城市道路交通視頻監(jiān)控系統(tǒng)架構(gòu)和性能的研究

戴俊喬

摘 要：在城市道路中，應(yīng)用交通視頻監(jiān)控系統(tǒng)可以疏導(dǎo)車流、人流，改善交通狀況。主要介紹了城市道路交通視頻監(jiān)控系統(tǒng)的功能架構(gòu)、物理架構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，并論述了系統(tǒng)的總體性能，為該系統(tǒng)的應(yīng)用提供一些參考建議。

關(guān)鍵詞：城市道路；交通視頻；系統(tǒng)架構(gòu)；系統(tǒng)性能

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

近年來，城市交通的飛速發(fā)展，車輛數(shù)目也在不斷上升，因此，不可避免地出現(xiàn)了城市交通擁堵，機(jī)動車事故、違章、逃逸等問題，這種情況嚴(yán)重影響了城市居民的生產(chǎn)和生活活動。城市道路交通視頻監(jiān)控系統(tǒng)的廣泛應(yīng)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(chǔ)。該系統(tǒng)的應(yīng)用對合理疏導(dǎo)車流、人流，改善交通狀況，避免交通事故的發(fā)生具有重要作用，下面就該系統(tǒng)的架構(gòu)和主要性能展開研究。

1 系統(tǒng)功能架構(gòu)

交通視頻監(jiān)控系統(tǒng)的功能構(gòu)架如圖1所示。

由圖1可知，該系統(tǒng)功能架構(gòu)包括三方面。

1.1 前端子系統(tǒng)

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

1.2 通訊子系統(tǒng)

通訊子系統(tǒng)采用光纖專用網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行視頻通訊。

1.3 后臺子系統(tǒng)

后臺子系統(tǒng)主要包括視頻監(jiān)控、視頻回放、報警聯(lián)動、遠(yuǎn)程調(diào)度與控制、視頻內(nèi)容分發(fā)、用戶管理、系統(tǒng)管理、統(tǒng)計查詢、設(shè)備管理等。

路面交通視頻監(jiān)控系統(tǒng)是由布設(shè)在道路沿線的前端設(shè)備對各段路面交通狀況進(jìn)行實時監(jiān)控，將交通視頻信息通過光纖專網(wǎng)傳回后臺中心管理系統(tǒng)進(jìn)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(jiān)控設(shè)備進(jìn)行控制。

下穿隧道交通視頻監(jiān)控系統(tǒng)是由布設(shè)在下穿隧道的前端設(shè)備對隧道交通狀況進(jìn)行實時監(jiān)控，將交通視頻信息通過光纖專網(wǎng)傳回后臺中心管理系統(tǒng)進(jìn)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(jiān)控設(shè)備進(jìn)行控制。

高點交通視頻監(jiān)視系統(tǒng)是指在高點架設(shè)帶云臺的高清視頻監(jiān)控攝像機(jī)，通過高清視頻監(jiān)控攝像機(jī)對一定范圍內(nèi)的交通狀況進(jìn)行實時監(jiān)控，將交通視頻信息通過光纖專網(wǎng)傳回后臺中心管理系統(tǒng)進(jìn)行綜合管理。

系統(tǒng)內(nèi)部接口有兩個：①外場交通視頻監(jiān)控設(shè)備的控制機(jī)和交通視頻監(jiān)控系統(tǒng)服務(wù)器的接口。外場交通視頻監(jiān)控設(shè)備的控制機(jī)和交通視頻監(jiān)控系統(tǒng)服務(wù)器之間的通訊遵循該種設(shè)備支持的通訊協(xié)議，建立一對多的連接。②交通視頻監(jiān)控系統(tǒng)服務(wù)器和中心管理系統(tǒng)的接口。后臺系統(tǒng)利用一套交通視頻監(jiān)控軟件集成所有外場設(shè)備，中心管理系統(tǒng)和交通視頻監(jiān)控系統(tǒng)的集成將一一對應(yīng)，通過規(guī)定的通訊協(xié)議，實現(xiàn)中心管理系統(tǒng)和交通視頻監(jiān)控系統(tǒng)的集成。

