远程视频监控上传技术在高速公路运营及建设路段中的应用

【摘要】“远程视频监控上传技术在高速公路运营及建设中的应用”项目是依托河南省交通运输厅收费还贷高速公路管理中心下属的洛阳管理处、三门峡管理处、三淅项目部等新建、在建单位，所管理的高速公路运营路段、在建路段的视频监控图像对整条高速公路进行全方位、多功能的监视和控制，以便管理者能对高速公路运营路段、在建路段实时地、全面地了解和掌控信息。

【关键词】远程视频监控；高速公路运营建设；信息系统

高速公路具有车流量大、车流速度快等特点，在建路段通行不便、空间跨度大、施工过程监控费用高，高速公路视频监控系统是保障高速公路被有效管理和维护的可靠手段，因此要求监控系统能对整条高速公路进行全方位、多功能的监视和控制，以便运营管理者能对高速公路运营路段、在建路段实时地、全面地了解和掌控信息等。

1.项目背景

根据河南省交通运输厅收费还贷高速公路管理中心（以下简称还贷中心）远程查看各管理处视频监控图像的要求，从各管理处监控中心上传四路视频信号。洛阳管理处和三门峡管理处两个管理处的监控分中心为新建，每个监控分中心独立，可以查看控制所辖路段的道路视频图像以及收费站图像。监控分中心采用视频光平台为主要设备，兼有光传输，视频切换，视频编码，视频输出等多种功能于一体，具有较高的集中性。而三淅项目部则采用了数字视频服务器将各个施工场地以及作业面监控视频通过外网传输至项目部统一管理。

2.项目结构分析

2.1 洛阳管理处设备现状

洛阳管理处管辖两个路段，道路与收费站视频图像汇集于监控分中心。通过中威电子的光平台进行视频传输。分中心通过光平台进行视频管理，可以进行视频控制与上墙。光平台预留四路输出，用于上传省还贷中心。

2.2 三门峡管理处设备现状

三门峡管理处管理三淅高速，监控分中心建于灵宝东收费站院内。道路与收费站视频图像通过光平台进行视频传输至监控分中心。通过光平台进行视频控制与上墙。

2.3 三淅项目部设备现状

三淅项目部由于施工场地条件所限，前端视频图像通过电信公网进行传输，在项目部监控中心用视频综合平台进行统一管理。视频通过本地解码器进行转换后上电视墙，通过本地视频矩阵进行控制与切换视频。

其中三淅项目部前端摄像机数据传输采用电信公网传输，所有视频汇集于项目部中心矩阵。在向还贷中心上传视频时采用矩阵四路输出到还贷中心视频服务器然后通过移动专网（内网）上传至还贷中心。这样即保证数据的安全性，在上传之前的网络上加装防火墙，以硬隔离的方式有效防止网络攻击。这样就可以无缝与还贷中心原有视频系统对接。其中由于前端网络的带宽限制，在正常使用时可能会出现停顿，卡等现象。

根据以上设备现状，结合省还贷中心远程视频监控现有设备，制定以下项目结构。在二个管理处和一个项目部分别增加前端控制计算机通过软件来控制视频。此控制软件要重新根据不同的集成设备进行定制开发，二个管理处和一个项目部的设备都不同，调试工作量较大。通过增加视频服务器进行图像上传，可同时上传四路。其中洛阳管理处外场和收费站全部有592路视频图像，三门峡管理处目前有290路视频图像，三淅项目部也有200多路图像。

3.技术方案

3.1 系统构成

还贷中心远程视频监控系统由客户端、中心服务平台、分中心端、视频传输网络等系统构成。根据设备现状，其中洛阳和三门峡两个分中心各装一套视频服务器，交换机，控制计算机，控制软件。通过两个分中心的光平台输出取得四路视频信号，同时通过控制软件进行视频切换与控制操作。其中视频控制软件根据光平台的不同型号重新开发。三淅项目部视频图像也可以通过解码器输出进入还贷中心视频服务器，控制信号可以控制本地视频矩阵。由于三淅项目部前端图像是通过外网传输，在传输过程中受网络带宽的影响，图像质量有所损失。

3.1.1 客户端

客戶端还是在原有“还贷中心远程视频监控”软件的基础之上进行整合升级处理。各用户利用现有计算机可对新加管理处以及项目部的视频图像进行实时调看、控制、历史图像查看，加强了对高速公路全线运行状况的监视和管理。

3.1.2 中心系统

中心服务平台由视频管理服务器、流媒体服务器、以太网交换机、设备机柜等硬件设备及平台软件组成，是整个系统的控制管理中心，它负责所有系统设备，如前端视频服务器、管理员控制台、远程用户、逻辑连接、工作状态监视管理并负责响应相关设备的命令请求，发出控制指令到指定设备动作等。

