文/周晓军

一、行业背景

随着全球人口高速增长和流动，高速公路成为人们出行的重要途径之一，在人员和物资的跨区域流动中承当日益重要的作用。高速公路监控系统作为高速公路实现安全、高效、节能及环保运行的重要手段，主要负责数据、视频、路况的信息采集、处理和存储，提供交通信息资源。为高速公路快速、安全、舒适、高效提供了保障。

高速公路监控系统的作用是对高速公路网实现实时监控和交通控制。在现有的道路和环境条件下，通过对采集的信息进行实时分析、处理和预测，采取有效的交通控制手段，预防可能发生的交通事件、事故和阻塞；当出现突发性交通事故或道路环境变化而导致交通阻塞时，通过系统及时发现并采取有效措施进行缓解和排除，以防止对路网交通产生更大的影响，进而提高路网运行的利用效率和安全性。

大华股份凭借在安防领域的技术实力，可以为高速公路行业提供一套通用、先进、安全可靠、完善的高速公路监控方案，为高速公路视频监控建设提供参考。

二、需求分析

高清化需求

我国高速公路从80年代初开始建设，到日前已经建设了建成了近10万公里。视频监控系统在过往的建设中一直以模拟监控方式为主，该模式的最大的特点是系统成熟和稳定，随着高速公路信息化建设的不断投入，各省市高速公路运营管理模式已经发生了很大的变化，要求视频监控系统走向联网和资源共享，实现图像资源的统一调度。在面对大规模、多级别远距离联网、高清晰度要求等问题时，传统模式已经无法满足要求，传统模拟视频监控系统将向具有高度集成能力、能融合各种功能、传输交换各种业务、能方便地进行多级联网的统一的全数字的系统平台转换。 

长距离可靠传输的需求

高速公路的建设里程比较长，环境恶劣，维护成本高。这些都对系统的传输距离和可靠性有着极高的要求。以前高速公路视频监控系统绝大部分都是采用数字光端机+模拟视频矩阵+DVR的方式来实现，随着高速公路全程监控和联网监控的发展，上述组网监控方式已经无法充分发挥交通监控联网统一调度的功能，更无法满足大规模网络监控的要求。

如何进行有效监控的需求

高速公路连接城域的快速通道，穿越的地形也是非常复杂，环境存在着多样性。雾霾、雨雪天气都会严重的影响前端摄像机的监控效果，那如何通过先进的技术手段对高速公路进行24小时全天候的监控，是目前高速监控中面临的严峻问题。

快速定位事故、事件及进行处理的需求

随着国民经济的发展，城市汽车保有量也在迅速增加，选择高速出行人员也越来越多，相应的交通事故量也在逐步增加，特别是节假日时期，交通事故量频频发生，那如何及时发现事故，快速处理或进行流量疏导，解决交通事故引起的交通堵塞，是高速公路管理方比较关注的问题。

设备管理的需求

一条高速公路里程都基本在百公里以上，在收费站、隧道、外场分布着众多的前端摄像机对各个场所进行监控，一般一条高速公路设置的摄像机会在300-600个左右，众多的图画如果通过人式的方式进行查看来发现摄像机是否存在问题，对于值班人员来说存在着巨大的工作压力，那是否有更好的技术手段来代替人式对各设备进行有效管理，也是目前高速公路管理方急需解决的问题。

三、解决方案构建

系统架构

针对高速公路行业目前存在着的问题，大华股份推出了基于全高清的高速公路解决方案，基于全IP架构，前端的高清摄像机通过冗余的光纤自愈环网传输到管理站，再通过光环网接入到区域分控中心，各区域分控中心通过SDH/MSTP网络再上传到省高管局监控中心。

