高速公路高清視頻監控技術探討

羅起潮

摘要：文章分析了高速公路視頻監控技術的優勢，探討了該技術設計與應用方法，并結合實例闡述了該技術的具體應用情況，以期為加強我國高速公路視頻監控管理提供參考。

關鍵詞：高速公路;高清視頻;監控技術

This article analyzes the advantages of expressway video surveillance technology，discusses the design and application methods of this technology，and describes the specific application situation of this technology in combination with actual examples，hoping to provide the reference for strengthening the expressway video surveillance management in China.

Expressway;HD video;Surveillance technology

0 引言

近年來，我國高速公路視頻監控技術有了很大進步，為高速公路的安全通行以及規范化管理提供了重要保障。視頻監控一直是社會關注的焦點，尤其是高速公路的視頻監控更是人們熱議不斷的話題。現階段，我國高速公路視頻監控已基本完成了從“看得見”到“看得清”的蛻變，高清視頻監控技術呈現數字化、網絡化、集成化、智能化發展，促進了高速公路交通監管水平的不斷提升。

1 高速公路視頻監控技術概述

如今，視頻監控在人們日常生活的各個領域隨處可見，對于人們的安全起到了重要的保障作用。高速公路視頻監控技術經歷了從模擬視頻監控到數字化遠程監控的發展過程。在20世紀90年代之前，高速公路視頻監控技術主要還是采用閉路電視系統，其監控速率慢，畫面模糊，范圍窄，存儲和檢索效率較低，并且不具有較強的可擴展性。隨著信息技術和數字化技術的快速發展，以電腦控制為核心的多媒體視頻監控系統應運而生，通過設計視頻控制軟件來實現對高速公路監控圖像的信息處理，在存儲檢索以及綜合分析能力上有了很大改進。而網絡通信技術、視頻壓縮技術以及遠程智能控制技術的快速發展，使得高速公路視頻監控技術邁入了遠程控制時代，能夠實現對視頻信息的遠程采集、傳輸、檢索和存儲。當前，我國高速公路視頻監控技術基本具備了對車輛行駛狀態以及交通路況的自動檢測與動態識別功能，一旦發現交通事件能夠自動識別并報警。此外，視頻監控系統所收集的圖像更加高清、完整和穩定，為加強高速公路交通管理提供了技術支撐。

2 高速公路高清視頻監控技術的優勢

2.1 傳統監控技術的弊端

傳統的高速公路視頻監控技術雖然能夠實現對高速公路交通的實時監控，但監控圖像的傳輸效率慢、圖像不清晰，不能動態識別車輛信息以及行程狀態，也不具備自動報警功能，并且在實際監控過程中很容易受到外界因素的干擾，信號質量堪憂。再者，傳統監控技術所耗費的資源多，需要鋪設導線、安裝磁盤，工程周期長，成本投入較大。此外，傳統監控技術不具備實時可調功能，在一定程度上抑制了交通管理效率的提高。

2.2 高清視頻監控技術的特點

高清視頻監控技術主要包括三大特點：（1）實現了遠程化控制，在圖像采集、傳輸、處理和分析方面沒有距離限制，并且信息采集、傳輸和接收的穩定性很高;（2）實現了數字化信息壓縮存儲，操作方便，節約資源;（3）實現了對交通參數的自動檢測、動態識別和科學記錄，還能夠對交通參數進行實時檢索和調取，具有很強的可擴展性。

