光端機在高速公路視頻監控系統應用

一、高速公路視頻監控的需求

　　隨著(zhù)社會(huì )的發(fā)展和科技的進(jìn)步，和我國經(jīng)濟對交通的快速需求，高速公路的建設也以前所未有的速度發(fā)展。截至去年，高速公路總里程已經(jīng)位居世界第二。伴隨著(zhù)高速公路的建設，高速公路運營(yíng)管理成為亟待解決的問(wèn)題。由于運營(yíng)管理者需要對高速公路運營(yíng)路況實(shí)時(shí)、全面地了解和掌控，所以高速公路全程視頻監 控系統也隨之應運而生。

　　高速公路視頻監控系統一般分為收費監控和道路監控兩部分。收費監控系統主要是對收費站的車(chē)道、收費廣場(chǎng)、收費亭的收費情況，對收費車(chē)道通過(guò)的車(chē)輛類(lèi)型、收費員的操作過(guò)程以及收費過(guò)程中的突發(fā)事件和特殊事件進(jìn)行觀(guān)察和記錄，實(shí)施有效的監督。道路監控系統主要是對高速公路干線(xiàn)、互通立交、隧道等高速公路重點(diǎn)路段 進(jìn)行監視，掌握高速公路交通狀況，及時(shí)發(fā)現交通阻塞路段、違章車(chē)輛，及時(shí)給予引導，保證高速公路的安全通暢。

　　二、高速公路對傳輸方式的選擇和要求

　　1、高速公路監控系統傳輸的特點(diǎn)

　　根據高速公路監控系統的視頻監控分為收費監控和道路監控兩部分，在收費監控信號傳輸中，由于車(chē)道和收費管理處的距離比較近，一般在幾百米到一公 里之間，收費監控常常需要傳輸較多路數的實(shí)時(shí)圖像，通常伴隨的多路音頻，數據，對講和以太網(wǎng)等，業(yè)務(wù)功能豐富，數量多是收費監控的基本特點(diǎn);道路監控方面 由于高速公路監控傳輸的距離比較遠，對圖像實(shí)時(shí)要求高，視頻路數數量大，道路上的傳輸結構復雜，環(huán)境惡劣是道路監控的基本特點(diǎn)。

　　根據以上的這些特點(diǎn)，我們建議在高速公路監控系統中使用傳輸頻帶寬，通信容量大;傳輸距離遠;不受電磁干擾;線(xiàn)徑細、重量輕成本低;且易于布線(xiàn) 等優(yōu)點(diǎn)的光纖+非壓縮視頻光端機+同軸電纜的方式來(lái)傳輸。收費監控常常需要傳輸較多路數高質(zhì)量的實(shí)時(shí)圖像，通常伴隨的多路音頻，數據，對講和以太網(wǎng)等，因 而建議選擇傳輸頻帶寬、通信容量大，不易受電磁干擾布線(xiàn)方便的光纖光纜加非壓縮視頻光端機的方式進(jìn)行傳輸。

　　2、應盡量采用單模光纖而非多模光纖

　　然而在我們在選擇了光纖的傳輸方式后，還應該注意盡量采用單模光纖而非多模光纖了，在以往的標準和使用習慣中，我們常常選這傳輸距離在2km以 內的，選擇多模光纖，超過(guò)2km選用單模光纖。原因是在我們在用光纖通信的早些年里，由于光纖制造工藝和光器件方面的缺陷如：1、由于單模光纖的制造工藝 復雜而造成成本很高;2、由于我們常用的光接收器件在傳輸距離較近的環(huán)境中使用時(shí)容易出現接收功率飽和的現象，造成在使用中的設備應用場(chǎng)合的兼容性差等問(wèn) 題。而如今這些技術(shù)上的問(wèn)題已經(jīng)再已不是問(wèn)題了，單模光纖的價(jià)格已經(jīng)和多模光纖的價(jià)格已經(jīng)差不多，光器件的動(dòng)態(tài)范圍也已經(jīng)可以從0到最大傳輸距離無(wú)需調節 便可穩定使用，且單模光纖的傳輸速率高，沒(méi)由摸間干擾，也沒(méi)有反射等缺陷，我們可在全程采用單模光纖傳輸。(實(shí)際現在大部分多模光端機已經(jīng)均采用了單模器 件的技術(shù)，因此在新敷設光纖時(shí)建議淘汰多模光纖的做法)。

