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高速公路是一個國家公路運輸現(xiàn)代化程度的主要標(biāo)志，高速公路車流量大，流動速度快，推動國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展起重要作用。 至2004 年底，全國已建成高速公路3 萬Km，總里程居世界第二位。河南地處全國高速公路中心地帶，連霍、京珠兩大高速公 路主干道在河南交會，外省過境車輛較多，交通繁忙。為了提高高速公路的通行效率以及確保交通安全，河南省交通廳開始對 重要路段實行全程電子監(jiān)控。高速公路全程監(jiān)控圖像數(shù)量多，對傳輸系統(tǒng)和控制系統(tǒng)都有較高的要求。本文通過介紹近通車 的鄭州西南繞城高速公路監(jiān)控系統(tǒng)講述高速公路全程電視監(jiān)控系統(tǒng)中如何實現(xiàn)大容量圖像傳輸和控制。 

河南地處全國高速公路中心地帶，連霍、京珠兩大高速公路主干道在河南交會，外省過境車輛較多，交通繁忙。 

今年 8 月12 日通車的鄭州西南繞城高速公路全長52.06 公里， 全線共設(shè)有互通式立交橋6 處，分離式立交橋26 座，大中橋57 座， 鐵路立交橋2 座，天橋21 座，各類通道68 道，涵洞46 道，植物防護(hù) 達(dá)89 萬平方米。她兩穿南水北調(diào)工程，一過西氣東輸工程，跨京廣、 隴海兩大鐵路干線，雙向六車道，全封閉，設(shè)計時速為120 公里/小時。 西南繞城高速公路通車前，鄭州市城區(qū)面積只有300 多平方公里；這 條路通車后，鄭州城區(qū)面積將擴大到600 多平方公里。在“一定要樹 立精品意識，爭創(chuàng)一流工程”指導(dǎo)思想下，同時為了保證繞城高速公 路通車后通行效率和交通安全，對鄭州西南繞城高速公路實行全程電 子監(jiān)控。

系統(tǒng)概述 

高速公路監(jiān)控系統(tǒng)作為高速公路有效的管理和維護(hù)手段，在高速公路建設(shè)中顯示出其必要性和優(yōu)越性，系統(tǒng)要求能對整條 高速公路進(jìn)行全方位、多功能的監(jiān)視和控制。高速公路監(jiān)控系統(tǒng)屬于高速公路機電項目的一部分，它主要由信息采集系統(tǒng)、路 面監(jiān)控、收費監(jiān)控及信息提供系統(tǒng)組成。信息采集系統(tǒng)包括：車輛檢測器、氣象檢測器、緊急電話。路面監(jiān)控提供直觀、具體 的路面消息，并通過監(jiān)視器、大屏幕等顯示設(shè)備直觀了解重點路段攝像覆蓋區(qū)的交通情況，及時發(fā)現(xiàn)和處理交通事故、車道堵 塞或其它以外事件等。收費監(jiān)控保證收費崗?fù)さ恼９ぷ?、設(shè)備、人員的安全，并通過硬盤錄像機對某些特殊事件記錄存檔， 還可以為以后的分析、取證提供可靠的依據(jù)。信息提供系統(tǒng)包括交通標(biāo)志、可變情報板和信號等，是交通監(jiān)控管理為汽車用戶 服務(wù)的主要形式。

鄭州西南繞城高速公路全程電視監(jiān) 控系統(tǒng)主要包含收費站監(jiān)控以及全路面 圃田分中心監(jiān)控。全路有豫龍、櫻桃溝、 十八里河三個收費站和圃田分中心，三 個收費站分別安裝獨立的一套小型監(jiān)控 系統(tǒng)，每個收費站上傳4 路圖像到圃田 分中心。圃田分中心矩陣與收費站矩陣 聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)中心對收費站圖像切換控制。 各收費站有一臺小型網(wǎng)絡(luò)矩陣，負(fù)責(zé)監(jiān) 控收費亭圖像、收費車道圖像以及收費 廣場圖像。收費站監(jiān)控系統(tǒng)具有語音視 頻跟隨和報警圖像跟隨功能，當(dāng)收費站報警信號被觸動，立刻收費站監(jiān)控室顯示對應(yīng)的圖像，同時啟動聲音監(jiān)聽。（站級監(jiān)控系 統(tǒng)圖）

