《電子技術(shù)應(yīng)用》
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高速公路監(jiān)控系統(tǒng)全面數(shù)字高清解決方案
天安網(wǎng)
摘要:  在高清視頻監(jiān)控技術(shù)逐漸完善的過(guò)程中,各種高清產(chǎn)品開(kāi)始進(jìn)入人們的眼簾,,高清已成為未來(lái)安防監(jiān)控領(lǐng)域技術(shù),、產(chǎn)品發(fā)展的方向之一。透過(guò)市場(chǎng)上品類(lèi)繁多的高清產(chǎn)品,筆者認(rèn)為,我們的目光應(yīng)該更多地關(guān)注數(shù)字高清視頻監(jiān)控的整體解決方案和數(shù)字高清監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用。
Abstract:
Key words :
</a>視頻監(jiān)控技術(shù)逐漸完善的過(guò)程中,,各種高清產(chǎn)品開(kāi)始進(jìn)入人們的眼簾,高清已成為未來(lái)安防" title="安防">安防" title="安防">安防監(jiān)控領(lǐng)域技術(shù),、產(chǎn)品發(fā)展的方向之一,。透過(guò)市場(chǎng)上品類(lèi)繁多的高清產(chǎn)品,筆者認(rèn)為,,我們的目光應(yīng)該更多地關(guān)注數(shù)字高清視頻監(jiān)控的整體解決方案和數(shù)字高清監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用,。

  一、何謂高清

  高清其實(shí)就是指視頻監(jiān)控圖像的清晰度更高,。對(duì)于視頻監(jiān)控而言,,圖像清晰度是最關(guān)鍵的特性。圖像越清晰,,細(xì)節(jié)越明顯,,視覺(jué)效果就越好,,智能分析等應(yīng)用業(yè)務(wù)的準(zhǔn)確度也越高。所以,,圖像清晰度是視頻監(jiān)控永恒的追求,。

  筆者認(rèn)為,高清是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn),,而不是一種概念。標(biāo)準(zhǔn)不僅僅意味著它是一個(gè)像素?cái)?shù)據(jù)或者是一個(gè)圖像的畫(huà)面比例,,它應(yīng)該是一個(gè)整體的解決方案,,它要求從前端攝像到中端傳輸?shù)胶蠖孙@示都需要遵循著同樣的標(biāo)準(zhǔn)。

  衡量圖像清晰度的標(biāo)準(zhǔn)主要是分辨率,,單位是像素,。這個(gè)值越大,圖像則越清晰,。高清與標(biāo)清的差異也就體現(xiàn)在這里,。兩者之間的分界線(xiàn)就是百萬(wàn)像素或720p,達(dá)到百萬(wàn)像素或720p及以上的就是高清,。當(dāng)前業(yè)內(nèi)主要的高清標(biāo)準(zhǔn)有720P,、1080P、1080i三種格式,。

  1.720P格式,,是指在逐行掃描下達(dá)到1280×720的分辨率的標(biāo)準(zhǔn)視頻顯示格式。其理論值為750條垂直掃描線(xiàn),,實(shí)際有720條可見(jiàn)垂直掃描線(xiàn),,屏幕比例為16∶9,頻率為60Hz,,行頻為45KHz,。

  2.1080P格式,是指在逐行掃描下達(dá)到1920×1080的分辨率的標(biāo)準(zhǔn)視頻顯示格式,。其理論值為1125條垂直掃描線(xiàn),,實(shí)際有1080條可見(jiàn)垂直掃描線(xiàn),屏幕比例為16∶9,。

  3.1080i格式,,是指在隔行掃描下達(dá)到1920×1080的分辨率的標(biāo)準(zhǔn)視頻顯示格式。其理論值為1125條垂直掃描線(xiàn),,實(shí)際有1080條可見(jiàn)垂直掃描線(xiàn),,屏幕比例為16∶9,頻率為60Hz,,行頻為33.75KHz,。

  二,、高速公路監(jiān)控系統(tǒng)高清解決方案

  當(dāng)前,在大多數(shù)高速公路視頻監(jiān)控系統(tǒng)中,,圖像清晰度只有4CIF,,這樣的清晰度很難看清過(guò)往車(chē)輛車(chē)牌號(hào)碼及局部特征。尤其對(duì)于大型橋梁,、長(zhǎng)大隧道,、大型互通式立交橋、收費(fèi)站,、治超站,、服務(wù)區(qū)、事故多發(fā)地等重點(diǎn)監(jiān)控目標(biāo)而言,,其清晰度已遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到高速公路交警或高速公路管理處的應(yīng)用要求,,同時(shí)由于圖像存儲(chǔ)需要更高的視頻分辨率,錄像回放也更加重視細(xì)節(jié)的再現(xiàn),,因此,,急需引入先進(jìn)的數(shù)字高清視頻監(jiān)控高清解決方案。針對(duì)目前高速公路監(jiān)控系統(tǒng)的現(xiàn)狀與存在的需求,,深圳諾龍推出了一套基于數(shù)字高清在高速公路監(jiān)控系統(tǒng)中的解決方案——UTN綜合業(yè)務(wù)光傳輸網(wǎng),。