2 系統(tǒng)物理架構(gòu)

交通視頻監(jiān)控系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖2所示。

視頻監(jiān)控后臺系統(tǒng)作為平臺系統(tǒng)設(shè)備層面上的管理中心，負(fù)責(zé)監(jiān)控前端設(shè)備，各級監(jiān)控中心設(shè)備的注冊、請求等。

系統(tǒng)具體由管理服務(wù)器和錄像服務(wù)器兩部分組成。管理服務(wù)器主要負(fù)責(zé)響應(yīng)客戶端和設(shè)備提交的系統(tǒng)請求服務(wù)，并進(jìn)行視頻分發(fā)和存儲的調(diào)度管理，同時完成設(shè)備管理、用戶管理、業(yè)務(wù)管理、日志管理等事務(wù)性處理功能。當(dāng)用戶發(fā)出控制指令，調(diào)閱某路圖像或?qū)δ陈穲D像進(jìn)行控制的時候，該指令被管理服務(wù)器接受并加以處理。管理服務(wù)器通過數(shù)據(jù)庫對發(fā)出該指令的用戶進(jìn)行對比，確認(rèn)該用戶是否具有相應(yīng)權(quán)限。確認(rèn)后，管理服務(wù)器將指令轉(zhuǎn)發(fā)給相應(yīng)的錄像服務(wù)器，錄像服務(wù)器直接通過網(wǎng)絡(luò)將指令傳送到用戶的客戶端。

系統(tǒng)也提供SDK軟件開發(fā)包，供外部系統(tǒng)使用。

前端高清攝像機(jī)將采集到的視頻圖像信號，通過光纖傳輸網(wǎng)絡(luò)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(shè)備拓?fù)鋱D如圖3所示。

3 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

交通視頻監(jiān)控系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)包括通過光纖專線網(wǎng)絡(luò)接入的前端子系統(tǒng)和后臺系統(tǒng)兩部分。前端子系統(tǒng)數(shù)據(jù)通過防火墻、交換機(jī)與后臺服務(wù)器進(jìn)行交互。前端設(shè)備根據(jù)安裝要求通過光纖專線與后臺系統(tǒng)進(jìn)行通信。

通信交換機(jī)作為通信網(wǎng)絡(luò)的一部分，主要負(fù)責(zé)匯聚接入的光纖專線。交通視頻監(jiān)控系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)通信分為三大部分，即后臺與前端設(shè)備的通信網(wǎng)絡(luò)，后臺系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)，視頻監(jiān)控系統(tǒng)和外部系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)交換網(wǎng)絡(luò)。后臺和前端設(shè)備之間的通信網(wǎng)絡(luò)主要由運(yùn)營商提供，通過光纖專線方式組建專用物理網(wǎng)絡(luò)，使前端攝像機(jī)等設(shè)備可以與后臺系統(tǒng)之間進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。后臺系統(tǒng)主要由防火墻和交換機(jī)組成，保證后臺系統(tǒng)服務(wù)器、存儲、終端之間的通信。本系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖4所示。

3.1 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)由外場子系統(tǒng)和視頻監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)兩部分組成。視頻監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)通過電信網(wǎng)對外場的視頻監(jiān)控前端設(shè)備進(jìn)行視頻服務(wù)管理，通過與智能交通網(wǎng)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(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行視頻監(jiān)控的要求。通過與其他市政單位的網(wǎng)絡(luò)連接滿足水務(wù)局和其他使用者對下穿隧道或其他特定道路環(huán)境的交通視頻監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行視頻監(jiān)控的要求。視頻監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)通過防火墻與外部網(wǎng)絡(luò)包括公網(wǎng)和智能交通網(wǎng)建立連接，保證系統(tǒng)的安全運(yùn)行。視頻監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)采用雙冗余結(jié)構(gòu)，保證系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。