2.3 高清視頻監控技術的優勢與前景

與傳統視頻監控技術相比，高清視頻監控技術的優勢十分明顯：（1）畫面非常清晰。高清視頻監控多數都采用嵌入式一體機，安裝了先進的傳感器芯片，能夠實現1 080P以上的畫面拍攝效果，并且還能對高速公路路況和行車狀態進行動態記錄，穩定性較高。（2）監控范圍更廣。相比以往的標清監控而言，高清視頻監控畫面的范圍更廣，能夠實現較大區域監控的功能。（3）遠程化控制。高清視頻監控改變了以往的閉路監控方式，采用網絡通信技術來進行數據傳輸，只需要通過專網監控平臺就能夠實現對各個監控子站的遠程控制，實時采集監控數據，對監控信息進行統一管理。（4）可擴展性強。傳統監控系統的靈活性差，而高清視頻監控技術采用視頻壓縮與數字化存儲技術，集多種功能于一體，能夠及時進行更新和升級。

目前，我國高速公路視頻監控技術仍然在朝著數字化、智能化與集成化的方向發展，在數字化與集成化方面取得了很大成效，在智能化方面還有很大的發展空間。另外在關于視頻圖像的自動甄別以及海量信息的自動分析方面還有待進一步改進和升級，與此同時，實現高清視頻監控技術與其他系統的無縫結合，推進高速交通管理的現代化發展，也將是今后需要持續努力的方向。

3 高速公路高清視頻監控技術的設計與應用

3.1 高速公路高清視頻監控技術的設計思路

高速公路高清視頻監控技術一般包括前端圖像采集、中端信息傳輸以及后端視頻監控三個環節。（1）安裝前端圖像采集設備。高清視頻監控技術必然需要采用高清攝像機，這也是實現高清視頻監控所需的基本硬件之一。為了實現高清監控的目的，就必須引入先進的攝像設備，應至少達到1 080P攝像標準。前端安裝的攝像機必須滿足高分辨率、高清晰度以及色彩感豐富等條件。現階段，我國高速公路所采用的高清攝像機主要有HD-SDI高清轉碼攝像機和微型高清網絡攝像機兩種類型。高清攝像機的作用主要是采集圖像，并且將采集到的高清圖像存儲起來再對外傳送。當然，高速公路上所安裝的高清網絡攝像機還會配備一定的圖像信息壓縮設備來對采集到的海量信息進行壓縮處理，以便于存儲和對外傳送。（2）安裝中端信息傳輸設備。當高清攝像機采集到高清圖像并經過壓縮處理后，就需要通過中端視頻信息傳輸設備對外傳送到后端的視頻監控中心。目前，中端高清視頻信息傳輸設備的類型也比較多，主流的是網絡攝像機通過網線傳輸，還有同軸高清是通過視頻線傳輸。有的中端視頻信息傳輸設備還采用了擴頻技術、數字壓縮編碼技術以及數字加密技術，具有很強的穩定性和抗干擾性。一般來講，采用HD-SDI高清攝像機屬于數字分量串行接口，是非壓縮的視頻傳輸標準，對于數據傳輸寬帶要求較大，投資成本也比較高。（3）安裝后端視頻監控器。后端高清視頻監控器是整個高速公路段高清視頻監控的核心，前端的高清攝像機相當于“眼睛”，后端的高清視頻監控中心則屬于“大腦”。在后端高清視頻監控器上可以實現對整個交通信息的實時監控，并且與網絡監控中心平臺相結合，組成高效統一的高速公路高清視頻監控管理系統。

3.2 高速公路高清視頻監控技術的應用方式

高速公路高清視頻監控主要運用于運行車輛的違規檢測與交通事故現場處理。目前，我國高速公路根據長度要求，會設置相應的攝像點，詳細記錄相關車輛的行駛狀態，并自動將識別到的信息上報處理。與此同時，對于互通及事故多發地段都需要設置攝像點。現階段，我國高速公路多采用路側安裝10～12 m的高桿來布置一體化的高清攝像機，對于通行的車流量、速度、車道占用率、車牌號碼等參數進行詳細拍攝，確保拍攝視野不沖突，畫面更加清晰。對于服務區和站所一般采用全景式或槍球聯動的高清網絡智能攝像機進行全景拍攝，并能及時發出報警信號，符合安保管理要求。對于高速公路隧道段，一般都需要安裝高清攝像機，短隧道可以在洞口處裝設高清攝像機，對即將進入隧道車輛的車速以及行駛狀態進行抓拍，長隧道可以在洞內按照一定間距標準裝設高清攝像機，實時監測隧道煙霧、行人穿越、隨意停車、超速等信息。此外，一體化的高清攝像機都安裝有視頻事件檢測系統，能夠實現對各類交通異常事件的智能檢測報警。

