城市道路交通視頻監控系統架構和性能的研究

戴俊喬

摘 要：在城市道路中，應用交通視頻監控系統可以疏導車流、人流，改善交通狀況。主要介紹了城市道路交通視頻監控系統的功能架構、物理架構和網絡結構，并論述了系統的總體性能，為該系統的應用提供一些參考建議。

關鍵詞：城市道路；交通視頻；系統架構；系統性能

中圖分類號：TP277 文獻標識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）06-0139-02

近年來，城市交通的飛速發展，車輛數目也在不斷上升，因此，不可避免地出現了城市交通擁堵，機動車事故、違章、逃逸等問題，這種情況嚴重影響了城市居民的生產和生活活動。城市道路交通視頻監控系統的廣泛應用，提高了城市的管理水平，為建立智能交通打下了堅實的基礎。該系統的應用對合理疏導車流、人流，改善交通狀況，避免交通事故的發生具有重要作用，下面就該系統的架構和主要性能展開研究。

1 系統功能架構

交通視頻監控系統的功能構架如圖1所示。

由圖1可知，該系統功能架構包括三方面。

1.1 前端子系統

前段子系統包括道路交通視頻監控子系統、隧道交通視頻監控子系統和高點交通視頻監控子系統，其主要功能是獲取與回傳視頻。采用高清視頻監控攝像設備獲取視頻，以國內外通用的編碼格式將視頻數字化后回傳給后臺系統。

1.2 通訊子系統

通訊子系統采用光纖專用網絡進行視頻通訊。

1.3 后臺子系統

后臺子系統主要包括視頻監控、視頻回放、報警聯動、遠程調度與控制、視頻內容分發、用戶管理、系統管理、統計查詢、設備管理等。

路面交通視頻監控系統是由布設在道路沿線的前端設備對各段路面交通狀況進行實時監控，將交通視頻信息通過光纖專網傳回后臺中心管理系統進行綜合管理。同時，交通指揮人員通過GIS平臺對前端交通視頻監控設備進行控制。

下穿隧道交通視頻監控系統是由布設在下穿隧道的前端設備對隧道交通狀況進行實時監控，將交通視頻信息通過光纖專網傳回后臺中心管理系統進行綜合管理。同時，交通指揮人員通過GIS平臺對前端交通視頻監控設備進行控制。

高點交通視頻監視系統是指在高點架設帶云臺的高清視頻監控攝像機，通過高清視頻監控攝像機對一定范圍內的交通狀況進行實時監控，將交通視頻信息通過光纖專網傳回后臺中心管理系統進行綜合管理。

系統內部接口有兩個：①外場交通視頻監控設備的控制機和交通視頻監控系統服務器的接口。外場交通視頻監控設備的控制機和交通視頻監控系統服務器之間的通訊遵循該種設備支持的通訊協議，建立一對多的連接。②交通視頻監控系統服務器和中心管理系統的接口。后臺系統利用一套交通視頻監控軟件集成所有外場設備，中心管理系統和交通視頻監控系統的集成將一一對應，通過規定的通訊協議，實現中心管理系統和交通視頻監控系統的集成。

2 系統物理架構

交通視頻監控系統拓撲結構如圖2所示。

視頻監控后臺系統作為平臺系統設備層面上的管理中心，負責監控前端設備，各級監控中心設備的注冊、請求等。

系統具體由管理服務器和錄像服務器兩部分組成。管理服務器主要負責響應客戶端和設備提交的系統請求服務，并進行視頻分發和存儲的調度管理，同時完成設備管理、用戶管理、業務管理、日志管理等事務性處理功能。當用戶發出控制指令，調閱某路圖像或對某路圖像進行控制的時候，該指令被管理服務器接受并加以處理。管理服務器通過數據庫對發出該指令的用戶進行對比，確認該用戶是否具有相應權限。確認后，管理服務器將指令轉發給相應的錄像服務器，錄像服務器直接通過網絡將指令傳送到用戶的客戶端。

