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【摘要】高速公路视频监控经过多年的实践积累，已经取得了很大的成绩。目前，联网监控势在必行各省公路网都在逐步实施。在工程实践过程中，采用了新技术和创新成果，取得了不少宝贵的经验。不过，无论从系统需求还是从产品选择来看，还是有不少问题值得探讨和研究。
【关键词】联网；发展；问题；前景；建议
On the highway network video surveillance and direction of the development process
Shi Zhao-li
（Shaanxi Han Tang Computer Co., Ltd Xi'an Shaanxi 710000）
【Abstract】Highway video surveillance accumulated through years of practice, has made great achievements. Currently, the network monitoring is imperative provincial road network are gradually implemented. In engineering practice, the adoption of new technologies and innovations, made a lot of valuable experience. However, in terms of system requirements or choose from the product point of view, there are still many problems worthy of study and research.
【Key words】Networking;Development;Problems;Prospects;Recommended
1. 概述
在以往的高速公路视频监控系统中，一般以视频光端机+矩阵交换的模式为主，这种技术在各路段监控系统中被大量采用。随着高速公路全省监控联网的提出，国内几个主流视频传输设备生产厂家又推出了集传输和交换于一体的监控平台产品。现有监控平台产品是面向高速公路的视频监控应用的系统，集视音频信号的接入、标识、传输、交换、存储、显示、云台控制、图像处理、告警联动和视频分发于一体。综合运用计算机技术、图像处理技术、视频压缩技术、传输与交换技术、网络技术、视频行为分析技术，针对高速公路运营维护需求和应用的数字视频网络平台。
2. 高速公路视频光传输的发展
2.1 收费监控光端机的选择。收费视频监控系统主要是对收费站的车道、收费广场、收费亭的收费情况，它的图像需传到收费站监控室，距离近图像多，业务丰富是它的特点，因此以前多选择点对点传输的多路数字视频光端机。
2.2 外场道路监控光端机的选择。外场道路监比收费站更复杂，需要对互通立以及重点路段设置监控点 ，在高速公路路段上每隔2Km左右设置一个监控点 ，有隧道的高速公路还需在隧道内每个方向每隔150m左右设置一个监控点，摄像机控制信号，外场需要通信的信号更是甚多，图像信号、云台控制、有蓄电池监视仪、可变情报标志或情报板、信息诱导屏或信息发布屏、车辆检测器、能见度检测器、气象检测器、监控点设备机箱防盗门磁开关等等丰富的信号需要传输，在一条高速公路上需要传输上百路图像和控制信号，还需要大量的其它信号需要传输。点对点传输的方式在这里受到距离远和监控点分散等条件的限制，以前往往选择将图像及数据通过点对点的图像光端机传到就近的收费站，再在收费站通过大路数点对点光端机传到高速公路管理中心。
节点光端机推出后外场监控点多选择比点对点光端机更先进的级联型（或称节点式）光端机，将路段上各点图像分别集中，然后按照汇聚点的先后顺序依次将所有视频串行传输到监控中心，这样，每条串行通道仅需占用1芯光纤，而每条光纤链路分别可设置10～16个汇聚节点，每两个汇聚节点之间的距离可达几十公里，也可解决因点对点大路数视频光端机不能传输上百公里甚至几百公里的传输，因为每条光纤链路上可接入10～16个图像和若干数据的接入，一条上百路图像的的高速公路也只需几芯光纤即可把所有图像都传回管理中心了，大大节省了光纤的资源。
