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摘 要：监控产品和技术手段更新换代，为了满足对高速公路的实时监控，节约日常运营成本，提升监视人员工作效率和监控系统对应急事件的反应速度，提升高速公路的服务质量，实施对高速公路原有监控系统的优化和改造。
关键词：高速公路系统；摄像机；光路传输；太阳能供电；视频监视
一、项目概况
高速公路机电项目监控系统主要目的是对车辆在高速公路行驶的条件下，实施实时的、连续的监视。通过监控系统实现在事件发生后能够快速反应及时施救，并尽快恢复高速公路的正常运行。
二、设计原则
系统符合信息产业发展的潮流，优先选择具有代表性的，并具有广阔发展前景的技术和设备。
机电系统主要以模块化、系统化的设计方法，充分注意设计的包含度、系统的柔性和界面的可扩充性，达到管理科学化、操作简易化、系统一体化的目标。
三、设计方案
（一）高速公路监控系统改造方案
高速公路视频监控系统包含道路全程监控系统和收费站闭路监视系统，视频监控系统由摄像机、光传输设备、通信光缆、监视器、硬盘录像机、图像处理及控制设备构成。道路全程监控系统通过外场监控摄像机以及光传输设备，将全程图像上传监控中心，实时掌握高速公路全程的道路通行情况。收费站监控系统通过出、入车道收费亭内及车道摄像机以及亭内拾音器，对收费车道进行有效的监督，同时通过多媒体计算机抓拍、存储车辆的图像。
（二）监控中心CCTV系统改造方案
经现场调查，高速公路全程监控和收费站视频图像均上传至监控中心，现有监控中心闭路电视系统的设备预留端口资源不能满足需求，需对原有的视频监控系统设备进行扩容、升级改造，主要包括：
视频切换控制矩阵：原有视频控制矩阵为64路视频输入48路视频输出，为满足需求视频切换控制矩阵都必须要将视频输入扩展到158路，视频输出为63路。设计新增1台160入80出的视频切换控制矩阵。该方案优点是保证了监视系统设备运行稳定，便于施工组织、便于设备维护、精简了设备种类和数量，容易实现矩阵的级联。
硬盘录像机：采用集中监控模式后，为保证收费业务的管理，设计各收费站的收费系统图像在各个收费站本站存储、显示，监控中心不需再对上传图像重复录像，通过硬盘录像机网络联网，在监控中心配置图像管理计算机，通过硬盘录像机联网软件实现对收费站和道路全程视频图像的实施监控和历史图像调阅。
视频分配器：配置10台16入48出视频分配器以满足视频接入需求。
1.收费站视频监控系统改造方案。高速公路沿线收费站设置了比较完善的视频监控设备，其中视频切换控制矩阵、硬盘录像机、视频分配器、主监视器等设备保留继续使用，用于收费站日常图像的查询调看。
2.视频传输方案。关于收费图像的传输，沿线各收费站广场、亭内、车道及票据室和监控室所有视频图像均通过多路视频数据复用光端机+单模光缆上传至监控中心。
高速公路沿线各收费站视频切换控制矩阵通过串口级联，可接受监控中心矩阵的控制，矩阵的级联控制通过收费系统计算机网络实现。
（三）外场监控设备供电改造方案
高速公路道路全程监控摄像机采用一体化遥控摄像机，采用电缆供电方式，考虑到高速公路沿线供电电缆偷盗现象严重，而太阳能供电作为一种新型、洁净、环保的供电方式已经越来越得到广泛的应用，设计高速公路沿线遥控摄像机采用太阳能本地供电。
（四）外场遥控摄像机图像传输整改方案
高速公路原有外场遥控摄像机的图像均采用点对点光端机+单模光纤的方式直接上传至监控中心，本着改造后系统先进性、可靠性、灵活性的设计原则，综合考虑系统的可扩展性，业务拓展功能，建议将点对点光端机更换为采用数字非压缩技术和CWDM技术的节点式数字光端机，节点式数字光端机可以将多路视频、多路反向数据信号任意组合，在一芯或两芯光纤上同时双向传输，节省光纤资源。
（五）监控系统主要设备名称
1.“17”液晶显示器：显示屏17英寸。
