高速公路是一(yī)個國家公路運輸現代化程度的主要标志(zhì)，高速公路車(chē)流量大(dà)，流動速度快，推動國民經濟發展起重要作用。 至2004 年底，全國已建成高速公路3 萬Km，總裏程居世界第二位。河南(nán)地處全國高速公路中(zhōng)心地帶，連霍、京珠兩大(dà)高速公 路主幹道在河南(nán)交會，外(wài)省過境車(chē)輛較多，交通繁忙。爲了提高高速公路的通行效率以及确保交通安全，河南(nán)省交通廳開(kāi)始對 重要路段實行全程電(diàn)子監控。高速公路全程監控圖像數量多，對傳輸系統和控制系統都有較高的要求。本文通過介紹近通車(chē) 的鄭州西南(nán)繞城高速公路監控系統講述高速公路全程電(diàn)視監控系統中(zhōng)如何實現大(dà)容量圖像傳輸和控制。
河南(nán)地處全國高速公路中(zhōng)心地帶，連霍、京珠兩大(dà)高速公路主幹道在河南(nán)交會，外(wài)省過境車(chē)輛較多，交通繁忙。
今年 8 月12 日通車(chē)的鄭州西南(nán)繞城高速公路全長52.06 公裏， 全線共設有互通式立交橋6 處，分(fēn)離(lí)式立交橋26 座，大(dà)中(zhōng)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(wù)防護 達89 萬平方米。她兩穿南(nán)水北(běi)調工(gōng)程，一(yī)過西氣東輸工(gōng)程，跨京廣、 隴海兩大(dà)鐵路幹線，雙向六車(chē)道，全封閉，設計時速爲120 公裏/小(xiǎo)時。 西南(nán)繞城高速公路通車(chē)前，鄭州市城區面積隻有300 多平方公裏；這 條路通車(chē)後，鄭州城區面積将擴大(dà)到600 多平方公裏。在“一(yī)定要樹(shù) 立精品意識，争創一(yī)流工(gōng)程”指導思想下(xià)，同時爲了保證繞城高速公 路通車(chē)後通行效率和交通安全，對鄭州西南(nán)繞城高速公路實行全程電(diàn) 子監控。
系統概述
高速公路監控系統作爲高速公路有效的管理和維護手段，在高速公路建設中(zhōng)顯示出其必要性和優越性，系統要求能對整條 高速公路進行全方位、多功能的監視和控制。高速公路監控系統屬于高速公路機電(diàn)項目的一(yī)部分(fēn)，它主要由信息采集系統、路 面監控、收費(fèi)監控及信息提供系統組成。信息采集系統包括：車(chē)輛檢測器、氣象檢測器、緊急電(diàn)話(huà)。路面監控提供直觀、具體(tǐ) 的路面消息，并通過監視器、大(dà)屏幕等顯示設備直觀了解重點路段攝像覆蓋區的交通情況，及時發現和處理交通事故、車(chē)道堵 塞或其它以外(wài)事件等。收費(fèi)監控保證收費(fèi)崗亭的正常工(gōng)作、設備、人員(yuán)的安全，并通過硬盤錄像機對某些特殊事件記錄存檔， 還可以爲以後的分(fēn)析、取證提供可靠的依據。信息提供系統包括交通标志(zhì)、可變情報闆和信号等，是交通監控管理爲汽車(chē)用戶 服務的主要形式。
鄭州西南(nán)繞城高速公路全程電(diàn)視監 控系統主要包含收費(fèi)站監控以及全路面 圃田分(fēn)中(zhōng)心監控。全路有豫龍、櫻桃溝、 十八裏河三個收費(fèi)站和圃田分(fēn)中(zhōng)心，三 個收費(fèi)站分(fēn)别安裝獨立的一(yī)套小(xiǎo)型監控 系統，每個收費(fèi)站上傳4 路圖像到圃田 分(fēn)中(zhōng)心。圃田分(fēn)中(zhōng)心矩陣與收費(fèi)站矩陣 聯網，實現中(zhōng)心對收費(fèi)站圖像切換控制。 各收費(fèi)站有一(yī)台小(xiǎo)型網絡矩陣，負責監 控收費(fèi)亭圖像、收費(fèi)車(chē)道圖像以及收費(fèi) 廣場圖像。收費(fèi)站監控系統具有語音視 頻(pín)跟随和報警圖像跟随功能，當收費(fèi)站報警信号被觸動，立刻收費(fèi)站監控室顯示對應的圖像，同時啓動聲音監聽(tīng)。（站級監控系 統圖）