3. 视频监控平台推出的市场背景
视频监控联网的基础（1）传输，（2）交换。视频监控传输传统上的做法无非两种手段，采用非压缩数字视频光端机裸光纤传输或采用压缩编解码器压缩后借助通信信道（E1或IP）传输，视频交换采用传统的模拟视频矩阵来实现。这是一种典型的通过外部集成方式来实现传输与交换功能的应用模式，传输与交换界面清晰，接口标准都是基于模拟视频标准。对于一个收费站来说，这样的传输和交换模式不但易于实现，也是够用的，但是，若站在一条路、几条路、全省乃至区域联网的角度来看，要想实现全新的联网功能和应用模式以满足全新的管理要求，无论是从设备集成的复杂程度、传输交换容量、视频质量，还是从联网调度方式、可维护性等诸多方面都带来难以逾越的障碍。为解决这一问题，近年来，各设备制造商纷纷推出了集传输与交换于一体的联网监控平台设备，既有完全基于非压缩数字视频技术的，也有基于以太网压缩视频架构的。
4. 视频监控平台发展需要解决的问题
虽然各厂商都是希望找到一种集传输与交换、应用与管理于一体的高效联网解决方案，但是由于采用的技术不同，传输与交换的模式、接口标准等也就大不一致，也就直接导致了各厂家的产品差异巨大。从表面上看，是不同厂商的方案之差，从结果上看，都异曲同工地实现传输与交换。在技术体制上的标准化来看各家产品存在根本上的差异。从目前各平台厂商提供的解决方案来看，基本上可以分为两大类，一类是从非压缩视频光传输演变进化而来，采用TDM数字交换为技术路线的光端机加数字矩阵平台，另一类是采用压缩视频编解码技术和以太网传输与交换架构，硬件传输交换设备加软件管理平台实现的全数字平台。
众所周知，非压缩视频光端机目前只能在模拟的视频接口技术指标上做到标准化，还无法实现无论是电口还是光口在数字域上的标准化。也就是说，不同厂家的光端机是无法做到互联互通的。这一类光端机产品严格地说，是一种模拟接口的数字传输产品，作为发展的一定时段和特定条件下的应用是可以的。但是以此技术路线而演变为交换平台产品，其标准化问题就值得重视和统一了。可以想象，只能是一个完全对外封闭的私有协议的产物，就像一段相声，捧哏与逗哏难以互动，一张口，都听不懂，别人无法配合你，只能找翻译。对于视频监控来说就是回到模拟接口，这样一来，费尽周折得到的数字视频还得变为模拟，一个大系统中这样变来变去，加剧设备的复杂程度不说，可靠性和技术指标也会大幅下降。
采用以太网架构的传输和交换平台本人认为是目前值得推荐的，该型监控平台一切都是在高度的标准化框架下完成的。以太网技术作为当前参与度最广，支持率最高，仍在快速发展的网络技术之一，其强大的生命力和超乎想象的发展空间早已是毫无悬念，当前电信技术的演变以及互联网的高速发展就是印证。以太网的宽带特性是用来承载视频的最优点，而其灵活的交换和组网特性也是当前其他技术体制所望尘莫及的。采用以太网传输与交换，就不得不提视频的数字压缩问题。这实际上又是一个标准化的问题。当前使用较多的无外呼MPEG2、MPEG4和H.264三种。虽然这三种压缩方式都是标准的，但实际上各厂家之间由于技术方案的差异，仍存在一定的通联困难。但是，这是完全可以通过制定压缩的标准来解决的（比如电信全球眼规范）。也只有加快标准的制定，才能规范视频联网的技术体制，才能通过技术进步获得高速和健康的发展。
5. 视频监控平台的发展方向和前景
开放性就是多厂家的兼容性，就是市场的可参与度，也是提供给用户最大的系统支配和调度权限。从这一点上说，采用以太网传输和交换架构的联网监控平台其本身就具备了这一得天独厚的优势。以太网经过多年的发展和完善，尤其是通过电信级的大规模稳定应用，其优异的宽带特性，开放的接口，灵活的应用，早已给人留下深深的映象，而采用以太网技术标准作为接口的应用更是得到极大的普及与应用。这正是以太网开放性的体现。这也是与完全采用非压缩体制的一类产品最根本的区别。由于采用PCM技术的非压缩数字视频技术体制目前并没有相关的业界内相互开放的传输接口标准，而采用TDM为基础实现的数字交换更是厂家自身的核心技术，因此在数字接口上，无论是光还是电的，都无法实现开放，只能在模拟视频接口做到标准。这就意味着采用非压缩体制的这一类平台在应用和功能扩展性方面将受到极大制约。