4 A高速公路高清視頻監控技術案例分析

本文以A高速公路段高清視頻監控技術的運用為例進行具體的分析和探討。A高速公路段的高清視頻監控系統主要包括1個片區監控中心以及若干個隧道、收費站和路段區段。所以，A高速公路高清視頻監控可以分為隧道監控、路段監控以及收費站監控。其中，路段監控為主線監控，攝像機主要分布在長下坡、互通、特大橋、服務區以及區域測試等監控點;隧道監控主要分布在短隧道的洞口處與長隧道的洞內;收費站監控主要分布在收費廣場、收費亭和收費車道。出于對成本的考慮，A高速公路在具體裝設高清攝像機方面有所不同，對于收費車道、服務區以及隧道內的一些固定區域的監控采用的是720P高清攝像機，基本上能夠滿足監控標準，節約了投資成本。而在收費廣場、主要路段、隧道洞口以及事故多發路段則采用1 080P標準的高清攝像機，確保視頻監控的畫面質量，能夠更加清晰準確地識別車輛信息和檢測交通事件。在前端高清攝像機類型的選擇上，A高速公路全部采用的是高清數字壓縮一體化的網絡攝像機，每個攝像機都有固定的IP地址，實現了實時聯網監控。在終端信息傳輸上，將采集到的信息先進行壓縮處理，然后再通過TCP/IP網絡傳輸到終端，所以，A高速公路中端信息傳輸對網絡速率要求較高，需要設置同步數字體系或者建立單獨的視頻傳輸網絡。在高清顯示設備接口類型上，A高速公路選用的是HDMI接口，保證了信息傳輸的速度，能夠實現對多種信號的接收，還保證了遠距離的傳輸。在具體的視頻信息存儲方面，A高速公路采用了分級存儲管理的辦法。對于隧道視頻存儲管理設置有專門的視頻監控值守點，并且配置有專用監視器，能夠對監控視頻進行切換、分割、合并、回放、調用等，實現了對隧道洞口以及內部的交通狀況與車輛行駛狀態的實時監測。對于收費站和路段的視頻，將其直接傳輸到相應的收費站監控室，可實現對相應路段的高清視頻信息的綜合處理。A高速公路片區監管中心能夠通過網絡監控系統，對隧道、收費站等存儲的視頻信息進行實時查看、回放、調用，實現對整個片區內高清視頻的管理和控制。

5 結語

高清視頻監控技術的優勢明顯，改變了以往視頻監控存在的問題，基本能夠滿足高速公路的運營要求。當然，我國高速公路高清視頻監控技術還有很大的發展空間，在對資源的整合利用以及成本控制方面還需要繼續努力。與此同時，在應用實踐中，高速公路高清視頻監控技術還需要結合具體情況，根據本片區高速路段狀況選擇合理的攝像點以及視頻標準，同時優化視頻信息傳輸方案，做好視頻信息的存儲工作，不斷提高高清視頻監控技術的應用效率。

參考文獻：

[1]歐陽督.淺談高清視頻監控技術的發展與應用[J].技術與市場，2016（11）：108.

[2]陳 磊.高速公路監控系統及相關設備分析[J].工程技術研究，2016（7）：100.

[3]劉素嬌.高清視頻監控系統的存儲研究[J].通訊世界，2018（1）：274-275.

[4]吳舒曼.淺談高清視頻監控點面結合系統[J].中國交通信息化，2018（1）：113-115.