　　3、視頻傳輸光端機的選擇

　　在這里，我們一樣要考慮到高速公路監控系統傳輸的特點(diǎn)來(lái)考慮選擇什么樣的光端機進(jìn)行傳輸。

　　3.1收費監控光端機的選擇

　　收費監控系統主要是對收費站的車(chē)道、收費廣場(chǎng)、收費亭的收費情況，它的圖像需傳到收費管理處，距離近圖像多，業(yè)務(wù)豐富是它的顯著(zhù)特點(diǎn)，因此我們一般選擇點(diǎn)對點(diǎn)傳輸的多路數字視頻光端機。

　　3.2、外場(chǎng)道路監控光端機的選擇

　　外場(chǎng)道路監比收費站更復雜，需要對互通立以及重點(diǎn)路段設置監控點(diǎn) ,在高速公路路段上每隔2Km左右設置一個(gè)監控點(diǎn),有隧道的高速公路還需在隧道內每個(gè)方向每隔150m左右設置一個(gè)監控點(diǎn)，攝像機控制信號，外場(chǎng)需要通信的信號更是甚多，圖像信號、云臺控制、有蓄電池監 視儀、可變情報標志或情報板、信息誘導屏或信息發(fā)布屏、車(chē)輛檢測器、能見(jiàn)度檢測器、氣象檢測器、監控點(diǎn)設備機箱防盜門(mén)磁開(kāi)關(guān)等豐富的信號需要傳輸，在一條 幾十公里到上百公里的高速公路上需要傳輸上百路圖像和云臺控制信號，還需要大量的其它信號需要傳輸，點(diǎn)對點(diǎn)傳輸的方式在這里將受到距離遠和監控點(diǎn)分散等條 件的限制，我們可以選擇將圖像通過(guò)點(diǎn)對點(diǎn)的圖像光端機傳到就近的收費站，再在收費站通過(guò)大路數點(diǎn)對點(diǎn)光端機傳到高速公路管理中心。另外我們還可以通過(guò)更先 進(jìn)技術(shù)的級聯(lián)型(或稱(chēng)節點(diǎn)式)光端機，將路段上各點(diǎn)圖像分別集中，然后按照匯聚點(diǎn)的先后順序依次將所有視頻串行傳輸到監控中心，這樣，每條串行通道僅需占 用1芯光纖，而每條光纖鏈路分別可設置10~16個(gè)匯聚節點(diǎn)，每?jì)蓚€(gè)匯聚節點(diǎn)之間的距離可達幾十公里，也可解決因點(diǎn)對點(diǎn)大路數視頻光端機不能傳輸上百公里 甚至幾百公里的傳輸，因為每條光纖鏈路上可接入10~16個(gè)圖像和若干數據的接入，一條上百路圖像的的高速公路也只需幾芯光纖即可把所有圖像都傳回管理中 心了，大大節省了光纖的資源。

　　3.4對光端機性能方面的選擇

　　目前市場(chǎng)上多路數字視頻光端機，涉及的技術(shù)指標種類(lèi)繁多，大部分工程商和用戶(hù)也缺乏相應的手段而無(wú)法判斷技術(shù)指標的合理性與真實(shí)性，因此在選擇 產(chǎn)品時(shí)容易迷失方向。然而在高速公路監控系統中，由于環(huán)境調節更惡劣，傳輸距離遠，對圖像的要求更高，且必須達到國家所要求的較高的系統傳輸傳輸要求，我 們在這里描述了幾項在工程中比較關(guān)鍵且容易驗證的技術(shù)指標，并著(zhù)重從可靠性和實(shí)用性方面，分析了在安防監控工程中怎樣選擇數字視頻光端機。

