论数字化视频监控的应用
随着高速公路建设的飞速发展,视频监控系统的应用也越来越广泛,同时科技水平也在不断提高,视频监控系统的模拟视频技术正在被数字化视频技术所取代。相比传统的模拟视频技术,数字化视频技术在图像清晰度、传输技术和网络化等方面都有了质的飞跃,可以说视频监控系统全数字化既是目前模拟技术、半数字化技术的发展方向,也代表了未来的视频监控的模式,有鉴于此我们有必要充分了解并掌握好这种技术,以便让其更好地为公路交通事业服务。
1视频监控系统在高速公路管理中的作用
1.1 视频监控系统的分类[1]
高速公路的监控系统一般可以分为收费监控和外场监控两类。收费监控用于观察和记录收费站的车道、广场和收费亭及其周边的情况;并监督通过收费车道的车辆牌号车型和收费员的操作过程;对收费过程中的突发事件和特殊事件进行预警和监控。外场监控系统用于高速公路干线、立交桥、长坡段、隧道、大桥、避险坡道等重点路段的监视,以便掌握路况和交通状况,及时发现阻塞路段、违章车辆并给予疏导,保证高速公路的安全畅通。
1.2视频监控系统的组成和作用[2]
高速公路视频监控系统主要由摄像机(镜头、云台、防护罩)、视频解码器、控制台切换装置、监视设备、硬盘录像机等设备组成。
摄像机拍摄到的信号经过解码器解码,再传输到监视设备上供实时观察和监视,同时录像设备将视频图像记录保存下来,供分析细节和为事后调查取证而随时调用。
由于摄像系统要在野外连续工作,并经历风、雨等自然天气变化的考验,所以要拥有一定的抗干扰能力。为了观察到细节图像要完整、清晰度要高,形象要逼真、工作性能也要稳定可靠。
2 模拟视频监控系统的不足和缺陷[2,3]
模拟监控系统是由模拟摄像机、光端机、视频矩阵、分割器、硬盘录像机等设备组成的。它的工作原理决定了它的缺陷和不足:
1.监控距离有限,图像质量差。有线模拟视频信号传输距离超过1km时,信号很容易产生衰减、畸变、群延时等现象,同时信号易受干扰,从而使图像质量变劣。
2.使用同轴电缆传输图像,工程量大,维护改造难。由于同轴电缆超过200米,就要安装一级视频放大器;超过400米就安装两级以上的视频放大器,而信号放大级数越多,图像失真就越厉害;为保证传输质量,要采取一对一的监控方式,造成很大的设备浪费;增加新的监控点往往需要改动整条线路,费力费时。
3.模拟视频监控技术难以互联为网络,查询录像困难。模拟视频通过硬盘录像机存储,虽然实现后端的数字化,但硬盘录像机之间不能互联,图像查询十分的不方便,难以通过平台统一管理。
4. 模拟视频监控扩容能力很差。如果在通车路段扩容,需要增加新的摄像机,需要重新敷设视频线、控制线,同时还需要增加矩阵端口、硬盘录像机等,过程繁琐复杂,扩容十分困难。
3 数字化视频监控系统的优势和应用
3.1 数字化视频监控系统的优势[1-3]
模拟视频监控系统并非一步发展到全数字化视频监控系统,中间经历了半数字化的视频监控系统。半数字化视频监控系统就是在监控前端使用模拟摄像机拍摄,信号经光端机传输后,使用编码器数字化后通过网络经行传输。虽然半数字化视频监控系统比模拟视频监控系统有明显进步,但没有改变图像源为模拟信号的本质,图像质量无法大幅提高。
全数字化的视频监控系统就是在监控前端就使用网络摄像机,将获得的数字信号经网络传输,同时后端通过IP存储服务器存储图像,视频管理平台通过网络控制、查询视频。
全数字化的视频监控系统所具有的优势如下:
1.方便利用网络远程访问,图像质量高。数字化视频通过互联网传输,距离的影响小,信号抗干扰能力强,可保证图像的质量和稳定性。网络宽带具有统计复用特点,带宽利用率高。
2.便于系统集成和扩展。网络摄像机可以按需部署到任意的地点,可以很方便地与其他系统集成;可以按需对系统进行扩展,数量可多可少,方便灵活。
3.数字化视频可以使用数字化存储技术,通过计算机的处理和压缩,数据可有效的存储到各种存储介质中,查询和搜索极为便利。
4.监控效果的时效性和同步性强。数字化数据视频属于实时性数据,必须要进行实时的处理、传输、压缩等。为了避免掉包,网络通信技术要求同步——频率同步或时钟同步,所以也保证了视频传输的同步性。