圃田分(fēn)中(zhōng)心是新鄭高速和西南(nán)繞城高速總中(zhōng)心，同時監控兩路。圃田分(fēn)中(zhōng)心有一(yī)台大(dà)型矩陣，負責監控三個收費(fèi)站上傳圖 像以及全程路面監控的33 台可控雲台攝像機。在每距離(lí)約兩公裏處安裝一(yī)台可控的雲台長變焦攝像機，重點路段适當加密，通 過中(zhōng)心鍵盤操作，能控制攝像機雙向移動和鏡頭變焦遠近景觀察。基本實現了全路面圖像監控，通過圖像分(fēn)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。
由于全程監控攝像機較多，并且都需要控制信号。在光端機傳輸方式上采用波分(fēn)複用節點光端機，視頻(pín)數據分(fēn)開(kāi)光纖傳輸。 矩陣反向控制信号是廣播形式帶地址碼發送到各台攝像機的，所以采用1 芯光纖同時傳輸控制信号數據到33 台攝像機，每一(yī)台 攝像機的解碼器通設置不同的地址碼區别，在中(zhōng)心選擇控制攝像機時，互不幹擾。（控制數據傳輸系統圖）
視頻(pín)傳輸如果全部采用一(yī)路視頻(pín)光端機則需要 33 芯光纖，在考慮穩定性和經濟性基礎上，視頻(pín)傳輸采用單路視頻(pín)光端機把 8 台圖像彙聚在一(yī)起，通過波分(fēn)複用視頻(pín)光端機傳輸到中(zhōng)心。（視頻(pín)傳輸結構如下(xià)圖）
圃田收費(fèi)監控中(zhōng)心通過矩陣聯網控制方式實現視頻(pín)切換、矩陣控制等功能：
收費(fèi)監控中(zhōng)心的以太網矩陣和三個收費(fèi)站的以太網矩陣通過 TCP/IP 通信協議相連，傳輸聯網信控制信号，這樣，收費(fèi)監控 中(zhōng)心的矩陣控制用戶就可以通過網絡來控制各收費(fèi)站的PTZ。
收費(fèi)站的以太網矩陣各輸出 4 路圖像給收費(fèi)監控中(zhōng)心以太網矩陣，實現多級視頻(pín)矩陣聯網控制的功能。在收費(fèi)監控中(zhōng)心可 同時監控每個收費(fèi)站的4 路視頻(pín)圖像，通過手動、自動切換方式完成對各收費(fèi)站所有前端圖像的視頻(pín)監控。
收費(fèi)監控中(zhōng)心具有全程監控權限，通過矩陣切換控制 33 台攝像機，統一(yī)管理全路段圖像。
收費(fèi)站與分(fēn)中(zhōng)心矩陣聯網結構圖
總結：
鄭州西南(nán)繞城高速公路建設标準要求高，作爲河南(nán)省的精品工(gōng)程，機電(diàn)項目方案經過多次論證和實地考察。在全程電(diàn)視監 控系統中(zhōng)，視頻(pín)傳輸和聯網控制都經過精心考慮。在設備上選型上遵從穩定性、先進性和經濟性的原則。攝像機采用的是日本 JVC 産品，在矩陣控制系統上，由于收費(fèi)站與中(zhōng)心需要聯網控制，目前矩陣系統聯網主要有以太網聯網和RS485 聯網方式，采 用RS485 聯網需要光端機提供一(yī)個RS485 通道，采用以太網可以利用通信系統的網絡通道。考慮到以後多路段聯網監控的需求， 矩陣主機采用了美國英飛拓的AD 以太網矩陣。光端機系統采用INFINOVA 單點光端機和節點光端機混合使用，數字化的視頻(pín) 信号傳輸系統，充分(fēn)利用了現代先進的數字傳輸技術提供了很高的監控圖像質量，并延長了傳輸系統使用的壽命。反向控制信 号數據分(fēn)離(lí)視頻(pín)傳輸，33 台攝像機控制信号是廣播型發送的，所以采用一(yī)個通道傳輸33 路控制信号，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(diàn)視監控系統到達預期效果。
