用。文章對(duì)IP高清攝像機(jī)進(jìn)行了介紹，分析了其在高速公路視頻監(jiān)控中的優(yōu)勢(shì)，并結(jié)合高速公路視頻高清化改造的實(shí)例，指出了IP高清攝像機(jī)在推進(jìn)視頻聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控中起到的積極作用。

關(guān)鍵詞：IP高清攝像機(jī)；高速公路；視頻監(jiān)控 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：U491 文章編號(hào)：1009-2374（2015）21-0057-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.21.029

視頻聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控是高速公路監(jiān)控系統(tǒng)中非常重要的環(huán)節(jié)，近幾年來(lái)隨著技術(shù)的不斷發(fā)展和實(shí)際應(yīng)用中的迫切需求，高清攝像機(jī)開(kāi)始在國(guó)內(nèi)各大高速公路上備受青睞，越來(lái)越多的高速公路視頻監(jiān)控改造項(xiàng)目使用了IP高清攝像機(jī)，并取得了不錯(cuò)的實(shí)際使用效果，為提高道路監(jiān)控水平打下了良好的基礎(chǔ)。

1 IP高清攝像機(jī)介紹

IP的英文為Internet Protocol——互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議。IP高清攝像機(jī)顧名思義就是網(wǎng)絡(luò)高清攝像機(jī)，它是基于網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)男乱淮鷶z像機(jī)。IP高清攝像機(jī)自帶操作系統(tǒng)，可自動(dòng)將采集到的視頻信號(hào)進(jìn)行壓縮編碼，并以數(shù)字信號(hào)方式通過(guò)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳輸，聯(lián)網(wǎng)用戶可以遠(yuǎn)程觀看到實(shí)時(shí)監(jiān)控畫(huà)面，還能對(duì)視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)和管理。

2 采用IP高清攝像機(jī)的必要性

高清攝像機(jī)可以分為模擬高清攝像機(jī)和數(shù)字高清攝像機(jī)。模擬高清攝像機(jī)傳輸?shù)哪M信號(hào)在長(zhǎng)距離傳輸時(shí)容易受到電磁干擾，加上占用帶寬太高，在PAL制式下最高分辨率達(dá)到540線已是極限，無(wú)法獲得百萬(wàn)像素的清晰畫(huà)面，而數(shù)字高清攝像機(jī)的數(shù)字信號(hào)傳輸不易受到干擾，分辨率可達(dá)720線，與模擬攝像機(jī)相比，具有明顯的優(yōu)勢(shì)。IP高清攝像機(jī)也屬于數(shù)字高清攝像機(jī)的一種，但它可以將視頻信號(hào)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行遠(yuǎn)程傳輸，用戶在遠(yuǎn)端PC上只需使用網(wǎng)絡(luò)瀏覽器或客戶端軟件就可以對(duì)攝像機(jī)的實(shí)時(shí)畫(huà)面進(jìn)行監(jiān)控，并且還能對(duì)存儲(chǔ)在網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器中的視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行遠(yuǎn)程查看和調(diào)用。因此，對(duì)于高速公路視頻聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，IP高清攝像機(jī)無(wú)疑是一種高效與便利的選擇。

3 IP高清攝像機(jī)在高速公路視頻監(jiān)控中的優(yōu)勢(shì)

3.1 畫(huà)面更加清晰

IP高清攝像機(jī)采用百萬(wàn)級(jí)像素的CMOS圖像傳感器進(jìn)行逐行掃描，有效避免了模擬攝像機(jī)CCD傳感器隔行掃描可能導(dǎo)致的失真和模糊現(xiàn)象，高達(dá)720P甚至1080P的高清畫(huà)面能夠呈現(xiàn)出質(zhì)量更好的圖像效果和更加清晰的細(xì)節(jié)信息，大大提升了車牌、路況、車道和收費(fèi)亭內(nèi)信息的有效識(shí)別，對(duì)于高速公路視頻聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控來(lái)說(shuō)具有重要的意義。