3.2 主要服務(wù)器部署

交通視頻監(jiān)控系統(tǒng)主要包括兩類服務(wù)器，即視頻監(jiān)控管理服務(wù)器和視頻監(jiān)控錄像服務(wù)器。視頻監(jiān)控管理服務(wù)器要求采用冗余熱備的設(shè)計方式，視頻監(jiān)控錄像服務(wù)器的配置應(yīng)根據(jù)接入的視頻路數(shù)來設(shè)置。從前端設(shè)備到用戶終端，系統(tǒng)所傳輸?shù)慕煌ㄐ畔⒋笾驴煞譃榭刂泼詈鸵曨l流這兩種類型。

4 系統(tǒng)總體性能

視頻監(jiān)控系統(tǒng)在整個智能交通系統(tǒng)中的突出作用體現(xiàn)在交通監(jiān)控和交通調(diào)控兩方面，因此，為了保證視頻監(jiān)控系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行和采集信息的實時、可靠，視頻監(jiān)控系統(tǒng)的總體性能必須達(dá)到相應(yīng)的技術(shù)要求。

4.1 交通視頻監(jiān)控系統(tǒng)

視頻的硬盤陣列配置預(yù)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(qū)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(dá)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(yīng)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(diào)控

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

5 結(jié)束語

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

參考文獻(xiàn)

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

[2]肖真楨.城市道路交通視頻監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計與研究[J].建筑知識：學(xué)術(shù)刊，2013（B05）.

〔編輯：劉曉芳〕endprint

摘 要：在城市道路中，應(yīng)用交通視頻監(jiān)控系統(tǒng)可以疏導(dǎo)車流、人流，改善交通狀況。主要介紹了城市道路交通視頻監(jiān)控系統(tǒng)的功能架構(gòu)、物理架構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，并論述了系統(tǒng)的總體性能，為該系統(tǒng)的應(yīng)用提供一些參考建議。

關(guān)鍵詞：城市道路；交通視頻；系統(tǒng)架構(gòu)；系統(tǒng)性能

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

近年來，城市交通的飛速發(fā)展，車輛數(shù)目也在不斷上升，因此，不可避免地出現(xiàn)了城市交通擁堵，機(jī)動車事故、違章、逃逸等問題，這種情況嚴(yán)重影響了城市居民的生產(chǎn)和生活活動。城市道路交通視頻監(jiān)控系統(tǒng)的廣泛應(yīng)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(chǔ)。該系統(tǒng)的應(yīng)用對合理疏導(dǎo)車流、人流，改善交通狀況，避免交通事故的發(fā)生具有重要作用，下面就該系統(tǒng)的架構(gòu)和主要性能展開研究。

1 系統(tǒng)功能架構(gòu)

交通視頻監(jiān)控系統(tǒng)的功能構(gòu)架如圖1所示。

由圖1可知，該系統(tǒng)功能架構(gòu)包括三方面。

1.1 前端子系統(tǒng)

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

1.2 通訊子系統(tǒng)

通訊子系統(tǒng)采用光纖專用網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行視頻通訊。

1.3 后臺子系統(tǒng)

后臺子系統(tǒng)主要包括視頻監(jiān)控、視頻回放、報警聯(lián)動、遠(yuǎn)程調(diào)度與控制、視頻內(nèi)容分發(fā)、用戶管理、系統(tǒng)管理、統(tǒng)計查詢、設(shè)備管理等。

路面交通視頻監(jiān)控系統(tǒng)是由布設(shè)在道路沿線的前端設(shè)備對各段路面交通狀況進(jìn)行實時監(jiān)控，將交通視頻信息通過光纖專網(wǎng)傳回后臺中心管理系統(tǒng)進(jìn)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(jiān)控設(shè)備進(jìn)行控制。

下穿隧道交通視頻監(jiān)控系統(tǒng)是由布設(shè)在下穿隧道的前端設(shè)備對隧道交通狀況進(jìn)行實時監(jiān)控，將交通視頻信息通過光纖專網(wǎng)傳回后臺中心管理系統(tǒng)進(jìn)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(jiān)控設(shè)備進(jìn)行控制。