系統也提供SDK軟件開發包，供外部系統使用。

前端高清攝像機將采集到的視頻圖像信號，通過光纖傳輸網絡傳遞至中心，傳輸過程中保證每路圖像每秒傳輸25幀。外場前端設備拓撲圖如圖3所示。

3 系統網絡結構

交通視頻監控系統的網絡結構包括通過光纖專線網絡接入的前端子系統和后臺系統兩部分。前端子系統數據通過防火墻、交換機與后臺服務器進行交互。前端設備根據安裝要求通過光纖專線與后臺系統進行通信。

通信交換機作為通信網絡的一部分，主要負責匯聚接入的光纖專線。交通視頻監控系統的網絡通信分為三大部分，即后臺與前端設備的通信網絡，后臺系統的網絡，視頻監控系統和外部系統之間的數據交換網絡。后臺和前端設備之間的通信網絡主要由運營商提供，通過光纖專線方式組建專用物理網絡，使前端攝像機等設備可以與后臺系統之間進行數據交換。后臺系統主要由防火墻和交換機組成，保證后臺系統服務器、存儲、終端之間的通信。本系統的網絡拓撲結構如圖4所示。

3.1 網絡結構

系統網絡由外場子系統和視頻監控系統網絡兩部分組成。視頻監控系統網絡通過電信網對外場的視頻監控前端設備進行視頻服務管理，通過與智能交通網的連接滿足交管控制中心、交管分局交通管理人員和其他使用者對交通道路各路段交通視頻監控系統進行視頻監控的要求。通過與其他市政單位的網絡連接滿足水務局和其他使用者對下穿隧道或其他特定道路環境的交通視頻監控系統進行視頻監控的要求。視頻監控系統網絡通過防火墻與外部網絡包括公網和智能交通網建立連接，保證系統的安全運行。視頻監控系統網絡采用雙冗余結構，保證系統運行的可靠性。

3.2 主要服務器部署

交通視頻監控系統主要包括兩類服務器，即視頻監控管理服務器和視頻監控錄像服務器。視頻監控管理服務器要求采用冗余熱備的設計方式，視頻監控錄像服務器的配置應根據接入的視頻路數來設置。從前端設備到用戶終端，系統所傳輸的交通信息大致可分為控制命令和視頻流這兩種類型。

4 系統總體性能

視頻監控系統在整個智能交通系統中的突出作用體現在交通監控和交通調控兩方面，因此，為了保證視頻監控系統的穩定運行和采集信息的實時、可靠，視頻監控系統的總體性能必須達到相應的技術要求。

4.1 交通視頻監控系統

視頻的硬盤陣列配置預先配置為RAID5級，并支持其他RAID級別。硬盤陣列還需要支持熱故障的驅動器或熱備用交換，視頻的硬盤陣列也要支持雙冗余電源的配置。實時視頻圖像的播放必須達到每秒25幀，實時視頻圖像的延遲不少于300 ms。視頻的硬盤錄像，應該可以供全部視頻影像保存15 d，交通視頻信息傳輸延遲不得超過2 s。

4.2 交通整體調控

對用戶從系統的管理工作站上發出，或來自基于GIS集成信息平臺的控制命令，要求從系統接收到命令起，到命令從管理系統發到子系統為止，所用的時間不超過1 s；要求設備狀態信息從管理系統到子系統收到后在管理工作站上顯示不超過3 s；管理系統的失效備援功能，要求從檢測到管理系統中心服務器上的硬件或軟件失效開始，到系統的所有功能在備用服務器上完全恢復為止，所用的時間不超過5 min。

5 結束語

總之，城市道路交通視頻監控系統可對機動車輛進行全天候監控，改善了交通狀況，實現實時布控，也為查處和偵破肇事逃逸、盜搶機動車等案件提供了依據。該系統作為城市智能交通系統的一個功能子系統，在城市的綜合管理系統中發揮著重要的作用。因此，城市道路交通視頻監控系統的應用前景將十分廣闊。

參考文獻

[1]李寶才.城市道路交通視頻監控系統解決方案[J].科學之友，2012（09）.

[2]肖真楨.城市道路交通視頻監控系統設計與研究[J].建筑知識：學術刊，2013（B05）.

