光端機在高速公路視頻監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用

一、高速公路視頻監(jiān)控的需求

　　隨著社會的發(fā)展和科技的進步，和我國經(jīng)濟對交通的快速需求，高速公路的建設(shè)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。伴隨著高速公路的建設(shè)，高速公路運營管理成為亟待解決的問題。由于運營管理者需要對高速公路運營路況實時、全面地了解和掌控，所以高速公路全程視頻監(jiān) 控系統(tǒng)也隨之應(yīng)運而生。

　　高速公路視頻監(jiān)控系統(tǒng)一般分為收費監(jiān)控和道路監(jiān)控兩部分。收費監(jiān)控系統(tǒng)主要是對收費站的車道、收費廣場、收費亭的收費情況，對收費車道通過的車輛類型、收費員的操作過程以及收費過程中的突發(fā)事件和特殊事件進行觀察和記錄，實施有效的監(jiān)督。道路監(jiān)控系統(tǒng)主要是對高速公路干線、互通立交、隧道等高速公路重點路段 進行監(jiān)視，掌握高速公路交通狀況，及時發(fā)現(xiàn)交通阻塞路段、違章車輛，及時給予引導(dǎo)，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(jiān)控系統(tǒng)傳輸?shù)奶攸c

　　根據(jù)高速公路監(jiān)控系統(tǒng)的視頻監(jiān)控分為收費監(jiān)控和道路監(jiān)控兩部分，在收費監(jiān)控信號傳輸中，由于車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(jiān)控常常需要傳輸較多路數(shù)的實時圖像，通常伴隨的多路音頻，數(shù)據(jù)，對講和以太網(wǎng)等，業(yè)務(wù)功能豐富，數(shù)量多是收費監(jiān)控的基本特點;道路監(jiān)控方面 由于高速公路監(jiān)控傳輸?shù)木嚯x比較遠，對圖像實時要求高，視頻路數(shù)數(shù)量大，道路上的傳輸結(jié)構(gòu)復(fù)雜，環(huán)境惡劣是道路監(jiān)控的基本特點。

　　根據(jù)以上的這些特點，我們建議在高速公路監(jiān)控系統(tǒng)中使用傳輸頻帶寬，通信容量大;傳輸距離遠;不受電磁干擾;線徑細、重量輕成本低;且易于布線 等優(yōu)點的光纖+非壓縮視頻光端機+同軸電纜的方式來傳輸。收費監(jiān)控常常需要傳輸較多路數(shù)高質(zhì)量的實時圖像，通常伴隨的多路音頻，數(shù)據(jù)，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方便的光纖光纜加非壓縮視頻光端機的方式進行傳輸。

　　2、應(yīng)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(yīng)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(nèi)的，選擇多模光纖，超過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(fù)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)境中使用時容易出現(xiàn)接收功率飽和的現(xiàn)象，造成在使用中的設(shè)備應(yīng)用場合的兼容性差等問 題。而如今這些技術(shù)上的問題已經(jīng)再已不是問題了，單模光纖的價格已經(jīng)和多模光纖的價格已經(jīng)差不多，光器件的動態(tài)范圍也已經(jīng)可以從0到最大傳輸距離無需調(diào)節(jié) 便可穩(wěn)定使用，且單模光纖的傳輸速率高，沒由摸間干擾，也沒有反射等缺陷，我們可在全程采用單模光纖傳輸。(實際現(xiàn)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(shè)光纖時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(jiān)控系統(tǒng)傳輸?shù)奶攸c來考慮選擇什么樣的光端機進行傳輸。

　　3.1收費監(jiān)控光端機的選擇

　　收費監(jiān)控系統(tǒng)主要是對收費站的車道、收費廣場、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)豐富是它的顯著特點，因此我們一般選擇點對點傳輸?shù)亩嗦窋?shù)字視頻光端機。