高點交通視頻監(jiān)視系統(tǒng)是指在高點架設(shè)帶云臺的高清視頻監(jiān)控攝像機(jī)，通過高清視頻監(jiān)控攝像機(jī)對一定范圍內(nèi)的交通狀況進(jìn)行實時監(jiān)控，將交通視頻信息通過光纖專網(wǎng)傳回后臺中心管理系統(tǒng)進(jìn)行綜合管理。

系統(tǒng)內(nèi)部接口有兩個：①外場交通視頻監(jiān)控設(shè)備的控制機(jī)和交通視頻監(jiān)控系統(tǒng)服務(wù)器的接口。外場交通視頻監(jiān)控設(shè)備的控制機(jī)和交通視頻監(jiān)控系統(tǒng)服務(wù)器之間的通訊遵循該種設(shè)備支持的通訊協(xié)議，建立一對多的連接。②交通視頻監(jiān)控系統(tǒng)服務(wù)器和中心管理系統(tǒng)的接口。后臺系統(tǒng)利用一套交通視頻監(jiān)控軟件集成所有外場設(shè)備，中心管理系統(tǒng)和交通視頻監(jiān)控系統(tǒng)的集成將一一對應(yīng)，通過規(guī)定的通訊協(xié)議，實現(xiàn)中心管理系統(tǒng)和交通視頻監(jiān)控系統(tǒng)的集成。

2 系統(tǒng)物理架構(gòu)

交通視頻監(jiān)控系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖2所示。

視頻監(jiān)控后臺系統(tǒng)作為平臺系統(tǒng)設(shè)備層面上的管理中心，負(fù)責(zé)監(jiān)控前端設(shè)備，各級監(jiān)控中心設(shè)備的注冊、請求等。

系統(tǒng)具體由管理服務(wù)器和錄像服務(wù)器兩部分組成。管理服務(wù)器主要負(fù)責(zé)響應(yīng)客戶端和設(shè)備提交的系統(tǒng)請求服務(wù)，并進(jìn)行視頻分發(fā)和存儲的調(diào)度管理，同時完成設(shè)備管理、用戶管理、業(yè)務(wù)管理、日志管理等事務(wù)性處理功能。當(dāng)用戶發(fā)出控制指令，調(diào)閱某路圖像或?qū)δ陈穲D像進(jìn)行控制的時候，該指令被管理服務(wù)器接受并加以處理。管理服務(wù)器通過數(shù)據(jù)庫對發(fā)出該指令的用戶進(jìn)行對比，確認(rèn)該用戶是否具有相應(yīng)權(quán)限。確認(rèn)后，管理服務(wù)器將指令轉(zhuǎn)發(fā)給相應(yīng)的錄像服務(wù)器，錄像服務(wù)器直接通過網(wǎng)絡(luò)將指令傳送到用戶的客戶端。

系統(tǒng)也提供SDK軟件開發(fā)包，供外部系統(tǒng)使用。

前端高清攝像機(jī)將采集到的視頻圖像信號，通過光纖傳輸網(wǎng)絡(luò)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(shè)備拓?fù)鋱D如圖3所示。

3 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

交通視頻監(jiān)控系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)包括通過光纖專線網(wǎng)絡(luò)接入的前端子系統(tǒng)和后臺系統(tǒng)兩部分。前端子系統(tǒng)數(shù)據(jù)通過防火墻、交換機(jī)與后臺服務(wù)器進(jìn)行交互。前端設(shè)備根據(jù)安裝要求通過光纖專線與后臺系統(tǒng)進(jìn)行通信。

通信交換機(jī)作為通信網(wǎng)絡(luò)的一部分，主要負(fù)責(zé)匯聚接入的光纖專線。交通視頻監(jiān)控系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)通信分為三大部分，即后臺與前端設(shè)備的通信網(wǎng)絡(luò)，后臺系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)，視頻監(jiān)控系統(tǒng)和外部系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)交換網(wǎng)絡(luò)。后臺和前端設(shè)備之間的通信網(wǎng)絡(luò)主要由運(yùn)營商提供，通過光纖專線方式組建專用物理網(wǎng)絡(luò)，使前端攝像機(jī)等設(shè)備可以與后臺系統(tǒng)之間進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。后臺系統(tǒng)主要由防火墻和交換機(jī)組成，保證后臺系統(tǒng)服務(wù)器、存儲、終端之間的通信。本系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖4所示。