〔編輯：劉曉芳〕endprint

摘 要：在城市道路中，應用交通視頻監控系統可以疏導車流、人流，改善交通狀況。主要介紹了城市道路交通視頻監控系統的功能架構、物理架構和網絡結構，并論述了系統的總體性能，為該系統的應用提供一些參考建議。

關鍵詞：城市道路；交通視頻；系統架構；系統性能

中圖分類號：TP277 文獻標識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）06-0139-02

近年來，城市交通的飛速發展，車輛數目也在不斷上升，因此，不可避免地出現了城市交通擁堵，機動車事故、違章、逃逸等問題，這種情況嚴重影響了城市居民的生產和生活活動。城市道路交通視頻監控系統的廣泛應用，提高了城市的管理水平，為建立智能交通打下了堅實的基礎。該系統的應用對合理疏導車流、人流，改善交通狀況，避免交通事故的發生具有重要作用，下面就該系統的架構和主要性能展開研究。

1 系統功能架構

交通視頻監控系統的功能構架如圖1所示。

由圖1可知，該系統功能架構包括三方面。

1.1 前端子系統

前段子系統包括道路交通視頻監控子系統、隧道交通視頻監控子系統和高點交通視頻監控子系統，其主要功能是獲取與回傳視頻。采用高清視頻監控攝像設備獲取視頻，以國內外通用的編碼格式將視頻數字化后回傳給后臺系統。

1.2 通訊子系統

通訊子系統采用光纖專用網絡進行視頻通訊。

1.3 后臺子系統

后臺子系統主要包括視頻監控、視頻回放、報警聯動、遠程調度與控制、視頻內容分發、用戶管理、系統管理、統計查詢、設備管理等。

路面交通視頻監控系統是由布設在道路沿線的前端設備對各段路面交通狀況進行實時監控，將交通視頻信息通過光纖專網傳回后臺中心管理系統進行綜合管理。同時，交通指揮人員通過GIS平臺對前端交通視頻監控設備進行控制。

下穿隧道交通視頻監控系統是由布設在下穿隧道的前端設備對隧道交通狀況進行實時監控，將交通視頻信息通過光纖專網傳回后臺中心管理系統進行綜合管理。同時，交通指揮人員通過GIS平臺對前端交通視頻監控設備進行控制。

高點交通視頻監視系統是指在高點架設帶云臺的高清視頻監控攝像機，通過高清視頻監控攝像機對一定范圍內的交通狀況進行實時監控，將交通視頻信息通過光纖專網傳回后臺中心管理系統進行綜合管理。

系統內部接口有兩個：①外場交通視頻監控設備的控制機和交通視頻監控系統服務器的接口。外場交通視頻監控設備的控制機和交通視頻監控系統服務器之間的通訊遵循該種設備支持的通訊協議，建立一對多的連接。②交通視頻監控系統服務器和中心管理系統的接口。后臺系統利用一套交通視頻監控軟件集成所有外場設備，中心管理系統和交通視頻監控系統的集成將一一對應，通過規定的通訊協議，實現中心管理系統和交通視頻監控系統的集成。

2 系統物理架構

交通視頻監控系統拓撲結構如圖2所示。

視頻監控后臺系統作為平臺系統設備層面上的管理中心，負責監控前端設備，各級監控中心設備的注冊、請求等。

系統具體由管理服務器和錄像服務器兩部分組成。管理服務器主要負責響應客戶端和設備提交的系統請求服務，并進行視頻分發和存儲的調度管理，同時完成設備管理、用戶管理、業務管理、日志管理等事務性處理功能。當用戶發出控制指令，調閱某路圖像或對某路圖像進行控制的時候，該指令被管理服務器接受并加以處理。管理服務器通過數據庫對發出該指令的用戶進行對比，確認該用戶是否具有相應權限。確認后，管理服務器將指令轉發給相應的錄像服務器，錄像服務器直接通過網絡將指令傳送到用戶的客戶端。