　　3.4.1技術(shù)指標考慮

　　多路數字視頻光端機可具備多種功能，每一類(lèi)功能都有相應的技術(shù)指標要求，如視頻指標、音頻指標、異步數據指標、以太網(wǎng)指標等等。具體的技術(shù)指標 可以要求廠(chǎng)商提供第三方的測試證明，有條件的工程商應該在選購設備前按照廠(chǎng)商提供的指標進(jìn)行復測，以檢驗設備的實(shí)際技術(shù)指標和廠(chǎng)商的誠信度。這里著(zhù)重從工 程的角度簡(jiǎn)單說(shuō)明以下兩項視頻指標。

　　a、 視頻帶寬足夠

　　視頻帶寬是一個(gè)老生常談的問(wèn)題。視頻帶寬不足，監視畫(huà)面細節部分就不夠清晰，水平分辨率就低，嚴重的甚至出現了色彩失真或丟失。正是由于視頻帶 寬對圖像質(zhì)量的重要性，有些不法廠(chǎng)商故意夸大產(chǎn)品的視頻帶寬欺騙客戶(hù)。某廠(chǎng)商生產(chǎn)的多路數字視頻光端機宣稱(chēng)其視頻帶寬為8M,可其對外公布的視頻采樣頻率 是12.5M.按照奈奎斯特采樣定律，要真實(shí)地還原信號，其采樣頻率至少應該是信號頻率的兩倍。如此算來(lái)，這家廠(chǎng)商的光端機其理論視頻帶寬無(wú)論如何也不可 能超過(guò)6.25M.顯然，這是一個(gè)夸大性能欺騙客戶(hù)的謊言，這樣沒(méi)有商業(yè)信譽(yù)的廠(chǎng)商不應放在考慮選購范圍之列。但并不是所有的客戶(hù)都能夠準確識別廠(chǎng)商的謊 言，對于一般的工程商和用戶(hù)通過(guò)觀(guān)察圖像的細節，可以粗略判斷設備的視頻帶寬。

　　b、APL 范圍足夠寬

　　APL,即圖像平均電平，許多工程商不太注意或不太熟悉這個(gè)指標。但是，如果說(shuō)到有些工程中遇到的這么一個(gè)問(wèn)題：視頻信號經(jīng)過(guò)光端機傳輸，當畫(huà) 面中有大面積的白色時(shí)(如攝像機被強光照射時(shí))監視器上的畫(huà)面就會(huì )水平抖動(dòng)，那么工程人員一定不陌生。這就是因為有些廠(chǎng)商生產(chǎn)的視頻光端機的APL范圍太窄，當圖像信號中有大面積白色時(shí)，每行圖像信號中的直流分量增大，APL將會(huì )升高，從而造成行同步信號幅度減小或丟失，監視器無(wú)法檢測到行同步而發(fā)生畫(huà)面抖動(dòng)。

　　3.4.2 可靠性考慮

　　作為安防監控工程，設備的可靠性應該是第一考慮要素。而設備的可靠性是設備廠(chǎng)商在產(chǎn)品設計時(shí)就必需考慮的，但是，有些廠(chǎng)商可能會(huì )因為某些原因而不愿做或不知道怎么做這方面的工作。這里著(zhù)重從工程的角度簡(jiǎn)單地討論以下問(wèn)題。

　　a、供電方便，電源范圍寬

　　供電是保證數字視頻光端機可靠性的首要考慮要素，供電不能保證可靠、合理，談數字視頻光端機的可靠性就成了水中撈月。采用220VAC供電的視頻光端機取電比較方便，可靠性也較高，工程中應視情況盡量選擇220VAC 供電的光端機。然而在外場(chǎng)設備中有時(shí)220VAC供電會(huì )很不方便，就會(huì )用到24VDC供電的太陽(yáng)能供電，在太陽(yáng)能供電是就需要考慮光端機的供電電源的靈活性和功耗是不是夠低了。

　　3.4.3溫度、濕度適應性強

　　在有的安防監控工程中，光端機的工作條件比較惡劣，溫度變化范圍寬，空氣濕度大，有的野外監控點(diǎn)偶爾還會(huì )停電。這都要求多路數字視頻光端機在溫度范圍和允許的濕度方面有更多地考慮，以保證其能在惡劣環(huán)境下穩定工作，適應安防監控需要。