3.1 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)由外場子系統(tǒng)和視頻監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)兩部分組成。視頻監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)通過電信網(wǎng)對外場的視頻監(jiān)控前端設(shè)備進(jìn)行視頻服務(wù)管理，通過與智能交通網(wǎng)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(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行視頻監(jiān)控的要求。通過與其他市政單位的網(wǎng)絡(luò)連接滿足水務(wù)局和其他使用者對下穿隧道或其他特定道路環(huán)境的交通視頻監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行視頻監(jiān)控的要求。視頻監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)通過防火墻與外部網(wǎng)絡(luò)包括公網(wǎng)和智能交通網(wǎng)建立連接，保證系統(tǒng)的安全運(yùn)行。視頻監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)采用雙冗余結(jié)構(gòu)，保證系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。

3.2 主要服務(wù)器部署

交通視頻監(jiān)控系統(tǒng)主要包括兩類服務(wù)器，即視頻監(jiān)控管理服務(wù)器和視頻監(jiān)控錄像服務(wù)器。視頻監(jiān)控管理服務(wù)器要求采用冗余熱備的設(shè)計方式，視頻監(jiān)控錄像服務(wù)器的配置應(yīng)根據(jù)接入的視頻路數(shù)來設(shè)置。從前端設(shè)備到用戶終端，系統(tǒng)所傳輸?shù)慕煌ㄐ畔⒋笾驴煞譃榭刂泼詈鸵曨l流這兩種類型。

4 系統(tǒng)總體性能

視頻監(jiān)控系統(tǒng)在整個智能交通系統(tǒng)中的突出作用體現(xiàn)在交通監(jiān)控和交通調(diào)控兩方面，因此，為了保證視頻監(jiān)控系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行和采集信息的實時、可靠，視頻監(jiān)控系統(tǒng)的總體性能必須達(dá)到相應(yīng)的技術(shù)要求。

4.1 交通視頻監(jiān)控系統(tǒng)

視頻的硬盤陣列配置預(yù)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(qū)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(dá)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(yīng)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(diào)控

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

5 結(jié)束語

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

參考文獻(xiàn)

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

[2]肖真楨.城市道路交通視頻監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計與研究[J].建筑知識：學(xué)術(shù)刊，2013（B05）.

〔編輯：劉曉芳〕endprint

摘 要：在城市道路中，應(yīng)用交通視頻監(jiān)控系統(tǒng)可以疏導(dǎo)車流、人流，改善交通狀況。主要介紹了城市道路交通視頻監(jiān)控系統(tǒng)的功能架構(gòu)、物理架構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，并論述了系統(tǒng)的總體性能，為該系統(tǒng)的應(yīng)用提供一些參考建議。

關(guān)鍵詞：城市道路；交通視頻；系統(tǒng)架構(gòu)；系統(tǒng)性能

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

近年來，城市交通的飛速發(fā)展，車輛數(shù)目也在不斷上升，因此，不可避免地出現(xiàn)了城市交通擁堵，機(jī)動車事故、違章、逃逸等問題，這種情況嚴(yán)重影響了城市居民的生產(chǎn)和生活活動。城市道路交通視頻監(jiān)控系統(tǒng)的廣泛應(yīng)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(chǔ)。該系統(tǒng)的應(yīng)用對合理疏導(dǎo)車流、人流，改善交通狀況，避免交通事故的發(fā)生具有重要作用，下面就該系統(tǒng)的架構(gòu)和主要性能展開研究。

1 系統(tǒng)功能架構(gòu)