从另一个角度来看的话，开放性和扩展性是从应用的角度来评价系统。高速公路的视频联网监控的目的并非就是为了传输和交换，而是通过全网无阻塞的灵活传输与调度，为各种信息化、智能化的应用提供保障，为高速公路运营管理和风险控制提供有力的支撑。采用以太网传输和交换架构的开放的平台可以方便地与其他应用子系统无缝对接，例如视频存储子系统、信息发布子系统、告警管理子系统、设备管理子系统、事件监测子系统等等，这样就可以最大限度减少采用集成方式实现的风险，同时也可大量节约投资。
目前，高清摄像机开始应用，这一类设备的接口无一例外都采用了以太网，这也从另一个应用要求说明了以太网平台的重要性。采用以太网架构的平台只要带宽允许，理论上都可以支持这一类高清摄像机的应用，并可有效利用灵活的后台软件应用和管理平台，集各种视频码流的应用与一体，充分发挥高清视频的优势。
系统开放性往往是和标准化分不开的，实际上标准化程度越高，参与者越多，产品生命力也就越旺盛。以太网自身的发展历程不正好就是一个最好的例证吗。
6. 视频监控平台的发展两点建议
6.1 压缩和非压缩视频的兼容。在同一系统中，经常会不可避免地同时存在压缩和非压缩视频。压缩和非压缩视频的兼容就是要求做到在传输和交换平台上可以实现混合调度和同时管理，甚至实现非压缩视频桌面调用。压缩视频具有占用带宽小传输效率高的优点，非压缩视频实时性好，清晰度高，尤其适合大屏显示等要求较高场合。因此在同一个平台上压缩视频与非压缩视频兼容是一个具有十分现实意义的问题。
采用以太网架构的传输与交换平台要想实现兼容，首先要解决非压缩视频以太网封装的问题。非压缩视频光端机采用的PCM数字化方式是不能实现以太网封装的。从标准化和客户端非压缩视频软解来考虑，只能采用符合国际电联（ITU-R）BT.601、BT.656标准的非压缩分量数字视频码流来封装。BT.656数字视频码流其实并不陌生，不但是广播电视行业广泛使用的一种接口规范，也是几乎所有的视频压缩编码器的内部接口标准。引进BT.656标准的非压缩分量数字视频码流实际上是一举两得，既兼容了非压缩视频，又作为视频压缩的基础码流为下一步视频处理和多种应用奠定了所需标准码流的基础。
这样，压缩和非压缩视频的兼容决不是一个简单的集成，而是包含在一个系统平台内的完整功能，与传输、交换、存储、调度等是完全无缝对接的。
6.2 应用要求的个性化定制服务。一个好的系统平台，不单只是支持公式化的操作和应用，还应具有优良的二次开发支持能力，要能够基本保持硬件架构不便的情况下，方便的通过增加应用子系统或在软件管理平台上增加与硬件架构相结合的新的软件模块，从而完成一些新功能。这实际上就是能够及时响应工作中提出的作业流程需要或工作效率提升的创新而按客户应用要求所作的个性化定制服务。例如收费工作中的热线电话与视频切换联动、告警与视频切换联动、显示屏的各种切换模式、方便记忆与操作的视频编码与切换等等。显然采用硬件软件应用平台，客户端功能软件模块化设计的方式是最方便地实现这一中要求的。
［文章编号］1006-7619（2011）07-15-737
【关键词】联网；发展；问题；前景；建议
On the highway network video surveillance and direction of the development process
Shi Zhao-li
（Shaanxi Han Tang Computer Co., Ltd Xi'an Shaanxi 710000）
【Abstract】Highway video surveillance accumulated through years of practice, has made great achievements. Currently, the network monitoring is imperative provincial road network are gradually implemented. In engineering practice, the adoption of new technologies and innovations, made a lot of valuable experience. However, in terms of system requirements or choose from the product point of view, there are still many problems worthy of study and research.