3.2 監(jiān)控范圍更廣

即使現(xiàn)有標(biāo)清攝像機(jī)能夠滿足當(dāng)前使用條件下對(duì)清晰度的需求，但采用IP高清攝像機(jī)可以擴(kuò)大視頻圖像的覆蓋范圍。原來(lái)需要安裝4個(gè)標(biāo)清攝像機(jī)來(lái)監(jiān)控才能覆蓋的區(qū)域，現(xiàn)在只需要安裝一臺(tái)1080p的IP高清攝像機(jī)就可以完成監(jiān)控任務(wù)，從這一點(diǎn)來(lái)看，安裝IP高清攝像機(jī)能夠幫助用戶在保證圖像質(zhì)量的前提下減少攝像機(jī)的數(shù)量，從而降低監(jiān)控成本。

3.3 實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程監(jiān)控

模擬監(jiān)控系統(tǒng)為閉路監(jiān)控，視頻數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在硬盤(pán)錄像機(jī)中，只能本地存儲(chǔ)、本地查看，各收費(fèi)站要將錄好的圖像信息逐級(jí)上傳，上級(jí)部門(mén)再將控制信號(hào)逐級(jí)下發(fā)，出現(xiàn)問(wèn)題不容易及時(shí)發(fā)現(xiàn)及時(shí)處理，也不方便監(jiān)控中心對(duì)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行統(tǒng)一管理。IP高清視頻監(jiān)控依托網(wǎng)絡(luò)傳輸信息，系統(tǒng)相對(duì)開(kāi)放，視頻數(shù)據(jù)可直接通過(guò)網(wǎng)絡(luò)送至各級(jí)終端工作站，并且保存在網(wǎng)絡(luò)視頻存儲(chǔ)設(shè)備里，各路段監(jiān)控分中心和監(jiān)控中心都可以遠(yuǎn)程管理和查看圖像，實(shí)時(shí)監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)情況，靈活切換畫(huà)面，并且能夠隨時(shí)對(duì)圖像進(jìn)行調(diào)用和存儲(chǔ)，加快了監(jiān)控中心對(duì)道路信息收集的速度，保證了視頻數(shù)據(jù)的完整性，幫助高速公路各公司實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)資源統(tǒng)一控制。

3.4 系統(tǒng)擴(kuò)容方便

模擬攝像機(jī)一般采用同軸電纜傳輸視頻信號(hào)，并與后端的存儲(chǔ)設(shè)備、控制設(shè)備和顯示設(shè)備相連，當(dāng)模擬監(jiān)控系統(tǒng)需要增加前端攝像機(jī)設(shè)備時(shí)，每臺(tái)新增攝像機(jī)都需要與后端存儲(chǔ)設(shè)備電纜連接，如果后端存儲(chǔ)設(shè)備的視頻輸入路數(shù)已經(jīng)接滿，則還需要繼續(xù)購(gòu)買存儲(chǔ)設(shè)備，工作量和費(fèi)用都要增加，靈活性較差。

IP高清攝像機(jī)內(nèi)置數(shù)字壓縮編碼器和基于Web的操作系統(tǒng)，視頻數(shù)據(jù)經(jīng)壓縮后，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)送入監(jiān)控分中心網(wǎng)絡(luò)視頻存儲(chǔ)設(shè)備，IP高清監(jiān)控系統(tǒng)只需對(duì)新增攝像機(jī)分配一個(gè)IP地址，即可利用現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)作為傳輸平臺(tái)，不需要復(fù)雜的布線，不受路數(shù)限制，工作站安裝視頻管理軟件后就可對(duì)全路所有視頻畫(huà)面進(jìn)行監(jiān)控和管理。