  UTN綜合業(yè)務(wù)光傳輸網(wǎng)是深圳諾龍針對(duì)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化,、高清化,、集成化、標(biāo)準(zhǔn)化的視頻監(jiān)控發(fā)展趨勢(shì),,通過(guò)深度挖掘市場(chǎng)需求及現(xiàn)有產(chǎn)品,、技術(shù)的特點(diǎn)研發(fā)和生產(chǎn)的新一代綜合業(yè)務(wù)光傳輸平臺(tái)。UTN高清解決方案包括數(shù)字高清視頻源采集編碼,、傳輸及交換,、存儲(chǔ)、顯示及管理控制等部分組成,。

  1.數(shù)字高清視頻采集編碼

  高清視頻效果的保證首先來(lái)源于高清信息的采集,,如果沒(méi)有前端高清視頻采集,就沒(méi)有后端的高清效果,。

  UTN的遠(yuǎn)端業(yè)務(wù)接入設(shè)備ONU主要完成各監(jiān)控點(diǎn)視頻信號(hào),、音頻、報(bào)警開(kāi)關(guān)量,、各種低速數(shù)據(jù),、VOIP及標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)信號(hào)等接入;遠(yuǎn)端業(yè)務(wù)接入設(shè)備在接入視頻信號(hào)的同時(shí)進(jìn)行數(shù)字化編碼處理,可支持H.264等標(biāo)準(zhǔn)壓縮格式,。每臺(tái)ONU400支持4路標(biāo)準(zhǔn)視頻信號(hào)接入,,每個(gè)端口可預(yù)置10-40Mbps網(wǎng)絡(luò)帶寬,,完全能滿(mǎn)足數(shù)字高清視頻的接入;ONU采用環(huán)網(wǎng)接入時(shí)最大支持24個(gè)節(jié)點(diǎn),支持環(huán)網(wǎng)自愈功能,,其業(yè)務(wù)倒換時(shí)間小于30ms;各個(gè)ONU400支持ONU100星型擴(kuò)展,。

  2.數(shù)字高清傳輸及交換

  高清意味著高帶寬。而高清監(jiān)控在傳輸這一環(huán)節(jié)往往受到帶寬的影響,。目前,,視頻監(jiān)控系統(tǒng)的傳輸技術(shù)主要有視頻基帶傳輸、光纖傳輸,、網(wǎng)絡(luò)傳輸,、微波傳輸和雙絞線(xiàn)平衡傳輸五種傳輸方式。其中,,視頻基帶傳輸距離非常短;微波傳輸則受環(huán)境影響比較大;雙絞線(xiàn)只適合1KM以?xún)?nèi)的監(jiān)控傳輸,,且只能傳輸一路圖像;光纖傳輸則比較適合長(zhǎng)距離傳輸;網(wǎng)絡(luò)傳輸易受網(wǎng)絡(luò)帶寬的影響,。

  面對(duì)高清應(yīng)用的超大數(shù)據(jù)量帶寬以及實(shí)時(shí)性的要求,,目前只有兩種傳輸方式在高清傳輸中得到認(rèn)可,一種是采用光纖專(zhuān)線(xiàn)傳輸,。采用光纖傳輸是解決長(zhǎng)距離視頻監(jiān)控高速傳輸系統(tǒng)的最佳解決方式,,通過(guò)把視頻及控制信號(hào)轉(zhuǎn)換為光信號(hào)在光纖中傳輸。光纖傳輸具有衰減小,、頻帶寬,、不受電磁波干擾、重量輕,、保密性好等一系列優(yōu)點(diǎn),,廣泛應(yīng)用于國(guó)家及省市級(jí)的主干通信網(wǎng)絡(luò)。而在視頻監(jiān)控系統(tǒng)中,,光纖傳輸也已成為長(zhǎng)距離音視頻及控制信號(hào)傳輸?shù)氖走x方式,。第二種是網(wǎng)絡(luò)傳輸。隨著目前網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)的迅猛發(fā)展,,通信網(wǎng)絡(luò)也逐漸朝1000M甚至10000M方向發(fā)展,。因此UTN采用光纖+通信網(wǎng)絡(luò)兩種混合傳輸模式系統(tǒng)可解決高清監(jiān)控的高帶寬問(wèn)題。