交通視頻監(jiān)控系統(tǒng)的功能構(gòu)架如圖1所示。

由圖1可知，該系統(tǒng)功能架構(gòu)包括三方面。

1.1 前端子系統(tǒng)

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

1.2 通訊子系統(tǒng)

通訊子系統(tǒng)采用光纖專用網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行視頻通訊。

1.3 后臺子系統(tǒng)

后臺子系統(tǒng)主要包括視頻監(jiān)控、視頻回放、報警聯(lián)動、遠(yuǎn)程調(diào)度與控制、視頻內(nèi)容分發(fā)、用戶管理、系統(tǒng)管理、統(tǒng)計查詢、設(shè)備管理等。

路面交通視頻監(jiān)控系統(tǒng)是由布設(shè)在道路沿線的前端設(shè)備對各段路面交通狀況進(jìn)行實時監(jiān)控，將交通視頻信息通過光纖專網(wǎng)傳回后臺中心管理系統(tǒng)進(jìn)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(jiān)控設(shè)備進(jìn)行控制。

下穿隧道交通視頻監(jiān)控系統(tǒng)是由布設(shè)在下穿隧道的前端設(shè)備對隧道交通狀況進(jìn)行實時監(jiān)控，將交通視頻信息通過光纖專網(wǎng)傳回后臺中心管理系統(tǒng)進(jìn)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(jiān)控設(shè)備進(jìn)行控制。

高點交通視頻監(jiān)視系統(tǒng)是指在高點架設(shè)帶云臺的高清視頻監(jiān)控攝像機(jī)，通過高清視頻監(jiān)控攝像機(jī)對一定范圍內(nèi)的交通狀況進(jìn)行實時監(jiān)控，將交通視頻信息通過光纖專網(wǎng)傳回后臺中心管理系統(tǒng)進(jìn)行綜合管理。

系統(tǒng)內(nèi)部接口有兩個：①外場交通視頻監(jiān)控設(shè)備的控制機(jī)和交通視頻監(jiān)控系統(tǒng)服務(wù)器的接口。外場交通視頻監(jiān)控設(shè)備的控制機(jī)和交通視頻監(jiān)控系統(tǒng)服務(wù)器之間的通訊遵循該種設(shè)備支持的通訊協(xié)議，建立一對多的連接。②交通視頻監(jiān)控系統(tǒng)服務(wù)器和中心管理系統(tǒng)的接口。后臺系統(tǒng)利用一套交通視頻監(jiān)控軟件集成所有外場設(shè)備，中心管理系統(tǒng)和交通視頻監(jiān)控系統(tǒng)的集成將一一對應(yīng)，通過規(guī)定的通訊協(xié)議，實現(xiàn)中心管理系統(tǒng)和交通視頻監(jiān)控系統(tǒng)的集成。

2 系統(tǒng)物理架構(gòu)

交通視頻監(jiān)控系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖2所示。

視頻監(jiān)控后臺系統(tǒng)作為平臺系統(tǒng)設(shè)備層面上的管理中心，負(fù)責(zé)監(jiān)控前端設(shè)備，各級監(jiān)控中心設(shè)備的注冊、請求等。

系統(tǒng)具體由管理服務(wù)器和錄像服務(wù)器兩部分組成。管理服務(wù)器主要負(fù)責(zé)響應(yīng)客戶端和設(shè)備提交的系統(tǒng)請求服務(wù)，并進(jìn)行視頻分發(fā)和存儲的調(diào)度管理，同時完成設(shè)備管理、用戶管理、業(yè)務(wù)管理、日志管理等事務(wù)性處理功能。當(dāng)用戶發(fā)出控制指令，調(diào)閱某路圖像或?qū)δ陈穲D像進(jìn)行控制的時候，該指令被管理服務(wù)器接受并加以處理。管理服務(wù)器通過數(shù)據(jù)庫對發(fā)出該指令的用戶進(jìn)行對比，確認(rèn)該用戶是否具有相應(yīng)權(quán)限。確認(rèn)后，管理服務(wù)器將指令轉(zhuǎn)發(fā)給相應(yīng)的錄像服務(wù)器，錄像服務(wù)器直接通過網(wǎng)絡(luò)將指令傳送到用戶的客戶端。

