高速公路需求分析报告.doc

高速公路联网视频监控系统

规
划
草
案

杭州海康威视系统技术有限企业
序言
伴随计算机技术、自动化控制技术和光纤通信技术发展，高速公路监控系统技术构造也随之发生变化，由单一计算机集中处理方式代之为多计算机功能分散 计算机网络处理方式，从而使系统可靠性提高，程序编制简朴，易于维护和功能扩展，由于光缆超小型计算机及微电子技术发展，使应用于监控系统中多种设备向智能化方向发展，使此后高速公路监控系统具有更强功能。
一、需求分析
在高速公路系统工程实行当中，有关监控，我们需要常常面对这样某些问题：
1、 高速公路路远地偏，怎样组建安全可靠监控系统？
高速公路都修建在都市与都市之间，空间跨度大，室外环境恶劣，维护成本高。在设计监控系统时候应当选用技术成熟，工作稳定设备。提议采用光端机传播实现模式。在高速公路延长线上，铺设光纤，传播视频和反向控制信号。光纤传播距离远，信号衰减小，价格又廉价，适合于远距离传播。一旦铺设完毕，可常年使用，可有效减少维护成本。在前端采用高速球对来往车辆进行监控，球机内置温控调整系统，可以在更大温度范围内正常工作（无论是模拟还是数字化高速快球，对于环境适应性都非常好）。而在监控中心，模拟前端可以通过接受光端机将视频信号还原出来输入给硬盘录像机、数字前端可以直接存储进存储设备，这套系统均采用成熟可靠设备实现。
2、 收费站位置分散，怎样实现集中监控管理？
作为高速公路末端收费站监控，在设计上和高速公路则截然不一样。它位置相称分散，怎样将这样多分散在各地区收费站集中起来监控是个难题。高速公路专用监控系统设计运用各个收费站网络资源实现分布式网络监控。目前每个收费站均有专线接入，用于公路计费信息管理等。系统设计在每个收费站安装网络一体球或网络视频服务器，直接将网络信号接入即可。在监控中心安装一台综合业务管理系统实现收费站统一集中式监控。
3、 怎样处理新老系统，多种设备兼容问题？
在不少地区已经建设了高速公路监控系统，怎样实现系统扩容，怎样实现与上级系统联网，这些都是我们面对现实问题。高速公路专用监控系统专门针对此类问题推出了综合指挥管理平台，该平台可以兼容多种类型设备，包括硬盘录像机、嵌入式、网络视频服务器、网络一体球、网络矩阵等。对不一样步期产品实现了统一兼容。并且在设计上采用了模块化设计理念，可以平滑兼容多种类型，保护了顾客投资，处理了系统兼容性问题。
4、 怎样处理众多顾客对大量设备管理问题？
在这样一种大型监控系统中，管理机构和管理人员众多，同步监控资源也非常丰富，怎样让每一种顾客都可以恰当管理每一种监控设备，对于一套系统正常运行至关重要。高速公路专用监控系统采用了分组概念，将众多顾客提成了顾客组，将众多设备提成了设备组。设备组之间作权限映射管理。包括视频浏览权限、控制权限、这样一种大系统就被分解成了若干个小系统。同步对顾客组和管理权限等等。在设置权限时候采用谁管理谁负责原则，并对同样 具有管理人设置权限级别，这样就可以保证不会出现没人管理或交叉管理问题。
5、 怎样迅速定位事故，做到迅速出警？
高速公路系统中地理位置分布广泛，事故发生具有不确定性。收费站地处都市郊区，抢劫、冲关事件也时有发生，怎样迅速定位事故，迅速出警，保护人民生命财产 安全关系到千家万户利益。系统中设计了电子地图双屏显示功能，同步显示现场实时视频和电子地图画面，并可以在地图上用不一样颜色辨别出目前设备状 态。当有报警时候，可以自动地将报警点所在视频切换到主显示区。主机收到报警信号后，可以用不一样语音提醒目前报警状态。
二、处理之道
高速公路视频监控系统一般分为收费监控和道路监控两部分。
收费监控系统重要是对收费站车道、收费广场、收费亭收费状况，对收费车道通过车辆类型、收费员操作过程以及收费过程中突发事件和特殊事件进行观测和记录，实行有效监督。
道路监控系统重要是对高速公路干线、互通立交、隧道等高速公路重点路 段进行监视，掌握高速公路交通状况，及时发现交通阻塞路段、违章车辆，及时予以引导，保证高速公路安全畅通，目前高速公路中对视频信号监控和管理自下而上可分为如下几层：
（1）监控站：一条高速公路一般设置几种路段监控分中心，分别对某一路段进行监控和管理。各收费站图像根据路段监控分中心规定选择几路上传，路段监控分中心对路段中各收费站上传图像进行统一监控和管理。
（2）监控中心：多条高速公路统一管理一般根据地区划分为若干个片区来进行。一种片区对某一区域内相临或相连几条高速公路进行统一监控和管理。这几 条高速公路监控分中心根据片区监控中心规定上传图像，片区监控中心对各路段监控分中心上传图像进行统一监控和管理。
（3）总监控中心：各省高速公路管理局需要对省内所有高速公路进行统一监控、管理和调度。各片区监控中心将自己所辖区域内视频信号选择上传到省中心， 由省中心统一监控和管理。省中心、监控中心、监控分中心之间采用联网分级控制。控制信号采用逐层转发形式转发到需要控制设备。

