高速公路收费站中高清视频监控技术的应用研究

高速公路收费站中高清视频监控技术的应用研究

曾志勇

广东江中高速公路有限公司广东中山528412

【摘要】高清视频监控系统作为视频处理技术和计算机处理技术高速发展下的产物，是视频监控行业的发展方向,通过该系统所获取的高清视频能够清晰地显现出高速公路的实时路况信息，便于储存和运营管理。文章结合工程实例，就高清视频监控技术在高速公路收费站中的实际应用展开探究，以期能为高速公路高清视频监控系统的构建提供参考。

【关键词】高速公路；收费站；监控系统；高清视频监控技术

随着经济的快速发展和和谐社会的构建,我国高速公路得到飞速的发展,为保证高速公路的稳定运行,确保行车的安全,必须加强高速公路视频监控管理。作为高速公路机电工程重要子系统之一的视频监控系统,经历了模拟、模数混合及全数字等多次技术变迁。尤其是在收费车道、收费亭、收费广场等监控的重点场所,采用高清视频监控系统,详细记录事件发生全过程,提高画面清晰度,为公路收费站管理决策提供有效支撑是十分必要的。

1常用视频信号标准

目前常用的视频信号标准包括标清和高清2种。二者的最大区别是图像清晰度，而衡量图像清晰度的标准是分辨率，其单位是像素。像素越大，图像就越清晰。标清主要有QCIF(176×144)、CIF(352×288)、HALFD1(704×288)、D1(704×576)等几种分辨率，标清图像清晰度最高只能达到D1的标准。高清主要有720P、1080i和1080P3种标准，其画面宽高比定义为16:9。720P指分辨率为1280×720，1080i和1080P均指分辨率为1920×1080，后缀“i”和“P”分别表示隔行扫描与逐行扫描。其中，1080P是最高等级的高清视频清晰度标准。高清视频与标清视频分辨率对比如表1所示。

从表1数据可以看出，高清视频在水平及垂直2个方向上的分辨率均高于标清视频。对同一个监控对象而言，采用现有标清D1标准，单幅图像约为40万个像素点；采用720P标准，单幅图像约为90万个像素点，2倍于D1；采用1080i/1080P的标准有200万个像素点，4倍于D1。因此，高清视频可以得到监控对象更多的细节，可有效解决现有标清监控系统存在视频图像模糊的问题。

2高清视频信号数字编码

高清视频数字编码可分为数字非压缩编码和数字压缩编码(也称IP网络高清)2种类型。数字非压缩编码指对视频信号不经过任何压缩技术处理，其优点是视频质量非常高、实时性好、延时低；但非压缩的高清视频码流非常大，且无法通过TCP/IP网络进行传输，存储时还需采用压缩技术，否则视频资料存储将占用极大的存储容量。数字压缩编码指对视频信号进行压缩处理，压缩后的视频码流有大幅度的降低，且可通过TCP/IP网络进行传输，后期存储及发布时也较非压缩方式更为方便。

3视频存储和设备显示接口

目前，高清视频的存储大多采用NVR(网络硬盘录像机)来完成。NVR是通过网络来接收由IPC(网络摄像机)传输的数字视频码流，并对其进行存储、管理，从而可实现网络化带来的分布式架构优势。

高速公路高清视频图像传输至监控管理中心时，其需要在显示设备上输出。目前高清视频数字接口类型主要有HDMI(高清晰度多媒体接口)、DVI(数字视频接口)2种。

HDMI是适合影像传输的专用数字化接口，可以传送无压缩的音频信号及高分辨率视频信号，最高数据传输速度为2.25GB/s，同时无需在信号传送前进行数/模或模/数转换，可以保证最高质量的影音信号传送。HDMI最远传输距离为15m。

DVI有DVI－A、DVI－D和DVI－I3种不同接口形式，目前DVI－D用得较多。其只能接收数字信号，不兼容模拟信号，且最远传输距离为5m。

4高清视频监控系统方案设计

4.1收费车道

收费车道摄像机的作用是观察通过车辆的车型、人口发放通行券、出口缴费等,监控系统包括外场摄像机、收费管理所监控设备、路段收费中心监控设备、视频传输设备等。在这些设备的支持下,对收费车道的基本情况进行监控,全面掌握其运行的基本情况,方便对收费车道的有效管理。实际运营过程中,高清车道摄像机摄取的高清视频图像用于动态图像监视和图像捕获。收费员收费操作结束后,车道控制器产生处理数据,包括车型、处理类型、车道号、收费员身份号码、日期、时间等,且不需数据字符叠加器叠加字符。高清摄像机自动叠加由车道控制器串行接口输出的字符信息进行,字符数据采用RS485协议。车道控制器与高清摄像机串行接口由双绞线直接连接,字符信息叠加到实时图像,不需经过收费站管理平台。这样即使收费站服务器出现故障,字符也不会丢失,从而有利于确保信息资料完整,提高收费车道运行工作效率。

