IP高清攝像機在高速公路視頻監控中的應用

摘要：隨著高速公路信息化建設的全面鋪開，高速公路視頻監控系統也在不斷進行升級改造，高清視頻和聯網監控成為系統的主要訴求，IP高清攝像機因此被廣泛使用。文章對IP高清攝像機進行了介紹，分析了其在高速公路視頻監控中的優勢，并結合高速公路視頻高清化改造的實例，指出了IP高清攝像機在推進視頻聯網監控中起到的積極作用。

關鍵詞：IP高清攝像機；高速公路；視頻監控 文獻標識碼：A

中圖分類號：U491 文章編號：1009-2374（2015）21-0057-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.21.029

視頻聯網監控是高速公路監控系統中非常重要的環節，近幾年來隨著技術的不斷發展和實際應用中的迫切需求，高清攝像機開始在國內各大高速公路上備受青睞，越來越多的高速公路視頻監控改造項目使用了IP高清攝像機，并取得了不錯的實際使用效果，為提高道路監控水平打下了良好的基礎。

1 IP高清攝像機介紹

IP的英文為Internet Protocol——互聯網協議。IP高清攝像機顧名思義就是網絡高清攝像機，它是基于網絡傳輸的新一代攝像機。IP高清攝像機自帶操作系統，可自動將采集到的視頻信號進行壓縮編碼，并以數字信號方式通過網絡進行傳輸，聯網用戶可以遠程觀看到實時監控畫面，還能對視頻數據進行存儲和管理。

2 采用IP高清攝像機的必要性

高清攝像機可以分為模擬高清攝像機和數字高清攝像機。模擬高清攝像機傳輸的模擬信號在長距離傳輸時容易受到電磁干擾，加上占用帶寬太高，在PAL制式下最高分辨率達到540線已是極限，無法獲得百萬像素的清晰畫面，而數字高清攝像機的數字信號傳輸不易受到干擾，分辨率可達720線，與模擬攝像機相比，具有明顯的優勢。IP高清攝像機也屬于數字高清攝像機的一種，但它可以將視頻信號通過網絡進行遠程傳輸，用戶在遠端PC上只需使用網絡瀏覽器或客戶端軟件就可以對攝像機的實時畫面進行監控，并且還能對存儲在網絡服務器中的視頻數據進行遠程查看和調用。因此，對于高速公路視頻聯網監控系統來說，IP高清攝像機無疑是一種高效與便利的選擇。

3 IP高清攝像機在高速公路視頻監控中的優勢

3.1 畫面更加清晰

IP高清攝像機采用百萬級像素的CMOS圖像傳感器進行逐行掃描，有效避免了模擬攝像機CCD傳感器隔行掃描可能導致的失真和模糊現象，高達720P甚至1080P的高清畫面能夠呈現出質量更好的圖像效果和更加清晰的細節信息，大大提升了車牌、路況、車道和收費亭內信息的有效識別，對于高速公路視頻聯網監控來說具有重要的意義。

3.2 監控范圍更廣

即使現有標清攝像機能夠滿足當前使用條件下對清晰度的需求，但采用IP高清攝像機可以擴大視頻圖像的覆蓋范圍。原來需要安裝4個標清攝像機來監控才能覆蓋的區域，現在只需要安裝一臺1080p的IP高清攝像機就可以完成監控任務，從這一點來看，安裝IP高清攝像機能夠幫助用戶在保證圖像質量的前提下減少攝像機的數量，從而降低監控成本。

3.3 實時遠程監控

模擬監控系統為閉路監控，視頻數據存儲在硬盤錄像機中，只能本地存儲、本地查看，各收費站要將錄好的圖像信息逐級上傳，上級部門再將控制信號逐級下發，出現問題不容易及時發現及時處理，也不方便監控中心對數據信息進行統一管理。IP高清視頻監控依托網絡傳輸信息，系統相對開放，視頻數據可直接通過網絡送至各級終端工作站，并且保存在網絡視頻存儲設備里，各路段監控分中心和監控中心都可以遠程管理和查看圖像，實時監控現場情況，靈活切換畫面，并且能夠隨時對圖像進行調用和存儲，加快了監控中心對道路信息收集的速度，保證了視頻數據的完整性，幫助高速公路各公司實現數據資源統一控制。

3.4 系統擴容方便

模擬攝像機一般采用同軸電纜傳輸視頻信號，并與后端的存儲設備、控制設備和顯示設備相連，當模擬監控系統需要增加前端攝像機設備時，每臺新增攝像機都需要與后端存儲設備電纜連接，如果后端存儲設備的視頻輸入路數已經接滿，則還需要繼續購買存儲設備，工作量和費用都要增加，靈活性較差。

IP高清攝像機內置數字壓縮編碼器和基于Web的操作系統，視頻數據經壓縮后，通過網絡送入監控分中心網絡視頻存儲設備，IP高清監控系統只需對新增攝像機分配一個IP地址，即可利用現有網絡作為傳輸平臺，不需要復雜的布線，不受路數限制，工作站安裝視頻管理軟件后就可對全路所有視頻畫面進行監控和管理。

