【導讀】我國高速公路視頻監(jiān)控系統(tǒng)主要通過有線方式進行信號傳輸，該傳輸方式存在著諸多不足。本文介紹的高速公路視頻監(jiān)控系統(tǒng)設計，采用了結合WIFI與3G網絡的無線通信的方式，實現(xiàn)對高速公路全線的無線網絡覆蓋以及數(shù)字化管理和有效監(jiān)督。
目前國內高速公路視頻監(jiān)控系統(tǒng)主要通過有線方式實現(xiàn)信號的傳輸。隨著高速公路的飛速發(fā)展，現(xiàn)有的高速公路視頻監(jiān)控系統(tǒng)存在著一些不足，主要表現(xiàn)在：
1、主干交通閉路電視系統(tǒng)主要依靠光纜進行傳輸，一旦光纜意外中斷，道路監(jiān)控就處于完全“失明”的狀況。有的路段由于被盜、交通事故或自然災害等頻繁，光纜經常中斷，嚴重影響了高速公路的正常運營管理。
2、公路沿線監(jiān)控攝像機在公路建設初期由于種種原因，并沒有實現(xiàn)真正的無“盲點”監(jiān)控。當在監(jiān)控盲點區(qū)域發(fā)生交通意外時，路段管理中心無法及時獲得現(xiàn)場情況，一方面極易造成現(xiàn)場交通堵塞，另一方面會拖延處理時間，引發(fā)二次交通事故，給出行者造成不便，損壞了高速公路的運營形象。
針對以上問題，有必要采用其他高新技術手段實現(xiàn)對現(xiàn)有監(jiān)控系統(tǒng)的功能擴展。本文提出采用WIFI與3G網絡相結合的方式，實現(xiàn)對高速公路全線的無線網絡覆蓋，充分利用了安防監(jiān)控設備分布靈活、操作簡單、工期短的優(yōu)勢，通過將網絡監(jiān)控設備接入覆蓋網絡，實現(xiàn)了對高速公路全段的數(shù)字化管理和有效監(jiān)督。
無線安防監(jiān)控設備監(jiān)控實施的可能性及優(yōu)勢
一、無線安防監(jiān)控設備實施的可能性
隨著3G技術的發(fā)展與3G網絡的建立與完善，高速公路無線安防監(jiān)控設備必將從有線向無線發(fā)展。因此，無線安防監(jiān)控設備必將成為高速公路網絡化監(jiān)控系統(tǒng)的重要組成部分。 3G網絡能夠在全球范圍內更好地實現(xiàn)無縫漫游，并支持圖像、音樂、視頻流等多種媒體形式，提供包括網頁瀏覽、電話會議、電子商務等多種信息服務，同時也可以與已有的第二代系統(tǒng)進行良好的兼容。此業(yè)務得以實現(xiàn)的前提是無論是在室內、室外，還是在行車的環(huán)境中，都應該能夠達到至少2Mbps兆比特/ 秒)、384kbps(千比特/秒)以及144kbps的傳輸速度(此數(shù)值根據(jù)網絡環(huán)境會發(fā)生變化)。而目前國內3G通信的三大主流無線接口: WCDMAI寬頻分碼多重存取)、CDMA2000 EVDO《多載波分復用擴頻調制I和TDS-CDMA(時分同步碼分多址接入)，其上行速率最低為384kbps，已經接近網絡視頻傳輸帶寬，可以滿足無線網絡視頻傳輸要求。
二、無線視頻監(jiān)控的優(yōu)勢
采用WLAN與3G網絡相結合的方式，對高速公路全線進行無線網絡覆蓋，高速公路通信系統(tǒng)將發(fā)展成為范圍更大的廣域網絡，其管理手段將趨向自動化、可視化與網絡化，服務對象也將更加社會化，相對有線視頻監(jiān)控具有明顯優(yōu)勢：
1、無線網絡分布靈活，操作簡單，工期短，可擴展性好布網實施工程綜合費用較低可以有效減少建設工程費用，實現(xiàn)更大的經濟效益。
2、系統(tǒng)可以輕松實現(xiàn)應用的多媒體化以及管理的智能化，實現(xiàn)多種指揮方式并存，可以實現(xiàn)現(xiàn)場人員和遠端指揮中心人員的異地協(xié)同調度，既增強了現(xiàn)場與中心的溝通功能，又提高了管理部門對緊急事件的應急處理能力。
3、通過接入無線網絡，高速公路各級管理部門、沿線服務機構和上級主管機關可以通過專用通道進行高速有效地通信，同時也可以借助網絡為車輛、行人、運輸、物流、電信提供信息服務功能。
4、實現(xiàn)現(xiàn)場圖像的同步傳輸，具有很高的實時性。車載移動采集設備實時采集圖像，經過無線視頻監(jiān)控傳輸至服務器，所需人員通過客戶端進行視頻調用，為路產賠償、責任認定和違規(guī)處罰等提供客觀、準確、及時的現(xiàn)場圖像或視頻信息，并為公路綜合信息服務平臺和應急指揮調度系統(tǒng)提供及時、準確的視頻監(jiān)控信息。