  UTN針對(duì)高速公路監(jiān)控點(diǎn)具體分布的情況,,在前端各監(jiān)控點(diǎn)配置ONU400,,各ONU400組成光纖環(huán)網(wǎng)傳輸方式傳輸?shù)奖O(jiān)控中心OLT設(shè)備。其1.25G的業(yè)務(wù)接入卡可支持最多96路視頻輸入,,單機(jī)框則可達(dá)到192路視頻的接入能力交換,。與上級(jí)監(jiān)控通信網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)擴(kuò)展級(jí)聯(lián)則通過(guò)千兆電口進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)。

  UTN引入先進(jìn)的TDM控制機(jī)制,,將ONU采集到的數(shù)據(jù),,各自在自身的獨(dú)立通道內(nèi)傳輸,,各ONU之間不存在資源競(jìng)爭(zhēng)問(wèn)題,從而徹底解決了網(wǎng)絡(luò)阻塞的問(wèn)題,,保證各業(yè)務(wù)傳輸質(zhì)量,。同時(shí)采用單纖雙環(huán)設(shè)計(jì),擁有專(zhuān)用的高速以太網(wǎng)數(shù)據(jù)通道和低數(shù)數(shù)據(jù)通道,,高低速數(shù)據(jù)在各自的通道中傳輸,,低速數(shù)據(jù)不需要進(jìn)行IP打包分發(fā),極大地提高網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性及安全性,。與外網(wǎng)的通訊通過(guò)交換控制卡進(jìn)行,,可有效隔離廣播風(fēng)暴。

  

  3.數(shù)字高清存儲(chǔ)

  高清監(jiān)控視頻存儲(chǔ)大多以超大數(shù)據(jù)流為代價(jià),,因此對(duì)于高清視頻,,需要有足夠的存儲(chǔ)空間。選擇什么樣的高清存儲(chǔ)方案將直接影響視頻流暢度,、系統(tǒng)穩(wěn)定性等一系列因素,。UTN采用OTS-NVR網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)服務(wù)器進(jìn)行分布式存儲(chǔ)、中心集中管理模式,。OTS-NVR網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)服務(wù)器采用IP構(gòu)架的以太網(wǎng)傳輸,,具備良好的擴(kuò)展性、共享性和較低的分?jǐn)倯?yīng)用成本,,是目前大規(guī)模高清監(jiān)控存儲(chǔ)主要采用的技術(shù)之一,。此種存儲(chǔ)方式多半是采用我們所常見(jiàn)的硬盤(pán),容量一般是TB級(jí)別,。隨著2TB硬盤(pán)甚至更高容量的產(chǎn)品走入我們視線(xiàn),,大型高清監(jiān)控系統(tǒng)PB級(jí)海量存儲(chǔ)方案能得到更好的應(yīng)用。

  4.數(shù)字高清瀏覽顯示

  高清效果必須使用優(yōu)秀的顯示設(shè)備才能表現(xiàn)出來(lái),。

  UTN采用高清電視墻解碼卡將高清顯示到大屏幕上,,同時(shí)還具備音頻的解碼輸出和網(wǎng)絡(luò)接入功能??梢园褋?lái)自前端傳送過(guò)來(lái)的組播IP數(shù)據(jù)包進(jìn)行數(shù)字化解碼進(jìn)行高還原,。還可以直接在PC瀏覽客戶(hù)端上對(duì)監(jiān)控內(nèi)容進(jìn)行實(shí)時(shí)查看或歷史錄像回放查看。此外,,UTN還支持SNMP網(wǎng)管,,其利用網(wǎng)管進(jìn)行配置及監(jiān)視其工作狀態(tài),并對(duì)各類(lèi)報(bào)警并加以直觀顯示和聯(lián)動(dòng),。

  5.數(shù)字高清控制及管理

  UTN完成對(duì)所有監(jiān)控設(shè)備,、業(yè)務(wù)的管理及控制,包括視頻管理服務(wù)器、MCU控制器及網(wǎng)絡(luò)鍵盤(pán)等其他設(shè)備,。視頻管理服務(wù)器不僅可對(duì)前端設(shè)備進(jìn)行集中的管理和控制,,還可對(duì)分布在各區(qū)域的存儲(chǔ)終端設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程的集中管理。用戶(hù)只需要在一臺(tái)客戶(hù)端上就可以對(duì)整網(wǎng)設(shè)備進(jìn)行批量配置下發(fā),、遠(yuǎn)程升級(jí),、遠(yuǎn)程操作、業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)等操作,,另針對(duì)不同的用戶(hù)可以采用域管理,、用戶(hù)管理和云臺(tái)控制沖突管理等多種權(quán)限管理模式。不同的用戶(hù)可以根據(jù)指定的權(quán)限對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行操作;MCU控制器可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)鍵盤(pán),、數(shù)字矩陣等設(shè)備相連接,。