5.便于数据共享和管理。互联网具有广域分布的特点,监控现场得到的图像数据经与互联网连接,可以方便共享,提高了数据的使用效果。
6.经济实用。采用业内的统一开放标准,在提供高性能的同时节省建设和维护费用。
7.分布式管理。将智能集成到网络摄像机和视频服务器这些前端设备,便于建设分布式系统,使用户可以按需对系统的智能进行合理部署。
8.技术成熟。数字化视频产品融合了经过长时间实践检验的传统视频技术和先进的IT技术,并在今后很长一段时间内保持先进的地位,这一切都确保了用户投资的安全性。
3.2 数字化视频监控系统的架构和传输技术[1,3]
高速公路的数字化视频监控和管理分为三个层次:管理所监控、路段中心监控、集团中心监控。管理所监控是对管理所所管辖的各站点图像进行监控和管理。路段中心监控是对路段、收费站、收费车道上传的图像进行统一监控和管理。集团中心监控则是对省内各路段作统一的监控管理。集团中心、路段中心和管理所之间采用联网分级控制,控制信号网络转发到需要控制的设备。监控前端主要由网络摄像机(镜头、支架、云台、防护罩)、光纤收发器、交换机等主要设备组成。
数据传输有两种方式:单播方式和组播方式。单播方式是站→分中心→中心单线传输方式。组播方式是允许一个或多个发送者发送单一的数据包到多个接收者(一次的、同时的)的网络技术。组播方式的优点是:
1.便于图像的多级联网,实现图像一次编码,多点调看功能。
2.方便桌面监控,通过软件在计算机上解压观看图像。
3.采用IP组播技术可减少硬件设备数量,降低工程成本,方便用户协调管理。
4.编解码器+网管软件+以太网交换机构成数字软矩阵平台。
5.组网灵活。取代视频矩阵+光端机模式,组网的复杂度大大降低。
3.3 数字化视频监控系统的应用[1]
数字化视频监控系统是以网络为依托,以数字视频处理技术为核心,综合利用光电传感器、数字化图像处理、嵌入式计算机系统、数据传输网络、自动控制和人工智能等技术的一种新型监控系统。它已经在一些地方获得很好的应用,如2010年通车的广梧高速公路河口至平台段、广东江肇高速公路均采用华三的编解码器及网络视频存储服务器,2011年广东广惠高速的视频监控改造采用了高清义隆的高清网络摄像机及IP存储服务器。
1视频监控系统在高速公路管理中的作用
1.1 视频监控系统的分类[1]
高速公路的监控系统一般可以分为收费监控和外场监控两类。收费监控用于观察和记录收费站的车道、广场和收费亭及其周边的情况;并监督通过收费车道的车辆牌号车型和收费员的操作过程;对收费过程中的突发事件和特殊事件进行预警和监控。外场监控系统用于高速公路干线、立交桥、长坡段、隧道、大桥、避险坡道等重点路段的监视,以便掌握路况和交通状况,及时发现阻塞路段、违章车辆并给予疏导,保证高速公路的安全畅通。
1.2视频监控系统的组成和作用[2]
高速公路视频监控系统主要由摄像机(镜头、云台、防护罩)、视频解码器、控制台切换装置、监视设备、硬盘录像机等设备组成。
摄像机拍摄到的信号经过解码器解码,再传输到监视设备上供实时观察和监视,同时录像设备将视频图像记录保存下来,供分析细节和为事后调查取证而随时调用。
由于摄像系统要在野外连续工作,并经历风、雨等自然天气变化的考验,所以要拥有一定的抗干扰能力。为了观察到细节图像要完整、清晰度要高,形象要逼真、工作性能也要稳定可靠。
2 模拟视频监控系统的不足和缺陷[2,3]
模拟监控系统是由模拟摄像机、光端机、视频矩阵、分割器、硬盘录像机等设备组成的。它的工作原理决定了它的缺陷和不足:
1.监控距离有限,图像质量差。有线模拟视频信号传输距离超过1km时,信号很容易产生衰减、畸变、群延时等现象,同时信号易受干扰,从而使图像质量变劣。
2.使用同轴电缆传输图像,工程量大,维护改造难。由于同轴电缆超过200米,就要安装一级视频放大器;超过400米就安装两级以上的视频放大器,而信号放大级数越多,图像失真就越厉害;为保证传输质量,要采取一对一的监控方式,造成很大的设备浪费;增加新的监控点往往需要改动整条线路,费力费时。