系統也提供SDK軟件開發包，供外部系統使用。

前端高清攝像機將采集到的視頻圖像信號，通過光纖傳輸網絡傳遞至中心，傳輸過程中保證每路圖像每秒傳輸25幀。外場前端設備拓撲圖如圖3所示。

3 系統網絡結構

交通視頻監控系統的網絡結構包括通過光纖專線網絡接入的前端子系統和后臺系統兩部分。前端子系統數據通過防火墻、交換機與后臺服務器進行交互。前端設備根據安裝要求通過光纖專線與后臺系統進行通信。

通信交換機作為通信網絡的一部分，主要負責匯聚接入的光纖專線。交通視頻監控系統的網絡通信分為三大部分，即后臺與前端設備的通信網絡，后臺系統的網絡，視頻監控系統和外部系統之間的數據交換網絡。后臺和前端設備之間的通信網絡主要由運營商提供，通過光纖專線方式組建專用物理網絡，使前端攝像機等設備可以與后臺系統之間進行數據交換。后臺系統主要由防火墻和交換機組成，保證后臺系統服務器、存儲、終端之間的通信。本系統的網絡拓撲結構如圖4所示。

3.1 網絡結構

系統網絡由外場子系統和視頻監控系統網絡兩部分組成。視頻監控系統網絡通過電信網對外場的視頻監控前端設備進行視頻服務管理，通過與智能交通網的連接滿足交管控制中心、交管分局交通管理人員和其他使用者對交通道路各路段交通視頻監控系統進行視頻監控的要求。通過與其他市政單位的網絡連接滿足水務局和其他使用者對下穿隧道或其他特定道路環境的交通視頻監控系統進行視頻監控的要求。視頻監控系統網絡通過防火墻與外部網絡包括公網和智能交通網建立連接，保證系統的安全運行。視頻監控系統網絡采用雙冗余結構，保證系統運行的可靠性。

3.2 主要服務器部署

交通視頻監控系統主要包括兩類服務器，即視頻監控管理服務器和視頻監控錄像服務器。視頻監控管理服務器要求采用冗余熱備的設計方式，視頻監控錄像服務器的配置應根據接入的視頻路數來設置。從前端設備到用戶終端，系統所傳輸的交通信息大致可分為控制命令和視頻流這兩種類型。

4 系統總體性能

視頻監控系統在整個智能交通系統中的突出作用體現在交通監控和交通調控兩方面，因此，為了保證視頻監控系統的穩定運行和采集信息的實時、可靠，視頻監控系統的總體性能必須達到相應的技術要求。

4.1 交通視頻監控系統

視頻的硬盤陣列配置預先配置為RAID5級，并支持其他RAID級別。硬盤陣列還需要支持熱故障的驅動器或熱備用交換，視頻的硬盤陣列也要支持雙冗余電源的配置。實時視頻圖像的播放必須達到每秒25幀，實時視頻圖像的延遲不少于300 ms。視頻的硬盤錄像，應該可以供全部視頻影像保存15 d，交通視頻信息傳輸延遲不得超過2 s。

4.2 交通整體調控

對用戶從系統的管理工作站上發出，或來自基于GIS集成信息平臺的控制命令，要求從系統接收到命令起，到命令從管理系統發到子系統為止，所用的時間不超過1 s；要求設備狀態信息從管理系統到子系統收到后在管理工作站上顯示不超過3 s；管理系統的失效備援功能，要求從檢測到管理系統中心服務器上的硬件或軟件失效開始，到系統的所有功能在備用服務器上完全恢復為止，所用的時間不超過5 min。

5 結束語

總之，城市道路交通視頻監控系統可對機動車輛進行全天候監控，改善了交通狀況，實現實時布控，也為查處和偵破肇事逃逸、盜搶機動車等案件提供了依據。該系統作為城市智能交通系統的一個功能子系統，在城市的綜合管理系統中發揮著重要的作用。因此，城市道路交通視頻監控系統的應用前景將十分廣闊。

參考文獻

[1]李寶才.城市道路交通視頻監控系統解決方案[J].科學之友，2012（09）.

[2]肖真楨.城市道路交通視頻監控系統設計與研究[J].建筑知識：學術刊，2013（B05）.