　　3.2、外場道路監(jiān)控光端機的選擇

　　外場道路監(jiān)比收費站更復(fù)雜，需要對互通立以及重點路段設(shè)置監(jiān)控點 ,在高速公路路段上每隔2Km左右設(shè)置一個監(jiān)控點,有隧道的高速公路還需在隧道內(nèi)每個方向每隔150m左右設(shè)置一個監(jiān)控點，攝像機控制信號，外場需要通信的信號更是甚多，圖像信號、云臺控制、有蓄電池監(jiān) 視儀、可變情報標志或情報板、信息誘導(dǎo)屏或信息發(fā)布屏、車輛檢測器、能見度檢測器、氣象檢測器、監(jiān)控點設(shè)備機箱防盜門磁開關(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，點對點傳輸?shù)姆绞皆谶@里將受到距離遠和監(jiān)控點分散等條 件的限制，我們可以選擇將圖像通過點對點的圖像光端機傳到就近的收費站，再在收費站通過大路數(shù)點對點光端機傳到高速公路管理中心。另外我們還可以通過更先 進技術(shù)的級聯(lián)型(或稱節(jié)點式)光端機，將路段上各點圖像分別集中，然后按照匯聚點的先后順序依次將所有視頻串行傳輸?shù)奖O(jiān)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(shè)置10~16個匯聚節(jié)點，每兩個匯聚節(jié)點之間的距離可達幾十公里，也可解決因點對點大路數(shù)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個圖像和若干數(shù)據(jù)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(jié)省了光纖的資源。

　　3.4對光端機性能方面的選擇

　　目前市場上多路數(shù)字視頻光端機，涉及的技術(shù)指標種類繁多，大部分工程商和用戶也缺乏相應(yīng)的手段而無法判斷技術(shù)指標的合理性與真實性，因此在選擇 產(chǎn)品時容易迷失方向。然而在高速公路監(jiān)控系統(tǒng)中，由于環(huán)境調(diào)節(jié)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(tǒng)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，并著重從可靠性和實用性方面，分析了在安防監(jiān)控工程中怎樣選擇數(shù)字視頻光端機。

　　3.4.1技術(shù)指標考慮

　　多路數(shù)字視頻光端機可具備多種功能，每一類功能都有相應(yīng)的技術(shù)指標要求，如視頻指標、音頻指標、異步數(shù)據(jù)指標、以太網(wǎng)指標等等。具體的技術(shù)指標 可以要求廠商提供第三方的測試證明，有條件的工程商應(yīng)該在選購設(shè)備前按照廠商提供的指標進行復(fù)測，以檢驗設(shè)備的實際技術(shù)指標和廠商的誠信度。這里著重從工 程的角度簡單說明以下兩項視頻指標。

　　a、 視頻帶寬足夠

　　視頻帶寬是一個老生常談的問題。視頻帶寬不足，監(jiān)視畫面細節(jié)部分就不夠清晰，水平分辨率就低，嚴重的甚至出現(xiàn)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，有些不法廠商故意夸大產(chǎn)品的視頻帶寬欺騙客戶。某廠商生產(chǎn)的多路數(shù)字視頻光端機宣稱其視頻帶寬為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，要真實地還原信號，其采樣頻率至少應(yīng)該是信號頻率的兩倍。如此算來，這家廠商的光端機其理論視頻帶寬無論如何也不可 能超過6.25M.顯然，這是一個夸大性能欺騙客戶的謊言，這樣沒有商業(yè)信譽的廠商不應(yīng)放在考慮選購范圍之列。但并不是所有的客戶都能夠準確識別廠商的謊 言，對于一般的工程商和用戶通過觀察圖像的細節(jié)，可以粗略判斷設(shè)備的視頻帶寬。

　　b、APL 范圍足夠?qū)?

　　APL,即圖像平均電平，許多工程商不太注意或不太熟悉這個指標。但是，如果說到有些工程中遇到的這么一個問題：視頻信號經(jīng)過光端機傳輸，當畫 面中有大面積的白色時(如攝像機被強光照射時)監(jiān)視器上的畫面就會水平抖動，那么工程人員一定不陌生。這就是因為有些廠商生產(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，每行圖像信號中的直流分量增大，APL將會升高，從而造成行同步信號幅度減小或丟失，監(jiān)視器無法檢測到行同步而發(fā)生畫面抖動。

　　3.4.2 可靠性考慮

　　作為安防監(jiān)控工程，設(shè)備的可靠性應(yīng)該是第一考慮要素。而設(shè)備的可靠性是設(shè)備廠商在產(chǎn)品設(shè)計時就必需考慮的，但是，有些廠商可能會因為某些原因而不愿做或不知道怎么做這方面的工作。這里著重從工程的角度簡單地討論以下問題。

　　a、供電方便，電源范圍寬

　　供電是保證數(shù)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(shù)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(yīng)視情況盡量選擇220VAC 供電的光端機。然而在外場設(shè)備中有時220VAC供電會很不方便，就會用到24VDC供電的太陽能供電，在太陽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(yīng)性強

　　在有的安防監(jiān)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(jiān)控點偶爾還會停電。這都要求多路數(shù)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(wěn)定工作，適應(yīng)安防監(jiān)控需要。