3.5 多項(xiàng)功能集成

IP高清攝像機(jī)作為高清監(jiān)控系統(tǒng)中的前端設(shè)備，除了采集和傳輸高清視頻信息，還將多項(xiàng)功能集成于一身，而這些功能在模擬監(jiān)控系統(tǒng)中是要依靠后端設(shè)備才能實(shí)現(xiàn)的，比如集成PTZ功能，可以直接通過(guò)網(wǎng)絡(luò)來(lái)控制攝像機(jī)的云臺(tái)和鏡頭進(jìn)行平移傾斜和縮放，實(shí)現(xiàn)全方位地監(jiān)控；集成報(bào)警功能，可實(shí)現(xiàn)移動(dòng)偵測(cè)報(bào)警、視頻丟失報(bào)警、畫(huà)面被遮擋報(bào)警等，同時(shí)支持報(bào)警聯(lián)動(dòng)。此外還集成了一些模擬攝像機(jī)不易實(shí)現(xiàn)的新功能，比如集成音頻功能，支持音頻信息采集、支持雙向語(yǔ)音對(duì)講；集成POE功能，支持以太網(wǎng)供電。這些功能都為高速公路視頻監(jiān)控系統(tǒng)的使用提供更多的選擇。

4 IP攝像機(jī)應(yīng)用實(shí)例

京滬高速公路具有交通流量大，長(zhǎng)途貨車多，交通事故多等特點(diǎn)。根據(jù)道路視頻全程監(jiān)控的有關(guān)建設(shè)，結(jié)合京滬高速公司的路段現(xiàn)狀，京滬高速公路徐宿段及淮安段于2013年7月進(jìn)行了視頻監(jiān)控升級(jí)改造工程。改造工程在京滬高速沿線新增高清攝像點(diǎn)，并對(duì)原有視頻監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行高清化改造，最終實(shí)現(xiàn)京滬高速視頻高清全程無(wú)盲點(diǎn)監(jiān)控。該路段原有外場(chǎng)監(jiān)控?cái)z像機(jī)28臺(tái)，均為模擬攝像機(jī)，主要分布在各互通、服務(wù)區(qū)及主線易發(fā)事故路段附近。各外場(chǎng)監(jiān)控?cái)z像機(jī)信號(hào)通過(guò)光端機(jī)傳至就近收費(fèi)站、服務(wù)區(qū)，編碼后通過(guò)千兆以太網(wǎng)傳送至就近監(jiān)控分中心。在監(jiān)控分中心實(shí)現(xiàn)視頻統(tǒng)一控制、切換、參看、存儲(chǔ)等功能。

4.1 總體改造方案

為實(shí)現(xiàn)道路沿線無(wú)盲區(qū)的視頻監(jiān)控，在分析現(xiàn)有監(jiān)控?cái)z像機(jī)布點(diǎn)情況之后，以1.3公里左右的間距為標(biāo)準(zhǔn)，在互通分流點(diǎn)、特大橋處、事故多發(fā)路段進(jìn)行攝像機(jī)的加密布設(shè)。路段所有新增及替換的攝像機(jī)均采用IP高清攝像機(jī)，其中遙控?cái)z像機(jī)類型為高清快球，固定攝像機(jī)類型為高清槍式攝像機(jī)。項(xiàng)目總共新增IP高清快球122套，IP高清槍機(jī)18套。

4.2 視頻傳輸方案

新增IP高清攝像機(jī)視頻數(shù)據(jù)信號(hào)通過(guò)以太網(wǎng)光端機(jī)傳輸?shù)骄徒召M(fèi)站或服務(wù)區(qū)，然后通過(guò)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)通信平臺(tái)傳送至各路段的監(jiān)控分中心，各路段監(jiān)控分中心的視頻信號(hào)通過(guò)監(jiān)控萬(wàn)兆網(wǎng)傳送至京滬公司監(jiān)控中心，在京滬公司監(jiān)控中心實(shí)現(xiàn)京滬高速所有路段視頻攝像機(jī)的控制、查看、調(diào)用等功能。