三、网络拓扑

监控站以信息采集、传播、和事件、事故现场处置为重要职能，设备配置以信息采集、传播、存储设备为主；
分控中心以监控信息搜集、监视、分析、传播和事件、事故现场处理为重要职能，设备配置以信息搜集、监视、分析、传播、存储设备为主；
总控中心以监控信息搜集、监视、分析和事件、事故处理协调以及全路网收费、交通、安全管理为重要职能，设备配置以信息搜集、监视（或检测）、分析、处理、公布、传播、存储设备为主。
这样设计使得收费监控和路段监控设计愈加符合业务自身需求，高速公路内部有关部门之间职能划分也愈加清晰，防止了联网监控中权限冲突问题，细分了监控职能，设备配置愈加合理，防止了反复投资。

四、系统设计
    在高速公路监控系统构成上，无论是道路监控系统、还是收费监控系统，基本上可划分为前端采集系统、传播链路系统、软件平台系统三大部分。
   前端采集系统可以划分为监控系统用道路沿线摄像机、隧道洞口摄像机、隧道洞内摄像机和收费系统用收费亭摄像机、收费车道摄像机、收费广场摄像机。根据前端摄像机性能特点不一样可分为可控式摄像机、固定式摄像机。可控式摄像机包括道路沿线摄像机、隧道洞口摄像机、收费广场摄像机，固定式摄像机包括隧道洞内摄像机、收费亭摄像机，收费车道摄像机。监控室控制设备中基本项包括视频控制矩阵、监视器、硬盘录像机。此外，根据详细使用需求，还可增长投影设备、视频分派器，多画面分割器等。

根据收费站和道路监控所采用传播方式不一样（网络/模拟），也可以分为：网络采集设备和模拟采集设备。

相对而言，道路沿线监控、隧道洞口监控、收费广场监控具有需要监控面积大、角度广，需要具有自动调焦自动光圈、自动调温等功能，鉴于以上某些需要。
隧道洞内监控、收费亭监控，收费车道监控具有视角面积小、光线、亮度相对恒定等特点，因此推荐选择枪式固定摄像机：DS-2CC197P-A超高清晰超宽动态ICR彩色摄像机、DS-2CD812P-IR3/IR1网络摄像机（在有网络接口收费站可选用）
对于网络硬盘录像机，重要考虑是视频压缩辨别率，路面监控和收费站监控对于辨别率规定都比较高，并且，在网络开销上也需要尽量节省，
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传播链路系统：在传播链路介质选择上，重要是以点对点方式进行传播，详细传播介质根据传播距离远近依次选择单模光纤、多模光纤或同轴电缆。在选用光缆后，还需选择与之相匹配光端机。
（1）收费亭摄像机/收费车道摄像机/收费广场摄像机：此类摄像机所招拍摄图因其所需传播距离较近、视频路数有限，因此采用同轴电缆或光纤进行模拟视频传播是性价比较高方案。
（2）道路沿线道路安全监控摄像机：因离道路中心监控室较远，图像传播则应根据详细状况选择对应方案。或是先传到就近监控站，然后与监控站有关图像统一上传到分中心监控室。
（3）收费站/隧道监控：对收费站/隧道监控图像需要集中监视、管理，即所有图像都需要上传到分控中心监控室，则每路视频只经一次调制解调多节点模拟视频传播方案是经济可靠方案。

软件平台系统：软件平台系统作为整个监控系统关键，肩负着整个系统多种设备兼容、大量设备管理、迅速定位事故，迅速出警等多种功能，怎样可以迅速、有效、精确地实现高速监控系统中多种需求，以及与其他高速系统无缝融合。
软件平台基于C/S架构设计，统一对监控资源进行调度，管理。可管理众多设备，并可根据系统规定，将功能服务器和前端设备灵活组网，实现中心集中管理，多级分布式控制。
系统可划分为管理中心与监控中心分工协作，实现分布式和多级别管理控制。该软件平台系统支持分布式组网，可组建多种监控中心，监控中心之间可按树形构造进行分级授权，最高级别监控中心可以管理各个分监控中心，上级监控中心可以按权限实时监看下级监控中心管理监控点。管理中心对全网设备实既有效集中管理，包括各监控中心服务模块、控制中心顾客、前端设备（硬盘录像机、视频编码器）。

