高速公路数字视频监控系统方案设计

高速公路数字视频监控系统方案设计

王德旭

中铁一局集团电务工程有限公司，陕西西安，７１００５４

【摘要】介绍了编解码视频监控系统的设计思想，对其图像和信号采集系统、图像组播系统、网络系统、虚拟矩阵系统等各分项系统进行了详细的设计叙述，阐述了编解码视频监控系统与其他系统之间的关系，和传统监控系统在多个技术方面进行了对比。指出了传统监控系统的不足和编解码视频监控系统的优势。

【关键词】高速公路编解码视频监控系统组播技术

一、概述

编解码视频监控系统是一种以计算机为中心，以数字视频处理技术为基础，依据图像数据压缩的国际标准（ＭＰＥＧ一１或ＭＰＥＧ４），综合利用图像传感器、计算机网络、自动控制和人工智能等技术的新型监控系统，数字化视频监控系统实现基于ＩＰ的网络视频实时广播和监控、远程遥控摄像、远程录像等强大功能，可以将监控信息直接转变为数字信号，通过计算机网络传输，使其在桌面计算机上显示出视频信息。

二、系统设计思想

高速公路数字监控系统能够向管理者和运营商提供最为即时、直观、全面的路况信息和管理依据，使得管理者能够根据实际情况做出客观及时的决策。因此，数字监控系统应用ＩＰ组播技术传输视频数据、采用数字视频存储系统和与其他系统的整合是系统建设的核心。其设计总体思想为：应用ＩＰ组播技术和应用一体化的综合系统管理软件。

公路监控系统需要监控的内容源众多，并且需要接收监控视频的监控中心分为２—３级，在克服编码、解码、编码等的反复过程中，应用ＩＰ组播技术可满足系一２２一统的需要。此外，ＩＰ组播技术可简化网络结构，节省设备投资，方便升级扩容等。一体化的系统管理软件可对整套监控系统有着宏观的管理优势，使每一个软件模块都成为整套监控系统有机的一部分，体现出一种全新的区域管理理念。

三、系统结构设计

数字监控系统按工作流程分为：前端图像及信号采集系统、图像组播系统、网络系统、虚拟矩阵切换系统、电视墙监控系统、数字存储系统、报警联动系统和ＰＣ软解码系统，各个视频系统的功能全部通过视频传输管理器控制实现。其系统结构图如图１所示。

图１高速公路数字监控系统结构图

　万方数据

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（１）由于使用的设备要少，组播监控系统的架构更加简单，从而使整套系统的稳定性更高，整套系统的投资更少，满足了管理者和运营商对于成本控制的需要和需求。

（２）传统监控在实现多级监控时，都需要用解码器把前端所发送来的数字视频数据解码输出模拟视频后，再利用编码器对此模拟视频进行编码后向上级进行传输，此种方式不仅使用了多余的设备，造成了资金的浪费；而且下级切给上级哪路图像上级才能看到那路图像，造成了在管理上有诸多的鸿沟和盲点；最重要的一点是出现了再编再解的现象发生。与此相比较的是，组播监控系统的编码过程只使用了一次，无论几级监控，各级监控的解码器直接从网络中接收ＩＰ组播信号，避免了再编再解的现象；并且在管理性上有大幅度的提高，可以利用视频控制管理器控制解码器接收前端任意一路视频，而不受下级监控中心的影响。

图２视频信号选择电路图

总之，数字视频监控系统可以在计算机网络上传输图像数据，系统结构简单、不受距离限制，信号不易受干扰，可大幅度提高图像品质和稳定性；可利用计算机网络联网，网络宽带可复用，无须重复布线；数字化存储成为可能，经过压缩的视频数据可存储在磁盘阵列中或保存在光盘中，查询十分简便快捷。

３、网络系统

无论通信链路的网络拓扑结构如何，对于视频传输系统而言都将其视为一个透明的传输链路，前端的一２４一各个编码节点和各个中心都可以作为一个独立的模块接人整个网络当中。采用这种方案对于新建的道路前端节点或各级中心而言都可以无缝的直接接入网络当中，无论对于扩容、扩建、还是升级而言都非常的方便，而且不会对原系统造成任何的影响，不会产生任何额外的浪费。

由于视频传输需要通过主播功能实现，因此通信链路和交换设备需要具备以下功能：信链路必须支持组播功能，交换机必须支持ｉ层组播协议ＰＩＭ—ＳＭ、ＰＩＭ—ＤＭ、ＩＧＭＰＶ２；支持二层组播ＩＧＭＰＳＮＯＯＰＩＮＧ；单个交换机最大支持２５５个组播组。在没有解码器接收信号的时候，编码器信号不在通信链路上传输，交换机直接将信号拦断。

４、虚拟矩阵系统

所谓虚拟矩阵就是不通过实物矩阵而是通过计算机操作控制来实现矩阵功能的软件系统。它不但具备实物矩阵具备的功能而且操作更为简单，功能更加强大，而且更加节省成本，是专门针对ＩＰ链路量身设计的系统。

监控中心要轮流监控视频图像，采用虚拟矩阵系统只需要解码器即可，而且不需要实物矩阵就可实现。具体实现方式如下：

（１）虚拟矩阵软件系统通过修改解码器的接收组播ＩＰ地址可以对前端任意一路图像进行解码观看。每台解码器可以解码输出相同的图像也可以输出不同的图像，然后接入监视墙。

（２）当需要切换图像的时候，不再需要实物矩阵而是直接修改解码器的接收组播ＩＰ地址。可以在解码器前面板进行修改，同时可以在计算机上进行自动和手动的修改。

（３）能够按照用户预先的设定，方便的实现自动或手动轮训功能和可编程切换等功能。

（４）可以充分的节省带宽：当带宽过小的时候传输通道中不必传输２０（０视频流，而只需要传输４０＋视频流即可。该软件系统可以让前端编码器只编码但是不发送，而当虚拟矩阵设定解码器接收哪一路图像的时候再通知前端的那路编码器输出，这样就可以保证哪些图像需要被观看，哪些图像才会在链路中传输。

ＭＳＴＰ多业务传输平台总带宽为６２２Ｍ，每路视频编码后　万方数据

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