【Key words】Networking;Development;Problems;Prospects;Recommended
1. 概述
在以往的高速公路视频监控系统中，一般以视频光端机+矩阵交换的模式为主，这种技术在各路段监控系统中被大量采用。随着高速公路全省监控联网的提出，国内几个主流视频传输设备生产厂家又推出了集传输和交换于一体的监控平台产品。现有监控平台产品是面向高速公路的视频监控应用的系统，集视音频信号的接入、标识、传输、交换、存储、显示、云台控制、图像处理、告警联动和视频分发于一体。综合运用计算机技术、图像处理技术、视频压缩技术、传输与交换技术、网络技术、视频行为分析技术，针对高速公路运营维护需求和应用的数字视频网络平台。
2. 高速公路视频光传输的发展
2.1 收费监控光端机的选择。收费视频监控系统主要是对收费站的车道、收费广场、收费亭的收费情况，它的图像需传到收费站监控室，距离近图像多，业务丰富是它的特点，因此以前多选择点对点传输的多路数字视频光端机。
2.2 外场道路监控光端机的选择。外场道路监比收费站更复杂，需要对互通立以及重点路段设置监控点 ，在高速公路路段上每隔2Km左右设置一个监控点 ，有隧道的高速公路还需在隧道内每个方向每隔150m左右设置一个监控点，摄像机控制信号，外场需要通信的信号更是甚多，图像信号、云台控制、有蓄电池监视仪、可变情报标志或情报板、信息诱导屏或信息发布屏、车辆检测器、能见度检测器、气象检测器、监控点设备机箱防盗门磁开关等等丰富的信号需要传输，在一条高速公路上需要传输上百路图像和控制信号，还需要大量的其它信号需要传输。点对点传输的方式在这里受到距离远和监控点分散等条件的限制，以前往往选择将图像及数据通过点对点的图像光端机传到就近的收费站，再在收费站通过大路数点对点光端机传到高速公路管理中心。
节点光端机推出后外场监控点多选择比点对点光端机更先进的级联型（或称节点式）光端机，将路段上各点图像分别集中，然后按照汇聚点的先后顺序依次将所有视频串行传输到监控中心，这样，每条串行通道仅需占用1芯光纤，而每条光纤链路分别可设置10～16个汇聚节点，每两个汇聚节点之间的距离可达几十公里，也可解决因点对点大路数视频光端机不能传输上百公里甚至几百公里的传输，因为每条光纤链路上可接入10～16个图像和若干数据的接入，一条上百路图像的的高速公路也只需几芯光纤即可把所有图像都传回管理中心了，大大节省了光纤的资源。
3. 视频监控平台推出的市场背景
视频监控联网的基础（1）传输，（2）交换。视频监控传输传统上的做法无非两种手段，采用非压缩数字视频光端机裸光纤传输或采用压缩编解码器压缩后借助通信信道（E1或IP）传输，视频交换采用传统的模拟视频矩阵来实现。这是一种典型的通过外部集成方式来实现传输与交换功能的应用模式，传输与交换界面清晰，接口标准都是基于模拟视频标准。对于一个收费站来说，这样的传输和交换模式不但易于实现，也是够用的，但是，若站在一条路、几条路、全省乃至区域联网的角度来看，要想实现全新的联网功能和应用模式以满足全新的管理要求，无论是从设备集成的复杂程度、传输交换容量、视频质量，还是从联网调度方式、可维护性等诸多方面都带来难以逾越的障碍。为解决这一问题，近年来，各设备制造商纷纷推出了集传输与交换于一体的联网监控平台设备，既有完全基于非压缩数字视频技术的，也有基于以太网压缩视频架构的。
4. 视频监控平台发展需要解决的问题
虽然各厂商都是希望找到一种集传输与交换、应用与管理于一体的高效联网解决方案，但是由于采用的技术不同，传输与交换的模式、接口标准等也就大不一致，也就直接导致了各厂家的产品差异巨大。从表面上看，是不同厂商的方案之差，从结果上看，都异曲同工地实现传输与交换。在技术体制上的标准化来看各家产品存在根本上的差异。从目前各平台厂商提供的解决方案来看，基本上可以分为两大类，一类是从非压缩视频光传输演变进化而来，采用TDM数字交换为技术路线的光端机加数字矩阵平台，另一类是采用压缩视频编解码技术和以太网传输与交换架构，硬件传输交换设备加软件管理平台实现的全数字平台。