3.5 多項功能集成

IP高清攝像機作為高清監控系統中的前端設備，除了采集和傳輸高清視頻信息，還將多項功能集成于一身，而這些功能在模擬監控系統中是要依靠后端設備才能實現的，比如集成PTZ功能，可以直接通過網絡來控制攝像機的云臺和鏡頭進行平移傾斜和縮放，實現全方位地監控；集成報警功能，可實現移動偵測報警、視頻丟失報警、畫面被遮擋報警等，同時支持報警聯動。此外還集成了一些模擬攝像機不易實現的新功能，比如集成音頻功能，支持音頻信息采集、支持雙向語音對講；集成POE功能，支持以太網供電。這些功能都為高速公路視頻監控系統的使用提供更多的選擇。

4 IP攝像機應用實例

京滬高速公路具有交通流量大，長途貨車多，交通事故多等特點。根據道路視頻全程監控的有關建設，結合京滬高速公司的路段現狀，京滬高速公路徐宿段及淮安段于2013年7月進行了視頻監控升級改造工程。改造工程在京滬高速沿線新增高清攝像點，并對原有視頻監控系統進行高清化改造，最終實現京滬高速視頻高清全程無盲點監控。該路段原有外場監控攝像機28臺，均為模擬攝像機，主要分布在各互通、服務區及主線易發事故路段附近。各外場監控攝像機信號通過光端機傳至就近收費站、服務區，編碼后通過千兆以太網傳送至就近監控分中心。在監控分中心實現視頻統一控制、切換、參看、存儲等功能。

4.1 總體改造方案

為實現道路沿線無盲區的視頻監控，在分析現有監控攝像機布點情況之后，以1.3公里左右的間距為標準，在互通分流點、特大橋處、事故多發路段進行攝像機的加密布設。路段所有新增及替換的攝像機均采用IP高清攝像機，其中遙控攝像機類型為高清快球，固定攝像機類型為高清槍式攝像機。項目總共新增IP高清快球122套，IP高清槍機18套。

4.2 視頻傳輸方案

新增IP高清攝像機視頻數據信號通過以太網光端機傳輸到就近收費站或服務區，然后通過監控網絡通信平臺傳送至各路段的監控分中心，各路段監控分中心的視頻信號通過監控萬兆網傳送至京滬公司監控中心，在京滬公司監控中心實現京滬高速所有路段視頻攝像機的控制、查看、調用等功能。

4.3 視頻存儲、控制方案

項目采用視頻分布式存儲（IP-SAN），統一管理的理念。減少網絡帶寬壓力的同時實現在各監控分中心對所管轄路段視頻攝像機的統一控制、切換、參看、存儲等功能。在各監控分中心增加網絡視頻存儲設備（轉發及存儲服務器+磁盤陣列+硬盤），實現高清視頻信號在各監控分中心的存儲功能；增加視頻工作站實現視頻信號的控制及存儲分配。在監控中心增加視頻管理服務器，通過監控網絡通信平臺，京滬公司監控中心可實現對監控分中心存儲圖像的任意調用；通過視頻工作站的視頻控制管理軟件，京滬公司監控中心可實現對全路所有攝像機視頻圖像的實時調用和錄像調用。

4.4 視頻顯示方案

京滬公司監控中心和監控分中心均采用大屏幕電視墻液晶拼接顯示系統。改造項目實施后，需配合高清解碼器來滿足現有高清視頻顯示的需求。因此在京滬公司監控中心和監控分中心，均增加高清解碼器至32路，視頻圖像通過解碼器解碼后傳輸至智能多屏拼接控制器，實現在大屏幕電視墻上的顯示。

4.5 IP高清改造后的成效

京滬高速公路徐宿段及淮安段視頻監控改造項目于2014年春交工驗收，經過半年多時間的檢驗，整個IP高清視頻監控系統運行良好，不僅實現了京滬公司對視頻聯網監控系統的基本功能訴求，更在一定程度上提升了該高速公路路段的運營管理水平。系統具體使用中，具有如下優點和成效：

4.5.1 整個視頻監控系統從前端采集到后端存儲顯示全部采用高清設備和高清技術，真正實現1080P的高清晰畫面，能夠為高速公路日常管理中的車牌識別、道路狀況查看、收費亭監管等提供及時有效的視頻

信息。

4.5.2 系統采用IP-SAN分布式存儲，這種基于IP以太網的網絡區域存儲架構能夠有效提高存儲數據的可靠性，而且升級擴容簡單方便，能夠為項目降低購置成本與維護成本。

4.5.3 監控中心對視頻數據進行統一管理，出現問題能夠及時進行指揮調度，加快了整個路段的快速反應能力，充分發揮了高速公路的管理職能。

5 結語

高清視頻監控已經成為高速公路監控系統發展的主流和必然，IP高清攝像機在國內多數高速公路實際使用后，其成效也已逐漸得到認可。在建設高清視頻監控系統時充分挖掘和利用IP高清攝像機的優勢，能為提升高速公路視頻監控水平提供更多的幫助。

參考文獻

[1] 張志.高速公路高清視頻監控系統的構建[J].中國交通信息化，2011，（4）.

[2] 田振華.IP高清攝像機的核心技術及應用前景[J].中國安防，2012，（9）.

作者簡介：陳燕（1982-），女，西安公路研究院工程師，碩士，研究方向：高速公路機電工程系統集成。

（責任編輯：陳 倩）