2.彩色监视器：21”直角平面（对角线）。
3.亭内摄像机：一体化半球形1/3” CCD彩色摄像机；解像度不低于470线，灵敏度≤2Lux；镜头5～10mm，手动调焦，自动光圈，摄像机头装在防护罩内。
4.节点式光端机：光端机除了提供图像及反向控制信号外，还提供低速数据通道，负责将附近的外场设备数据和太阳能蓄电池监测数据传输到监控分中心。
5.光端机：24路视频+2路数据复用光端机、16路视频+2路数据复用光端机。
6.太阳能供电设备：太阳能供电系统采用全天候太阳能组件和全模块化结构的电力转换器，以及免维护电池组构成。系统组成：太阳能光伏（PV）方阵板：将光能变成电能，可单个或多个PV并联供电。电源控制器：控制太阳能电池板、蓄电池充放电，便于应急充电。蓄电池容量监视仪：实时监测蓄电池容量，及时报警。蓄电池组：储能。太阳能板支架系统：便于安装和调整操作。蓄电池保温箱和保温材料：保证蓄电池恒温工作环境。防护箱：保证电源控制器外置正常工作，便于应急充电和日常维护（与摄像机机箱共用）。监视仪通过节点式光端机传输系统构成在线监测网，由监控室统一控制管理，具有数据记录、查询、采集方式调整、编号查询、声光报警功能。
7.球形一体化遥控摄像机。采用球型一体化彩色/黑白自动转换摄像机。球型一体化摄像机是将摄像机镜头、云台、解码器等器件融为一体，置于球型防护罩内，可对摄像机进行遥控。
四、结语
视频监控系统作为高速公路运营管理的重要手段，为高速公路管理部门提供了准确、实时的高速公路路况信息和高速公路道路通行情况，及时的响应高速公路发生的紧急情况，提升高速公路运营单位的应急处理能力，通过高速公路视频监控图像集中管理，为高速公路监控设备实现集中维护提供了可能，提升了高速公路监控系统的网络化、信息化建设水平。
参考文献
[1] 高速公路联网收费暂行技术要求.交公路发[2000]463号.
[2] 交通部.公路工程基本建设项目设计文件编制办法[Z]， 1998.
[3] DB41/T 419-2006河南省《高速公路设计技术要求》.
[4] GB50198-94《民用闭路监视电视系统工程技术规范》.
关键词：高速公路系统；摄像机；光路传输；太阳能供电；视频监视
一、项目概况
高速公路机电项目监控系统主要目的是对车辆在高速公路行驶的条件下，实施实时的、连续的监视。通过监控系统实现在事件发生后能够快速反应及时施救，并尽快恢复高速公路的正常运行。
二、设计原则
系统符合信息产业发展的潮流，优先选择具有代表性的，并具有广阔发展前景的技术和设备。
机电系统主要以模块化、系统化的设计方法，充分注意设计的包含度、系统的柔性和界面的可扩充性，达到管理科学化、操作简易化、系统一体化的目标。
三、设计方案
（一）高速公路监控系统改造方案
高速公路视频监控系统包含道路全程监控系统和收费站闭路监视系统，视频监控系统由摄像机、光传输设备、通信光缆、监视器、硬盘录像机、图像处理及控制设备构成。道路全程监控系统通过外场监控摄像机以及光传输设备，将全程图像上传监控中心，实时掌握高速公路全程的道路通行情况。收费站监控系统通过出、入车道收费亭内及车道摄像机以及亭内拾音器，对收费车道进行有效的监督，同时通过多媒体计算机抓拍、存储车辆的图像。
（二）监控中心CCTV系统改造方案
经现场调查，高速公路全程监控和收费站视频图像均上传至监控中心，现有监控中心闭路电视系统的设备预留端口资源不能满足需求，需对原有的视频监控系统设备进行扩容、升级改造，主要包括：
视频切换控制矩阵：原有视频控制矩阵为64路视频输入48路视频输出，为满足需求视频切换控制矩阵都必须要将视频输入扩展到158路，视频输出为63路。设计新增1台160入80出的视频切换控制矩阵。该方案优点是保证了监视系统设备运行稳定，便于施工组织、便于设备维护、精简了设备种类和数量，容易实现矩阵的级联。