流媒体服务器：提供视频转发功能。

管理服务器：提供视频管理、用户权限管理、视频切换等管理功能与服务。

与省中心连接：利用专用虚拟网络实现与省中心连接并提供服务。为省中心提供视频不再处理，也就是省中心查看视频时直接从本中心流媒体服务器获取

与分中心联接：利用专用虚拟网络实现与分中心连接。

3.1.3 分中心端

分中心端由视频服务器、控制数据转发计算机、交换机、串口服务器、等设备组成，是远程视频监控系统的核心部分，负责将分中心上传的模拟视频图像转化为数字信号通过视频传输网络传送到中心服务平台，并能接收上级部门下发的视频切换、摄像机云台镜头控制指令。

连接中心：利用专用网络实现与中心连接。

视频服务器：从矩阵获取视频后上传流媒体服务器。

控制计算机：接收中心指令后进行视频切换与摄像机控制。

控制软件：根据设备进行软件控制的软件。

3.1.4 历史视频

历史视频通过还贷中心服务器端进行录像，服务器端支持前端四路视频的实时录像，可以随时调取。

3.1.5 视频传输网络（由电信运营商提供）

视频传输网络采用租赁通信运营商加密专线的方式，通过加密专线技术实现路段分中心与管理中心（接入电路帶宽30M以上）间的通信。视频传输网络需要具有如下功能：

点到点方式，两端采用100M网络接口，与外部网络完全隔绝；

网络传输连续、稳定、正确，网络延时小；

网络速率稳定，上下行可以达到同样的速率；

网络保障及时，具有网络自愈功能；

满足4路高清视频、1路语音、数字信息的混合传输需求；

网络安全：具有私密网络的特点，或使用数据加密码传输，逻辑上与外部网络完全隔离；

网络系统对应用完全透明。

3.2 系统功能

洛阳管理处，三门峡管理处以及三淅项目部视频上传以后，在还贷中心端还是利用原有的远程视频监控进行视频查看，系统主要有如下功能：

3.2.1 视频图像预览功能

系统的任意一个节点都可查看所有授权的前端的图像信息，能将不同的前端画面进行自由组合，且可设置视频自动巡视功能，可设置预览的间隔时间。自由设置巡视图像。

3.2.2 实时视频图像控制功能

可对视频图像进行实时播放。

具有完善的视频图像切换功能。

具有完善的云台镜头控制功能，能控制相应的云台转动以及镜头的变倍、光圈和聚焦。

可进行图像显示方式进行顺序切换和分组切换设置。

可对图像进行放大、缩小操作。

可定格抓拍画面并实现彩色打印。

3.2.3 历史视频图像远程查询

历史视频远程查看利用监控中心的硬盘录像机实现视频数字化后提供，历史视频查看主要功能有：

可根据摄像机列表对每一路图像的历史视频调取查看，播放控制。

可远程调取历史视频资料。

可对图像进行放大缩小，快进，慢进。

3.2.4 视频图像参数调节功能

图像参数可以远程实时调节，包括亮度、对比度、色度、帧率、码流、关键帧参数、图像格式（QCIF、CIF、2CIF 、D1）等。

可以为每路图像配置文字注释和编号设置，可以叠加时间，字符和时间可在观看图像时取消或叠加。

3.2.5 用户权限管理

提供多级用户管理机制，用户可定义组，然后根据组的权限，将各用户归纳入组中，实现批量定制权限；

上级管理中心具有下级的所有权限；

允许多个用户同时登录同一通道；

可以单独为各个用户分配镜头组和电子地图。

3.2.6 电子地图

电子地图可为操作人员提供直观的管理界面，在计算机显示器上能够生成显示以高速公详细路线图为基础的路况背景图。静态显示包括地形、地物、道路、河流、地面构造物及沿线的有关设施（服务区、管理所、养护工区等）。外场摄像机以图标的形式布置在沿线，操作人员点击摄像机图标即可调看实时视频图像。

3.2.7 系统日志

系统具有完整清晰记录系统内所有事件的信息日志，并按照信息日志区分信息传递方向，类型，时间，验证情况，以及命令解释等，能够提供搜索功能，日志存储在专用的数据库内，无验证密码，无法获得该日志，用户可根据需要将日志导出到其他地方备案存储。

作者简介：高磊（1983—），男，河南长垣人，郑州大学电子与通信工程专业在读硕士研究生，现供职于河南省收费还贷高速公路管理中心，研究方向：信息工程。