4.2收费亭

主要作用是监控收费员收费和缴费情况,在高清视频监控系统的支持下,能实现对这些信息的有效把握,促进系统运行效率提高。收费亭的面积一般比较小,常用广角高清半球摄像机,从而对整个收费亭实现全范围监控,方便管理人员掌握收费亭运行的基本情况。摄像机接人拾音器的声音信号,图像和声音可以同步录制s[]。管理人员通过高清视频监控系统能够全面掌握收费亭的工作状态,对存在的问题及时处理和应对,提高收费亭运行效率。

4.3收费广场

采用高清一体化球型摄像机,并做好设备选型工作,严格按照要求安装设备,保证设备牢固可靠。实时监控图像通过球机自带光传输模块,以光纤模式接人收费站视频交换设备。通过高清摄像系统的应用,可以实时监控缴费后车辆行驶情况、广场人员活动情况,当发生紧急情况时,监控系统可以为其提供高清视频图像,有利于全面掌握事件的基本内容,实现对紧急事件的有效处理。与普通监控系统比较,高清视频监控系统能提供更为清晰的图像和画面,管理人员可以清晰地看清楚收费广场的基本情况,有利于收费站管理水平的提高。保护,保证摄像机的稳定可靠。

5高清视频监控系统设备选型

5.1管理平台及存储设备选型

系统采用全交换架构方案,视频管理平台包括视频管理服务器、视频数据服务器、视频媒体交换服务,以及其他系统软件和应用软件。在服务器故障和网络中断情况下,正在进行的视频存储和监视仍继续进行,不会受到干扰或中断。平台支持检索录像数据,检索回放精度到秒,支持对管理模式、存储设备的统一管理。采用双控制器磁盘阵列,一个控制器发生故障时,另一个可继续使用,保证系统的稳定可靠。

5.2收费车道设备选型

具有高清实时监控、收费信息动态字符叠加功能,可以选用HIC5421日夜型1080P高清枪式网络摄像机。该设备具有强光抑制、低照度特征,夜间监控使用该设备也具有良好效果。并具有宽压保护、供电和供热备份功能,保证设备运行的可靠性,有利于设备更好地运行和发挥作用。

5.3收费亭设备选型

可以选用HIC3421系列1080P高清半球网络摄像机,能实现对收费亭全范围监控覆盖,提供高清晰音质,保证图像声音同步录制,管理人员可以全面掌握收费亭运行的基本情况。

5.4收费广场设备选型

采用HIC662HEX2系列高清全天候球型网络摄像机,对焦精准,色彩真实,满足高清监控工作需要。同时该设备的防水、防尘、防雾能力强,实现对精密元器件的有效保护,保证摄像机的稳定可靠。

6公路收费站高清视频监控系统的应用实例

6.1系统应用

某高速公路收费站原有的视频监控系统已经应用了将近10年,由于忽视设备更新和升级,监控视频图像出现卡顿现象,不能清楚识别过往车辆的车牌号码,截取的驾驶员图像也比较模糊,影响收费站管理水平提高。针对这种情况,2015年l月对监控系统进行升级改造,将高清视频监控系统应用公路收费站。并做好设备调试工作,实现对公路收费站通行车辆的有效监控,确保收费站有效运行和工作。高速公路收费站高清视频传输示意如图1所示。

6.2应用效果

高清视频监控系统的应用使原来的视频监控系统面貌焕然一新,避免图像卡顿现象发生,显著提高了视频图像的清晰度。管理人员可以清晰地获取过往车辆的车牌号码,识别驾驶员的图像信息等,方便对通行车辆开展有效管理。同时,高清视频监控系统的应用能实现对收费站的安全监控与管理,为管理人员开展日常工作提供必要的引导。收费站内的工作人员通过监控系统能发现管理工作中存在的不足,并立即对管理人员进行适当引导,有利于收费站现场管理水平提高。此外,高清视频监控系统能有效弥补收费站管理工作存在的不足,为管理者提供高效的管理手段,辅助管理人员日常工作,降低他们的劳动强度,进而促进公路收费站管理水平的提高,有利于提高收费站服务水平,确保公路收费站畅通和提升服务质量。

7结语

综上所述，在高速公路收费站管理中,视频监控系统扮演了无可替代的重要角色，与传统的模拟视频监控系统相比,高清视频监控技术能够发挥出更加明显的优势,在推动高速公路发展的过程中也起到了非常重要的作用，能够保证高速公路高速、安全、经济地运营管理。随着我国经济的发展，势必会对高速公路管理工作提出更高的要求，高清视频监控系统值得在实践应用中广泛推广。

参考文献

[1]陈小鹏.高清视频监控技术在高速公路中的应用及管理[J].科技与创新.2016(06).

[2]张志.高速公路高清视频监控系统的构建[J].中国交通信息化,2011(4):99-102.

[3]周光华.高速公路高清视频监控技术应用分析[J].中国高新技术企业,2014(15):105-106.