业务应用

高速公路的监控系统按业务可分为收费站监控系统、隧道监控系统、外场监控系统及监控中心系统。

收费站监控系统

收费站监控系统由车道高清卡口摄像机、收费亭高清半球摄像机、收费站出入口广场摄像机、收费亭脚踏报警器和收费亭对讲设备组成。车道摄像机和收费亭摄像机接入收费亭交换机，各收费亭交换机和广场球机通过光纤组成光纤自愈环网，接入到收费管理站的视频综合平台，完成整个系统的组网，该组网方式可有效的解决高速公路图像数据长距离可靠传输的要求。

收费管理站作为重要的图像数据汇聚点，需要采用高可靠性的设备。在本系统中收费管理站将采用大华采用ATCA电信运营级设计的设备综合管理平台M60作为核心设备，并配置管理平台DH-DSS7100、DH-NVR6000、客户端及拼接大屏来组成收费管理站监控系统，实现对汇聚过来的各收费站图像进行集中控制、报警联动、远程对讲、上墙显示等应用。

隧道监控系统

隧道视频监视设施主要包括带云台彩色摄像机、固定摄像机、车辆检测器等。

各隧道摄像机通过网络接入就近的光交换机，各隧道光交换机组成光纤自愈网接入到隧道管理站部署的NVR存储设备，并部署平台进行管理，通过解码器进行上墙显示。

在隧道出入口及隧道内设置摄像机对隧道车辆通行情况进行监视，另设置车检器，对进出隧道的车流量进行流量检测，上传至管理站平台上，对隧道的交通量（分大、小车）、车辆速度、道路占有率进行检测。

外场监控系统

外场监控设备主要包括激光夜视一体机、高清卡口摄像机及信息发布系统。外场设置的摄像机采集到的监控视音频数据直接通过光纤接入到分监控中心，由分监控中心进行统一管理和存储。

在外场设置带有透雾功能的激光夜视一体机对重要互通区、重要路段进行有监视，可以满足昼夜全天候的监控。外场的卡口摄像机，可以对车流量、车速、黄车牌占道、占用应急车道及违法车辆行迹进行记录，以备高速交警取证使用。

中心事件检测设备检测出哪个路段有拥堵、事故发生时，可以将事件信息发送到路段前的LED显示屏上，以提醒行车人员注意或绕道行驶，以此来提高高速公路的服务满意度。

监控中心

监控中心负责各收费站、隧道、外场码流的汇聚、存储和各种业务应用。中心监控由网络键盘、IPSAN存储设备、转码服务器、视频综合平台设备、大屏、综合管理平台服务器、设备接入网关、运维服务器、交通检测服务器等设备组成，对外提供综合服务，以达到集中监控和集中管理的目的。

综合管理平台是整个监控中心的核心系统，提供视频转发、存储、查询、上墙显示、回放、告警管理、智能检测、信息发布等全部业务应用，通过该系统监控人员可随时掌握各路段的情况，为道路的正常运行提供必要的信息支持。

管理平台介绍

平台是综合性、专业性的信息整合、业务管理与决策支持平台。整个平台综合运用通讯、计算机、网络、信息处理等技术，实现信息资源管理、设备管理、用户管理、网络管理、安全管理、日志管理等业务功能。

针对高速行业，大华股份推出了高速行业智能监控平台，主要功能有：实时监视、录像回放、电子地图、报警管理、云台控制、语音对讲、视频上墙，本地配置，信息发布，交通事件检测，运维管理以及智能接入等功能。平台的主界面如下：

事件检测功能

对于高速公路重点路段、事故多发路段需要通过智能分析来进行事件检测，快速发现高速公路上的违法事件，保证公路高速的安全运行。因此可以通过事件检测设备来进行事件的检测。

事件视频检测系统，是采用多目标识别与跟踪的高科技技术。即对于视频图像画面中出现的所有车辆（目标）进行锁定、跟踪。同时，对于所有车辆分别进行矢量轨迹描述。通过对矢量轨迹的分析，即可得出机动车（目标）的运动状态，同时也就得出了路面的状态数据。如：是否有异常停车、车辆的运动速度、是否有车辆逆向行驶，是否有人横穿马路、丢弃物、平均车速、车流量、车间距、车道占有率等。