硬盘录像机：采用集中监控模式后，为保证收费业务的管理，设计各收费站的收费系统图像在各个收费站本站存储、显示，监控中心不需再对上传图像重复录像，通过硬盘录像机网络联网，在监控中心配置图像管理计算机，通过硬盘录像机联网软件实现对收费站和道路全程视频图像的实施监控和历史图像调阅。
视频分配器：配置10台16入48出视频分配器以满足视频接入需求。
1.收费站视频监控系统改造方案。高速公路沿线收费站设置了比较完善的视频监控设备，其中视频切换控制矩阵、硬盘录像机、视频分配器、主监视器等设备保留继续使用，用于收费站日常图像的查询调看。
2.视频传输方案。关于收费图像的传输，沿线各收费站广场、亭内、车道及票据室和监控室所有视频图像均通过多路视频数据复用光端机+单模光缆上传至监控中心。
高速公路沿线各收费站视频切换控制矩阵通过串口级联，可接受监控中心矩阵的控制，矩阵的级联控制通过收费系统计算机网络实现。
（三）外场监控设备供电改造方案
高速公路道路全程监控摄像机采用一体化遥控摄像机，采用电缆供电方式，考虑到高速公路沿线供电电缆偷盗现象严重，而太阳能供电作为一种新型、洁净、环保的供电方式已经越来越得到广泛的应用，设计高速公路沿线遥控摄像机采用太阳能本地供电。
（四）外场遥控摄像机图像传输整改方案
高速公路原有外场遥控摄像机的图像均采用点对点光端机+单模光纤的方式直接上传至监控中心，本着改造后系统先进性、可靠性、灵活性的设计原则，综合考虑系统的可扩展性，业务拓展功能，建议将点对点光端机更换为采用数字非压缩技术和CWDM技术的节点式数字光端机，节点式数字光端机可以将多路视频、多路反向数据信号任意组合，在一芯或两芯光纤上同时双向传输，节省光纤资源。
（五）监控系统主要设备名称
1.“17”液晶显示器：显示屏17英寸。
2.彩色监视器：21”直角平面（对角线）。
3.亭内摄像机：一体化半球形1/3” CCD彩色摄像机；解像度不低于470线，灵敏度≤2Lux；镜头5～10mm，手动调焦，自动光圈，摄像机头装在防护罩内。
4.节点式光端机：光端机除了提供图像及反向控制信号外，还提供低速数据通道，负责将附近的外场设备数据和太阳能蓄电池监测数据传输到监控分中心。
5.光端机：24路视频+2路数据复用光端机、16路视频+2路数据复用光端机。
6.太阳能供电设备：太阳能供电系统采用全天候太阳能组件和全模块化结构的电力转换器，以及免维护电池组构成。系统组成：太阳能光伏（PV）方阵板：将光能变成电能，可单个或多个PV并联供电。电源控制器：控制太阳能电池板、蓄电池充放电，便于应急充电。蓄电池容量监视仪：实时监测蓄电池容量，及时报警。蓄电池组：储能。太阳能板支架系统：便于安装和调整操作。蓄电池保温箱和保温材料：保证蓄电池恒温工作环境。防护箱：保证电源控制器外置正常工作，便于应急充电和日常维护（与摄像机机箱共用）。监视仪通过节点式光端机传输系统构成在线监测网，由监控室统一控制管理，具有数据记录、查询、采集方式调整、编号查询、声光报警功能。
7.球形一体化遥控摄像机。采用球型一体化彩色/黑白自动转换摄像机。球型一体化摄像机是将摄像机镜头、云台、解码器等器件融为一体，置于球型防护罩内，可对摄像机进行遥控。
四、结语
视频监控系统作为高速公路运营管理的重要手段，为高速公路管理部门提供了准确、实时的高速公路路况信息和高速公路道路通行情况，及时的响应高速公路发生的紧急情况，提升高速公路运营单位的应急处理能力，通过高速公路视频监控图像集中管理，为高速公路监控设备实现集中维护提供了可能，提升了高速公路监控系统的网络化、信息化建设水平。
参考文献
[1] 高速公路联网收费暂行技术要求.交公路发[2000]463号.
[2] 交通部.公路工程基本建设项目设计文件编制办法[Z]， 1998.
[3] DB41/T 419-2006河南省《高速公路设计技术要求》.
[4] GB50198-94《民用闭路监视电视系统工程技术规范》.