4.3 視頻存儲(chǔ)、控制方案

項(xiàng)目采用視頻分布式存儲(chǔ)（IP-SAN），統(tǒng)一管理的理念。減少網(wǎng)絡(luò)帶寬壓力的同時(shí)實(shí)現(xiàn)在各監(jiān)控分中心對(duì)所管轄路段視頻攝像機(jī)的統(tǒng)一控制、切換、參看、存儲(chǔ)等功能。在各監(jiān)控分中心增加網(wǎng)絡(luò)視頻存儲(chǔ)設(shè)備（轉(zhuǎn)發(fā)及存儲(chǔ)服務(wù)器+磁盤(pán)陣列+硬盤(pán)），實(shí)現(xiàn)高清視頻信號(hào)在各監(jiān)控分中心的存儲(chǔ)功能；增加視頻工作站實(shí)現(xiàn)視頻信號(hào)的控制及存儲(chǔ)分配。在監(jiān)控中心增加視頻管理服務(wù)器，通過(guò)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)通信平臺(tái)，京滬公司監(jiān)控中心可實(shí)現(xiàn)對(duì)監(jiān)控分中心存儲(chǔ)圖像的任意調(diào)用；通過(guò)視頻工作站的視頻控制管理軟件，京滬公司監(jiān)控中心可實(shí)現(xiàn)對(duì)全路所有攝像機(jī)視頻圖像的實(shí)時(shí)調(diào)用和錄像調(diào)用。

4.4 視頻顯示方案

京滬公司監(jiān)控中心和監(jiān)控分中心均采用大屏幕電視墻液晶拼接顯示系統(tǒng)。改造項(xiàng)目實(shí)施后，需配合高清解碼器來(lái)滿足現(xiàn)有高清視頻顯示的需求。因此在京滬公司監(jiān)控中心和監(jiān)控分中心，均增加高清解碼器至32路，視頻圖像通過(guò)解碼器解碼后傳輸至智能多屏拼接控制器，實(shí)現(xiàn)在大屏幕電視墻上的顯示。

4.5 IP高清改造后的成效

京滬高速公路徐宿段及淮安段視頻監(jiān)控改造項(xiàng)目于2014年春交工驗(yàn)收，經(jīng)過(guò)半年多時(shí)間的檢驗(yàn)，整個(gè)IP高清視頻監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行良好，不僅實(shí)現(xiàn)了京滬公司對(duì)視頻聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)的基本功能訴求，更在一定程度上提升了該高速公路路段的運(yùn)營(yíng)管理水平。系統(tǒng)具體使用中，具有如下優(yōu)點(diǎn)和成效：

4.5.1 整個(gè)視頻監(jiān)控系統(tǒng)從前端采集到后端存儲(chǔ)顯示全部采用高清設(shè)備和高清技術(shù)，真正實(shí)現(xiàn)1080P的高清晰畫(huà)面，能夠?yàn)楦咚俟啡粘９芾碇械能嚺谱R(shí)別、道路狀況查看、收費(fèi)亭監(jiān)管等提供及時(shí)有效的視頻

信息。

4.5.2 系統(tǒng)采用IP-SAN分布式存儲(chǔ)，這種基于IP以太網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)區(qū)域存儲(chǔ)架構(gòu)能夠有效提高存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的可靠性，而且升級(jí)擴(kuò)容簡(jiǎn)單方便，能夠?yàn)轫?xiàng)目降低購(gòu)置成本與維護(hù)成本。

4.5.3 監(jiān)控中心對(duì)視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一管理，出現(xiàn)問(wèn)題能夠及時(shí)進(jìn)行指揮調(diào)度，加快了整個(gè)路段的快速反應(yīng)能力，充分發(fā)揮了高速公路的管理職能。

5 結(jié)語(yǔ)

高清視頻監(jiān)控已經(jīng)成為高速公路監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)展的主流和必然，IP高清攝像機(jī)在國(guó)內(nèi)多數(shù)高速公路實(shí)際使用后，其成效也已逐漸得到認(rèn)可。在建設(shè)高清視頻監(jiān)控系統(tǒng)時(shí)充分挖掘和利用IP高清攝像機(jī)的優(yōu)勢(shì)，能為提升高速公路視頻監(jiān)控水平提供更多的幫助。

參考文獻(xiàn)

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作者簡(jiǎn)介：陳燕（1982-），女，西安公路研究院工程師，碩士，研究方向：高速公路機(jī)電工程系統(tǒng)集成。

（責(zé)任編輯：陳 倩）