〔編輯：劉曉芳〕endprint

摘 要：在城市道路中，應用交通視頻監控系統可以疏導車流、人流，改善交通狀況。主要介紹了城市道路交通視頻監控系統的功能架構、物理架構和網絡結構，并論述了系統的總體性能，為該系統的應用提供一些參考建議。

關鍵詞：城市道路；交通視頻；系統架構；系統性能

中圖分類號：TP277 文獻標識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）06-0139-02

近年來，城市交通的飛速發展，車輛數目也在不斷上升，因此，不可避免地出現了城市交通擁堵，機動車事故、違章、逃逸等問題，這種情況嚴重影響了城市居民的生產和生活活動。城市道路交通視頻監控系統的廣泛應用，提高了城市的管理水平，為建立智能交通打下了堅實的基礎。該系統的應用對合理疏導車流、人流，改善交通狀況，避免交通事故的發生具有重要作用，下面就該系統的架構和主要性能展開研究。

1 系統功能架構

交通視頻監控系統的功能構架如圖1所示。

由圖1可知，該系統功能架構包括三方面。

1.1 前端子系統

前段子系統包括道路交通視頻監控子系統、隧道交通視頻監控子系統和高點交通視頻監控子系統，其主要功能是獲取與回傳視頻。采用高清視頻監控攝像設備獲取視頻，以國內外通用的編碼格式將視頻數字化后回傳給后臺系統。

1.2 通訊子系統

通訊子系統采用光纖專用網絡進行視頻通訊。

1.3 后臺子系統

后臺子系統主要包括視頻監控、視頻回放、報警聯動、遠程調度與控制、視頻內容分發、用戶管理、系統管理、統計查詢、設備管理等。

路面交通視頻監控系統是由布設在道路沿線的前端設備對各段路面交通狀況進行實時監控，將交通視頻信息通過光纖專網傳回后臺中心管理系統進行綜合管理。同時，交通指揮人員通過GIS平臺對前端交通視頻監控設備進行控制。

下穿隧道交通視頻監控系統是由布設在下穿隧道的前端設備對隧道交通狀況進行實時監控，將交通視頻信息通過光纖專網傳回后臺中心管理系統進行綜合管理。同時，交通指揮人員通過GIS平臺對前端交通視頻監控設備進行控制。

高點交通視頻監視系統是指在高點架設帶云臺的高清視頻監控攝像機，通過高清視頻監控攝像機對一定范圍內的交通狀況進行實時監控，將交通視頻信息通過光纖專網傳回后臺中心管理系統進行綜合管理。

系統內部接口有兩個：①外場交通視頻監控設備的控制機和交通視頻監控系統服務器的接口。外場交通視頻監控設備的控制機和交通視頻監控系統服務器之間的通訊遵循該種設備支持的通訊協議，建立一對多的連接。②交通視頻監控系統服務器和中心管理系統的接口。后臺系統利用一套交通視頻監控軟件集成所有外場設備，中心管理系統和交通視頻監控系統的集成將一一對應，通過規定的通訊協議，實現中心管理系統和交通視頻監控系統的集成。

2 系統物理架構

交通視頻監控系統拓撲結構如圖2所示。

視頻監控后臺系統作為平臺系統設備層面上的管理中心，負責監控前端設備，各級監控中心設備的注冊、請求等。

系統具體由管理服務器和錄像服務器兩部分組成。管理服務器主要負責響應客戶端和設備提交的系統請求服務，并進行視頻分發和存儲的調度管理，同時完成設備管理、用戶管理、業務管理、日志管理等事務性處理功能。當用戶發出控制指令，調閱某路圖像或對某路圖像進行控制的時候，該指令被管理服務器接受并加以處理。管理服務器通過數據庫對發出該指令的用戶進行對比，確認該用戶是否具有相應權限。確認后，管理服務器將指令轉發給相應的錄像服務器，錄像服務器直接通過網絡將指令傳送到用戶的客戶端。