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無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)設計
一、無線網絡搭建
對于無線網絡的搭建，使用者最關心的就是其最終是否能夠滿足多路視頻傳輸?shù)膸捫枰Ｔ跓o線WIFI鏈路的應用中，通常是根據(jù)實際點位多少與距離對設備和網絡拓撲進行設計。假設某 100公里的高速公路，需要對這條高速公路沿線進行全程監(jiān)控，一共布設匆個監(jiān)控點位，采用高清攝像機，點位之間的距離約為 2公里，在這種環(huán)境下通過無線方式將視頻傳回監(jiān)控中心，則設計思路如下:
1、無線骨干網
無線骨干網通常為無線網絡的核心部分，這部分通常流量比較大，因為整個監(jiān)控網絡的畫面都要經過骨干網絡后進入監(jiān)控牛心，所以要求很高的帶寬和很強的穩(wěn)定性。 根據(jù)高清攝像機的帶寬要求，每個監(jiān)控點位所占帶寬達 6Mbps，則胳個點位傳回中心需要鏈路的承載能力為300Mbpsa 鑒于以上因素，設備選型匯聚層需要采用300Mbps 802.11n的無線網橋才能滿足骨干部分對高帶寬的需求。同時，采用一對無線網橋網橋做回傳比較勉強(lln網橋之間帶寬理論值為300Mbps)，可采用兩對風橋做帶寬綁定以實現(xiàn)近乎雙倍鏈路帶寬的效果，同時回傳數(shù)據(jù)來增強匯聚層的負載能力。不過需要在無線網橋接入的交換機上做端口綁定，否則會造成網絡上環(huán)路，弓{起廣播風暴。網橋采用背靠背的方式連接傳輸鏈路，如圖1所示。
2、無線網傳輸層
傳輸層一般位于接入層之上，主要用于將各個點位的視頻流回傳，要求的帶寬相對骨干網要小，但是數(shù)量較多，可采用雙射頻網橋或者單射頻網橋背靠背模式來搭建網絡。無線網橋背靠背情況下建議不超過舊跳，因此需要規(guī)劃網絡拓撲，見圖2，整條鏈路的傳輸層需要每隔10跳分一小段，共分為5段，然后每小段之間采用N型網橋傳回監(jiān)控中心，可知傳輸層每段鏈路所需負載為 80Mbps左右，再考慮末端帶寬損耗，可選用150Mbps網橋。 通過以上方式能夠滿足之前假設的需求。
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二、系統(tǒng)構成與應用
高速公路無線監(jiān)控系統(tǒng)一般由前端視頻采集系統(tǒng)、網絡傳輸系統(tǒng)和監(jiān)控軟件系統(tǒng)組成，如圖3所示。
1、在有條件進行無線WLAN覆蓋的區(qū)域進行WLAN區(qū)域覆蓋，無線WLAN覆蓋的優(yōu)點是不需布線，并且可以保障帶寬，后期不用進行續(xù)費；
2、在WLAN覆蓋區(qū)域的前端采用無線視頻服務器(WDVS ) 、球機模式，球機將模擬信號傳輸給無線視頻服務器，無線視頻服務器將信號處理后，通過無線網絡發(fā)射給安防監(jiān)控設備收發(fā)器，收發(fā)器再通過無線網橋將監(jiān)控畫面回傳給中心；
3、目前國內3G網絡覆蓋廣泛，因此在沒有條件架設無線網絡的環(huán)境下，例如遮擋物較多，不好立桿的區(qū)域，可以采用3G視頻服務器模式接入3G網絡，這種模式的優(yōu)點是分布靈活，網絡簡單，前期成本低，但后期需要向運營商交費；
4、在3G接入模式的前端，采用的是3G視頻服務器，設備對球機傳過來的視頻流與音頻流進行處理后，通過3G網絡將畫面回傳給監(jiān)控中心；
5、監(jiān)控中心可以通過客戶端軟件直接對各個監(jiān)控點位的監(jiān)控進行觀看，也可以通過解碼器對畫面進行解碼上電視墻，通過電視墻軟件觀看，支持畫面輪詢播放，可進行遠程無線視頻監(jiān)控云臺控制；
6、監(jiān)控中心支持2周以上(具體根據(jù)服務器硬盤大小決定) 的錄像存儲，支持按照時間與錄像類型方式的查詢，并具有錄像回放功能；
7、監(jiān)控中心支持前端報警器接入，并可實現(xiàn)視頻彈出、記錄日志、報警錄像等一系列聯(lián)動操作。總結 無線網絡視頻傳輸?shù)膶崿F(xiàn)，將極大地增強管理的統(tǒng)一性，增加通信方式的多樣性，提高通信接口的兼容性，使視頻監(jiān)控系統(tǒng)滿足高速公路發(fā)展所需要的靈活性、便捷性、移動性、低成本及保護用戶投資等要求，為高速公路視頻監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展提供更廣闊的發(fā)展空間。