违停检测

逆行检测

行人异常行为检测

交通事故及遗留物报警

占用应急车道报警

视频车流量统计功能

智能运维功能

智能运维管理系统作为安防监控系统的运维解决方案，为客户提供运营监控、故障定位、扩容等功能。智能运维管理系统通过管理系统内的视频设备（数字硬盘录像机、网络摄像机、网络硬盘录像机、网络视频服务器等）、DSS服务（CMS、DMS、MTS、SS等）和网络设备（路由器、交换机），提供运行信息的收集统计、设备录像巡检等功能。

通过运维管理平台可对系统内的多种设备进行管理，实现设备状态、设备报警、统计分析及报表的功能。

四、解决方案特性

大华高速公路解决方案是针对高速行业特点而量身定制的整体解决方案，满足了高速公路机管理单位对高速公路的管理要求，及提升了整个高速公路的服务能力。

一、高清化应用

全系统采用高清摄像机对高速公路进行全面监控，解决高速长期使用模拟摄像机，造成的看不清的问题，为后续的智能化应用打下了坚实的基础。

二、可靠的传输系统

创新性的将光环网技术溶入到了摄像机、编码器、视频综合平台上，可以通过监控设备快速方便的组成可靠的光纤自愈环网，保证图像数据长距离传输的可靠性，同时也降低了建设成本，提高了施工的便利。

三、满足高速的全天候监控需求

在外场使用了带电子透雾、宽动态功能的激光夜视一体机，夜视距离可达500米（1000米可选），满足高速公路外场全天候监控的需求。

四、智能化的应用

通过对视频图像的处理分析，在图像的覆盖范围内，能够进行交通参数的检测及各种交通事件、事故的自动检测，包括车辆事故、车辆停驶、交通拥堵、车辆慢行、车辆抛洒物等；可以快速发现高速公路的事故，及时处理，保证高速公路的通畅。

五、完善的设备管理能力

作为安防监控系统的运维解决方案，为客户提供运营监控、故障定位、扩容等功能。智能运维管理系统通过管理系统内的视频设备（数字硬盘录像机、网络摄像机、网络硬盘录像机、网络视频服务器等）、DSS服务（CMS、DMS、MTS、SS等）和网络设备（路由器、交换机），提供运行信息的收集统计、设备录像巡检等功能。可以快速发现系统存在的问题，并及时解决，保证系统的稳定运行。

六、存储系统的高可靠性

视频存储采用视频直存技术，由前端设备直接存储到视频存储设备中，视频流不通过中间服务器，减少了中间节点故障。

并采用如下技术实现设备间的冗余，任何一个网络实体发生故障时，都能有另外一个对等的实体接替工作，使系统能够继续提供服务。

N+M备份

大华股份视频存储设备集群冗余备份功能简称为N+M功能（N工作机数、M为备用机数），实现了工作机备用机设备之间的录像冗余。

工作的视频直存设备（EVS）与备份EVS的中心调度服务（DCS）连接，平常连接到一个DCS上。当有工作EVS出现宕机时，备份EVS会自动替换该工作EVS，自动进行前端设备录像接管。同时，剩余的EVS会自动注册到另外一台备份EVS上的DCS。工作机器故障排除正常工作后，备用机器自动回传宕机期间的录像到工作机器，最大程度保证了用户录像数据的完整性。并且不同的工作EVS和备份EVS可以放置在不同的地域，以实现异地容灾备份。

断点续传

视频断点续传是一项针对摄像机网络容错的功能。前端设备配有小容量的前端存储，如SD卡。当网络出现故障时，视频录像可临时存储到前端存储；待网络恢复，能够将暂存在前端存储中的监控录像同步补录进后端存储系统中，并支持断点续传。以便保证录像的连贯性。

配合视频运维平台，实现摄像机断线报警。及时安排维修人员进行网络恢复，保证录像无丢失。