圃田分中心是新鄭高速和西南繞城高速總中心，同時監(jiān)控兩路。圃田分中心有一臺大型矩陣，負(fù)責(zé)監(jiān)控三個收費站上傳圖 像以及全程路面監(jiān)控的33 臺可控云臺攝像機。在每距離約兩公里處安裝一臺可控的云臺長變焦攝像機，重點路段適當(dāng)加密，通 過中心鍵盤操作，能控制攝像機雙向移動和鏡頭變焦遠(yuǎn)近景觀察?；緦崿F(xiàn)了全路面圖像監(jiān)控，通過圖像分析軟件，能很快的 了解全路程的交通情況，提高高速公路管理以及公安出警效率。

由于全程監(jiān)控攝像機較多，并且都需要控制信號。在光端機傳輸方式上采用波分復(fù)用節(jié)點光端機，視頻數(shù)據(jù)分開光纖傳輸。 矩陣反向控制信號是廣播形式帶地址碼發(fā)送到各臺攝像機的，所以采用1 芯光纖同時傳輸控制信號數(shù)據(jù)到33 臺攝像機，每一臺 攝像機的解碼器通設(shè)置不同的地址碼區(qū)別，在中心選擇控制攝像機時，互不干擾。（控制數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)圖）

視頻傳輸如果全部采用一路視頻光端機則需要 33 芯光纖，在考慮穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性基礎(chǔ)上，視頻傳輸采用單路視頻光端機把 8 臺圖像匯聚在一起，通過波分復(fù)用視頻光端機傳輸?shù)街行?。（視頻傳輸結(jié)構(gòu)如下圖）

圃田收費監(jiān)控中心通過矩陣聯(lián)網(wǎng)控制方式實現(xiàn)視頻切換、矩陣控制等功能：

收費監(jiān)控中心的以太網(wǎng)矩陣和三個收費站的以太網(wǎng)矩陣通過 TCP/IP 通信協(xié)議相連，傳輸聯(lián)網(wǎng)信控制信號，這樣，收費監(jiān)控 中心的矩陣控制用戶就可以通過網(wǎng)絡(luò)來控制各收費站的PTZ。 

收費站的以太網(wǎng)矩陣各輸出 4 路圖像給收費監(jiān)控中心以太網(wǎng)矩陣，實現(xiàn)多級視頻矩陣聯(lián)網(wǎng)控制的功能。在收費監(jiān)控中心可 同時監(jiān)控每個收費站的4 路視頻圖像，通過手動、自動切換方式完成對各收費站所有前端圖像的視頻監(jiān)控。 

收費監(jiān)控中心具有全程監(jiān)控權(quán)限，通過矩陣切換控制 33 臺攝像機，統(tǒng)一管理全路段圖像。

收費站與分中心矩陣聯(lián)網(wǎng)結(jié)構(gòu)圖

總結(jié)： 

鄭州西南繞城高速公路建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)要求高，作為河南省的精品工程，機電項目方案經(jīng)過多次論證和實地考察。在全程電視監(jiān) 控系統(tǒng)中，視頻傳輸和聯(lián)網(wǎng)控制都經(jīng)過精心考慮。在設(shè)備上選型上遵從穩(wěn)定性、先進(jìn)性和經(jīng)濟(jì)性的原則。攝像機采用的是日本 JVC 產(chǎn)品，在矩陣控制系統(tǒng)上，由于收費站與中心需要聯(lián)網(wǎng)控制，目前矩陣系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)主要有以太網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)和RS485 聯(lián)網(wǎng)方式，采 用RS485 聯(lián)網(wǎng)需要光端機提供一個RS485 通道，采用以太網(wǎng)可以利用通信系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)通道?？紤]到以后多路段聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控的需求， 矩陣主機采用了美國英飛拓的AD 以太網(wǎng)矩陣。光端機系統(tǒng)采用INFINOVA 單點光端機和節(jié)點光端機混合使用，數(shù)字化的視頻 信號傳輸系統(tǒng)，充分利用了現(xiàn)代先進(jìn)的數(shù)字傳輸技術(shù)提供了很高的監(jiān)控圖像質(zhì)量，并延長了傳輸系統(tǒng)使用的壽命。反向控制信 號數(shù)據(jù)分離視頻傳輸，33 臺攝像機控制信號是廣播型發(fā)送的，所以采用一個通道傳輸33 路控制信號，可以降低傳輸成本，同時 也不會互相影響控制。從目前運行狀況來看，電視監(jiān)控系統(tǒng)到達(dá)預(yù)期效果。