总体构造图
1、管理功能简介
管理中心是系统关键，负责系统集中权限管理，维护控制中心以及对应可管理前端设备内容，维护系统提供多种服务器。提供对前端设备巡检，以及对存储服务器定期校时。
监控中心是顾客与监控系统进行交互界面，以通道为基础进行管理，可设置序列，组，组序列方式进行灵活预览。
存储服务器：可通过监控中心远程设置录像计划进行远程录像，并支持远程回放服务器里录像数据。
电视墙服务器：配合监控中心，可实现预览上墙和回放上墙，可将任意摄像机图像切换到任意监视器上显示，最高可支持D1辨别率解码输出。
流媒体服务器：数据转发，减少设备网络端压力。
各服务器功能不进入树状排序，以平级方式显示于服务列表，总控中心可根据系统中各分控中心需要，以授权方式将系统中服务器资源提供应特定分控制中心，各分控中心可自行选择与否启用服务。
通过监控系统中服务器和监控中心以及管理中心协同工作，系统可实现录像文献集中存储和管理，电视墙上墙显示，日志管理、报警联动处理、顾客级别管理控制和设备管理功能。
根据监控系统详细规定，可在总布署一种管理中心和一种总控制中心，在分别布署一种分控制中心。各分控制中心在其区域内设置一种管理员权限顾客，独立管辖其区域内所有设备，但无法查看其他平级区域和上级区域设备。总控中心拥有最高控制权限，可调看任何分控中心任意一路画面，并可实现预览、远程回放、云台/球机控制等功能。
2、管理功能实现
远程配置：调用客户端抽象层接口配置设备所有参数（包括网络、通道、串口、报警、顾客等）。
设备管理：编码设备通道添加、删除及配置管理，包括多种组合配置（组画面分割、组中通道添加等等）。完毕对前端设备实时巡检，及时发现设备异常状态；控制中心与各功能服务器间保持心跳连接，保障整个系统有效、正常运行。
获取码流：重要有两种模式，可通过直连设备获取，也可以通过流媒体服务器获取转发数据流。
参数控制：设置预览视频参数（亮度、对比度等）以及控制预览画面前端云台（包括聚焦等）。
解码：包括预览模块软解码和硬解码两种模式，其中硬解码上电视墙调用电视墙抽象层封装接口控制前端电视墙服务器。
录像：应用实现管理所有通道录像计划，调用集中存储中间件提供接口给存储服务器发命令控制集中存储服务器以及硬盘录像机录像。。
报警：在启动监听被动接受前端服务器上传所有报警信息，并且在这个模块中将所有报警信息做脉冲过滤处理。
消息联动：对过滤过报警信息建立联动关系并且触发所有有关联动动作启动。
网络传播：向上级发送报警、操作信息，并且上传该设备运行状况。
日志管理：记录、查询设备所有操作和报警日志。
电子地图：可添加多级电子地图，支持电子地图双屏，可根据过滤后报警信息做对应联动。通过电子地图和报警点图像弹出，做出迅速、精确地应急行动。
服务器提议配置（工业级PC机or服务器）：
1、管理服务器：CPU主频1.5G以上、内存512M以上、可用硬盘20G以上，操作系统Win2K/XP；
提议控制中心在3级如下，同步可管理前端数量200台，平均路以上摄像机；
2、流媒体服务器：CPU主频2.8G以上、内存512M以上、千兆网卡，操作系统Win2K/XP；
2Mbps：110路（±5），1.5Mbps：150路（±5），512kbps：240路（±10）；
3、电视墙服务器：CPU主频1.5G以上、内存512M以上、操作系统Win2K/XP；最大支持64路CIF或32路D1；
4、控制中心客户端：CPU主频P4 3.0G以上、内存1G以上、独立显卡128M以上，操作系统Win2K/XP；

五、 系统特点
1) 先进性
监控系统关键设备—视频压缩设备采用最先进H.264视频压缩原则。系统采用先进光纤传播技术和网络传播技术，采用产品和使用连接方案都具有先进性。
2) 稳定性
系统采用工业级嵌入式设备，产品自身具有稳定性，并且系统架构具有丰富实际应用经验。
与病毒绝缘硬盘录像机软件系统，保证整个联网监控系统稳定运行。
3) 安全性
在高速公路监控系统内网中传播监控数据，并且任何访问顾客都是通过授权、验证。
多级顾客权限设置，管理权限集中在少数监控管理人员手中，保证硬盘录像机等设备参数不会被随意或恶意修改。
录像资料和日志信息不可被删除、篡改。
4) 扩展性
伴随监控密度加大，只需在对应监控点添加摄像机和硬盘录像机便可接入到监控系统中，监控网络IP资源富余，监控中心只需分派一种空闲IP，便可接入既有联网监控系统。

六、 整体目
1、实时监视高速公路运行状况，搜集处理多种交通信息并及时上报；
2、为道路使用者提供道路交通信息和事故施救服务等；
3、在恶劣气候条件紧急处理下，及时采用交通管制措施，保证车辆安全通行；
4、及时发现多种也许影响高速公路行车安全隐患，采用合适管制措施合理引导交通流量到周围替代道路上；
5、减少交通事故发生率和人员伤亡率，提高高速公路安全性能，防止二次事故发生。