系統也提供SDK軟件開發包，供外部系統使用。

前端高清攝像機將采集到的視頻圖像信號，通過光纖傳輸網絡傳遞至中心，傳輸過程中保證每路圖像每秒傳輸25幀。外場前端設備拓撲圖如圖3所示。

3 系統網絡結構

交通視頻監控系統的網絡結構包括通過光纖專線網絡接入的前端子系統和后臺系統兩部分。前端子系統數據通過防火墻、交換機與后臺服務器進行交互。前端設備根據安裝要求通過光纖專線與后臺系統進行通信。

通信交換機作為通信網絡的一部分，主要負責匯聚接入的光纖專線。交通視頻監控系統的網絡通信分為三大部分，即后臺與前端設備的通信網絡，后臺系統的網絡，視頻監控系統和外部系統之間的數據交換網絡。后臺和前端設備之間的通信網絡主要由運營商提供，通過光纖專線方式組建專用物理網絡，使前端攝像機等設備可以與后臺系統之間進行數據交換。后臺系統主要由防火墻和交換機組成，保證后臺系統服務器、存儲、終端之間的通信。本系統的網絡拓撲結構如圖4所示。

3.1 網絡結構

系統網絡由外場子系統和視頻監控系統網絡兩部分組成。視頻監控系統網絡通過電信網對外場的視頻監控前端設備進行視頻服務管理，通過與智能交通網的連接滿足交管控制中心、交管分局交通管理人員和其他使用者對交通道路各路段交通視頻監控系統進行視頻監控的要求。通過與其他市政單位的網絡連接滿足水務局和其他使用者對下穿隧道或其他特定道路環境的交通視頻監控系統進行視頻監控的要求。視頻監控系統網絡通過防火墻與外部網絡包括公網和智能交通網建立連接，保證系統的安全運行。視頻監控系統網絡采用雙冗余結構，保證系統運行的可靠性。

3.2 主要服務器部署

交通視頻監控系統主要包括兩類服務器，即視頻監控管理服務器和視頻監控錄像服務器。視頻監控管理服務器要求采用冗余熱備的設計方式，視頻監控錄像服務器的配置應根據接入的視頻路數來設置。從前端設備到用戶終端，系統所傳輸的交通信息大致可分為控制命令和視頻流這兩種類型。

4 系統總體性能

視頻監控系統在整個智能交通系統中的突出作用體現在交通監控和交通調控兩方面，因此，為了保證視頻監控系統的穩定運行和采集信息的實時、可靠，視頻監控系統的總體性能必須達到相應的技術要求。

4.1 交通視頻監控系統

視頻的硬盤陣列配置預先配置為RAID5級，并支持其他RAID級別。硬盤陣列還需要支持熱故障的驅動器或熱備用交換，視頻的硬盤陣列也要支持雙冗余電源的配置。實時視頻圖像的播放必須達到每秒25幀，實時視頻圖像的延遲不少于300 ms。視頻的硬盤錄像，應該可以供全部視頻影像保存15 d，交通視頻信息傳輸延遲不得超過2 s。

4.2 交通整體調控

對用戶從系統的管理工作站上發出，或來自基于GIS集成信息平臺的控制命令，要求從系統接收到命令起，到命令從管理系統發到子系統為止，所用的時間不超過1 s；要求設備狀態信息從管理系統到子系統收到后在管理工作站上顯示不超過3 s；管理系統的失效備援功能，要求從檢測到管理系統中心服務器上的硬件或軟件失效開始，到系統的所有功能在備用服務器上完全恢復為止，所用的時間不超過5 min。

5 結束語

總之，城市道路交通視頻監控系統可對機動車輛進行全天候監控，改善了交通狀況，實現實時布控，也為查處和偵破肇事逃逸、盜搶機動車等案件提供了依據。該系統作為城市智能交通系統的一個功能子系統，在城市的綜合管理系統中發揮著重要的作用。因此，城市道路交通視頻監控系統的應用前景將十分廣闊。

參考文獻

[1]李寶才.城市道路交通視頻監控系統解決方案[J].科學之友，2012（09）.

[2]肖真楨.城市道路交通視頻監控系統設計與研究[J].建筑知識：學術刊，2013（B05）.

〔編輯：劉曉芳〕endprint