系統(tǒng)也提供SDK軟件開發(fā)包，供外部系統(tǒng)使用。

前端高清攝像機(jī)將采集到的視頻圖像信號，通過光纖傳輸網(wǎng)絡(luò)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(shè)備拓?fù)鋱D如圖3所示。

3 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

交通視頻監(jiān)控系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)包括通過光纖專線網(wǎng)絡(luò)接入的前端子系統(tǒng)和后臺系統(tǒng)兩部分。前端子系統(tǒng)數(shù)據(jù)通過防火墻、交換機(jī)與后臺服務(wù)器進(jìn)行交互。前端設(shè)備根據(jù)安裝要求通過光纖專線與后臺系統(tǒng)進(jìn)行通信。

通信交換機(jī)作為通信網(wǎng)絡(luò)的一部分，主要負(fù)責(zé)匯聚接入的光纖專線。交通視頻監(jiān)控系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)通信分為三大部分，即后臺與前端設(shè)備的通信網(wǎng)絡(luò)，后臺系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)，視頻監(jiān)控系統(tǒng)和外部系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)交換網(wǎng)絡(luò)。后臺和前端設(shè)備之間的通信網(wǎng)絡(luò)主要由運(yùn)營商提供，通過光纖專線方式組建專用物理網(wǎng)絡(luò)，使前端攝像機(jī)等設(shè)備可以與后臺系統(tǒng)之間進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。后臺系統(tǒng)主要由防火墻和交換機(jī)組成，保證后臺系統(tǒng)服務(wù)器、存儲、終端之間的通信。本系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖4所示。

3.1 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)由外場子系統(tǒng)和視頻監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)兩部分組成。視頻監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)通過電信網(wǎng)對外場的視頻監(jiān)控前端設(shè)備進(jìn)行視頻服務(wù)管理，通過與智能交通網(wǎng)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(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行視頻監(jiān)控的要求。通過與其他市政單位的網(wǎng)絡(luò)連接滿足水務(wù)局和其他使用者對下穿隧道或其他特定道路環(huán)境的交通視頻監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行視頻監(jiān)控的要求。視頻監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)通過防火墻與外部網(wǎng)絡(luò)包括公網(wǎng)和智能交通網(wǎng)建立連接，保證系統(tǒng)的安全運(yùn)行。視頻監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)采用雙冗余結(jié)構(gòu)，保證系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。

3.2 主要服務(wù)器部署

交通視頻監(jiān)控系統(tǒng)主要包括兩類服務(wù)器，即視頻監(jiān)控管理服務(wù)器和視頻監(jiān)控錄像服務(wù)器。視頻監(jiān)控管理服務(wù)器要求采用冗余熱備的設(shè)計方式，視頻監(jiān)控錄像服務(wù)器的配置應(yīng)根據(jù)接入的視頻路數(shù)來設(shè)置。從前端設(shè)備到用戶終端，系統(tǒng)所傳輸?shù)慕煌ㄐ畔⒋笾驴煞譃榭刂泼詈鸵曨l流這兩種類型。

4 系統(tǒng)總體性能

視頻監(jiān)控系統(tǒng)在整個智能交通系統(tǒng)中的突出作用體現(xiàn)在交通監(jiān)控和交通調(diào)控兩方面，因此，為了保證視頻監(jiān)控系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行和采集信息的實時、可靠，視頻監(jiān)控系統(tǒng)的總體性能必須達(dá)到相應(yīng)的技術(shù)要求。

4.1 交通視頻監(jiān)控系統(tǒng)

視頻的硬盤陣列配置預(yù)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(qū)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(dá)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(yīng)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(diào)控

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

5 結(jié)束語

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

參考文獻(xiàn)

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

[2]肖真楨.城市道路交通視頻監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計與研究[J].建筑知識：學(xué)術(shù)刊，2013（B05）.

〔編輯：劉曉芳〕endprint