  三、高速公路監(jiān)控系統(tǒng)中的高清應(yīng)用

  高速公路視頻監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)包括隧道監(jiān)控,、收費(fèi)站監(jiān)控,、道路監(jiān)控及監(jiān)控分中心幾部分。隧道監(jiān)控系統(tǒng)主要完成隧道變電所,、隧道口,、左右隧道內(nèi)的數(shù)字高清圖像的視頻監(jiān)控。收費(fèi)監(jiān)控系統(tǒng)主要是對(duì)收費(fèi)站的車(chē)道,、收費(fèi)廣場(chǎng),、收費(fèi)亭的收費(fèi)情況,,對(duì)收費(fèi)車(chē)道通過(guò)的車(chē)輛類(lèi)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,并實(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(xiàn),、互通立交等高速公路重點(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(chē)輛,及時(shí)給予引導(dǎo),,以保證高速公路的安全通暢,。監(jiān)控分中心系統(tǒng)主要完成道路、隧道,、變電所,、收費(fèi)站及外場(chǎng)的所有數(shù)字高清圖像集中監(jiān)控管理,通過(guò)通信系統(tǒng)與市中心或省中心監(jiān)控系統(tǒng)互連,。

  1.收費(fèi)站視頻監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

  在收費(fèi)站視頻監(jiān)控系統(tǒng)中,,收費(fèi)亭、車(chē)道的視音頻及低速數(shù)據(jù)通過(guò)ONU400組成單纖環(huán)網(wǎng)接入收費(fèi)站監(jiān)控室的OLT,。廣場(chǎng)的高清網(wǎng)絡(luò)高速球機(jī)視頻信息通過(guò)ONU100直接以點(diǎn)對(duì)點(diǎn)式接入收費(fèi)站監(jiān)控室的OLT,。其他如投包房,、票據(jù)室等地的高清攝像機(jī)信號(hào)則直接接入收費(fèi)站監(jiān)控室OLT的數(shù)字視頻編碼卡上。

  2.隧道視頻監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

  隧道內(nèi)監(jiān)控的數(shù)字高清圖像直接采用ONU400組成光纖環(huán)網(wǎng),,將高清數(shù)字圖像傳輸至隧道管理所OLT,。隧道口高清數(shù)字?jǐn)z像機(jī)圖像采用ONU100通過(guò)光纖接入就近ONU400環(huán)網(wǎng)節(jié)點(diǎn),通過(guò)光纖環(huán)網(wǎng)回傳,。隧道內(nèi)橫洞高清數(shù)字?jǐn)z像機(jī)圖像可就近接入ONU400光纖環(huán)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)回傳至隧道管理所OLT,。

  3.道路及分中心視頻監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

  基于系統(tǒng)優(yōu)化和降低成本兩方面考慮,將路段的外場(chǎng)高清數(shù)字?jǐn)z像機(jī)按照就近集中的原則,,相距在200米內(nèi)的高清數(shù)字?jǐn)z像機(jī)集中到一個(gè)監(jiān)控點(diǎn),。集中監(jiān)控點(diǎn)配置1臺(tái)ONU400遠(yuǎn)端接入設(shè)備,支持4路高清數(shù)字視頻的輸入以及2路RS232/485透明數(shù)據(jù)通道,。監(jiān)控分中心監(jiān)控系統(tǒng)可以通過(guò)通信系統(tǒng)與隧道監(jiān)控系統(tǒng),、收費(fèi)站監(jiān)控系統(tǒng)、路段監(jiān)控系統(tǒng)互連,,可實(shí)現(xiàn)所有數(shù)字高清圖像的查看,、切換和控制。

  4.UTN系統(tǒng)的組網(wǎng)

  在進(jìn)行省級(jí)聯(lián)網(wǎng)時(shí),,UTN可以通過(guò)通信系統(tǒng)很方便地將視頻等數(shù)據(jù),,通過(guò)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行發(fā)布。保證了各個(gè)UTN傳輸網(wǎng)內(nèi)數(shù)據(jù)的可靠性同時(shí),,兼具有傳統(tǒng)IP網(wǎng)絡(luò)的各種優(yōu)點(diǎn),。

  四、結(jié)語(yǔ)

  UTN綜合業(yè)務(wù)光傳輸網(wǎng)是一個(gè)真正標(biāo)準(zhǔn)的全數(shù)字壓縮全光網(wǎng)絡(luò)的傳輸平臺(tái),,其高清晰圖像采集編碼,、網(wǎng)絡(luò)+光纖混合傳輸、高清存儲(chǔ),、高清顯示和高清的管理控制更適合高速公路數(shù)字高清監(jiān)控系統(tǒng)的需求,。

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