3.模拟视频监控技术难以互联为网络,查询录像困难。模拟视频通过硬盘录像机存储,虽然实现后端的数字化,但硬盘录像机之间不能互联,图像查询十分的不方便,难以通过平台统一管理。
4. 模拟视频监控扩容能力很差。如果在通车路段扩容,需要增加新的摄像机,需要重新敷设视频线、控制线,同时还需要增加矩阵端口、硬盘录像机等,过程繁琐复杂,扩容十分困难。
3 数字化视频监控系统的优势和应用
3.1 数字化视频监控系统的优势[1-3]
模拟视频监控系统并非一步发展到全数字化视频监控系统,中间经历了半数字化的视频监控系统。半数字化视频监控系统就是在监控前端使用模拟摄像机拍摄,信号经光端机传输后,使用编码器数字化后通过网络经行传输。虽然半数字化视频监控系统比模拟视频监控系统有明显进步,但没有改变图像源为模拟信号的本质,图像质量无法大幅提高。
全数字化的视频监控系统就是在监控前端就使用网络摄像机,将获得的数字信号经网络传输,同时后端通过IP存储服务器存储图像,视频管理平台通过网络控制、查询视频。
全数字化的视频监控系统所具有的优势如下:
1.方便利用网络远程访问,图像质量高。数字化视频通过互联网传输,距离的影响小,信号抗干扰能力强,可保证图像的质量和稳定性。网络宽带具有统计复用特点,带宽利用率高。
2.便于系统集成和扩展。网络摄像机可以按需部署到任意的地点,可以很方便地与其他系统集成;可以按需对系统进行扩展,数量可多可少,方便灵活。
3.数字化视频可以使用数字化存储技术,通过计算机的处理和压缩,数据可有效的存储到各种存储介质中,查询和搜索极为便利。
4.监控效果的时效性和同步性强。数字化数据视频属于实时性数据,必须要进行实时的处理、传输、压缩等。为了避免掉包,网络通信技术要求同步——频率同步或时钟同步,所以也保证了视频传输的同步性。
5.便于数据共享和管理。互联网具有广域分布的特点,监控现场得到的图像数据经与互联网连接,可以方便共享,提高了数据的使用效果。
6.经济实用。采用业内的统一开放标准,在提供高性能的同时节省建设和维护费用。
7.分布式管理。将智能集成到网络摄像机和视频服务器这些前端设备,便于建设分布式系统,使用户可以按需对系统的智能进行合理部署。
8.技术成熟。数字化视频产品融合了经过长时间实践检验的传统视频技术和先进的IT技术,并在今后很长一段时间内保持先进的地位,这一切都确保了用户投资的安全性。
3.2 数字化视频监控系统的架构和传输技术[1,3]
高速公路的数字化视频监控和管理分为三个层次:管理所监控、路段中心监控、集团中心监控。管理所监控是对管理所所管辖的各站点图像进行监控和管理。路段中心监控是对路段、收费站、收费车道上传的图像进行统一监控和管理。集团中心监控则是对省内各路段作统一的监控管理。集团中心、路段中心和管理所之间采用联网分级控制,控制信号网络转发到需要控制的设备。监控前端主要由网络摄像机(镜头、支架、云台、防护罩)、光纤收发器、交换机等主要设备组成。
数据传输有两种方式:单播方式和组播方式。单播方式是站→分中心→中心单线传输方式。组播方式是允许一个或多个发送者发送单一的数据包到多个接收者(一次的、同时的)的网络技术。组播方式的优点是:
1.便于图像的多级联网,实现图像一次编码,多点调看功能。
2.方便桌面监控,通过软件在计算机上解压观看图像。
3.采用IP组播技术可减少硬件设备数量,降低工程成本,方便用户协调管理。
4.编解码器+网管软件+以太网交换机构成数字软矩阵平台。
5.组网灵活。取代视频矩阵+光端机模式,组网的复杂度大大降低。
3.3 数字化视频监控系统的应用[1]
数字化视频监控系统是以网络为依托,以数字视频处理技术为核心,综合利用光电传感器、数字化图像处理、嵌入式计算机系统、数据传输网络、自动控制和人工智能等技术的一种新型监控系统。它已经在一些地方获得很好的应用,如2010年通车的广梧高速公路河口至平台段、广东江肇高速公路均采用华三的编解码器及网络视频存储服务器,2011年广东广惠高速的视频监控改造采用了高清义隆的高清网络摄像机及IP存储服务器。