众所周知，非压缩视频光端机目前只能在模拟的视频接口技术指标上做到标准化，还无法实现无论是电口还是光口在数字域上的标准化。也就是说，不同厂家的光端机是无法做到互联互通的。这一类光端机产品严格地说，是一种模拟接口的数字传输产品，作为发展的一定时段和特定条件下的应用是可以的。但是以此技术路线而演变为交换平台产品，其标准化问题就值得重视和统一了。可以想象，只能是一个完全对外封闭的私有协议的产物，就像一段相声，捧哏与逗哏难以互动，一张口，都听不懂，别人无法配合你，只能找翻译。对于视频监控来说就是回到模拟接口，这样一来，费尽周折得到的数字视频还得变为模拟，一个大系统中这样变来变去，加剧设备的复杂程度不说，可靠性和技术指标也会大幅下降。
采用以太网架构的传输和交换平台本人认为是目前值得推荐的，该型监控平台一切都是在高度的标准化框架下完成的。以太网技术作为当前参与度最广，支持率最高，仍在快速发展的网络技术之一，其强大的生命力和超乎想象的发展空间早已是毫无悬念，当前电信技术的演变以及互联网的高速发展就是印证。以太网的宽带特性是用来承载视频的最优点，而其灵活的交换和组网特性也是当前其他技术体制所望尘莫及的。采用以太网传输与交换，就不得不提视频的数字压缩问题。这实际上又是一个标准化的问题。当前使用较多的无外呼MPEG2、MPEG4和H.264三种。虽然这三种压缩方式都是标准的，但实际上各厂家之间由于技术方案的差异，仍存在一定的通联困难。但是，这是完全可以通过制定压缩的标准来解决的（比如电信全球眼规范）。也只有加快标准的制定，才能规范视频联网的技术体制，才能通过技术进步获得高速和健康的发展。
5. 视频监控平台的发展方向和前景
开放性就是多厂家的兼容性，就是市场的可参与度，也是提供给用户最大的系统支配和调度权限。从这一点上说，采用以太网传输和交换架构的联网监控平台其本身就具备了这一得天独厚的优势。以太网经过多年的发展和完善，尤其是通过电信级的大规模稳定应用，其优异的宽带特性，开放的接口，灵活的应用，早已给人留下深深的映象，而采用以太网技术标准作为接口的应用更是得到极大的普及与应用。这正是以太网开放性的体现。这也是与完全采用非压缩体制的一类产品最根本的区别。由于采用PCM技术的非压缩数字视频技术体制目前并没有相关的业界内相互开放的传输接口标准，而采用TDM为基础实现的数字交换更是厂家自身的核心技术，因此在数字接口上，无论是光还是电的，都无法实现开放，只能在模拟视频接口做到标准。这就意味着采用非压缩体制的这一类平台在应用和功能扩展性方面将受到极大制约。
从另一个角度来看的话，开放性和扩展性是从应用的角度来评价系统。高速公路的视频联网监控的目的并非就是为了传输和交换，而是通过全网无阻塞的灵活传输与调度，为各种信息化、智能化的应用提供保障，为高速公路运营管理和风险控制提供有力的支撑。采用以太网传输和交换架构的开放的平台可以方便地与其他应用子系统无缝对接，例如视频存储子系统、信息发布子系统、告警管理子系统、设备管理子系统、事件监测子系统等等，这样就可以最大限度减少采用集成方式实现的风险，同时也可大量节约投资。
目前，高清摄像机开始应用，这一类设备的接口无一例外都采用了以太网，这也从另一个应用要求说明了以太网平台的重要性。采用以太网架构的平台只要带宽允许，理论上都可以支持这一类高清摄像机的应用，并可有效利用灵活的后台软件应用和管理平台，集各种视频码流的应用与一体，充分发挥高清视频的优势。
系统开放性往往是和标准化分不开的，实际上标准化程度越高，参与者越多，产品生命力也就越旺盛。以太网自身的发展历程不正好就是一个最好的例证吗。
6. 视频监控平台的发展两点建议
6.1 压缩和非压缩视频的兼容。在同一系统中，经常会不可避免地同时存在压缩和非压缩视频。压缩和非压缩视频的兼容就是要求做到在传输和交换平台上可以实现混合调度和同时管理，甚至实现非压缩视频桌面调用。压缩视频具有占用带宽小传输效率高的优点，非压缩视频实时性好，清晰度高，尤其适合大屏显示等要求较高场合。因此在同一个平台上压缩视频与非压缩视频兼容是一个具有十分现实意义的问题。
采用以太网架构的传输与交换平台要想实现兼容，首先要解决非压缩视频以太网封装的问题。非压缩视频光端机采用的PCM数字化方式是不能实现以太网封装的。从标准化和客户端非压缩视频软解来考虑，只能采用符合国际电联（ITU-R）BT.601、BT.656标准的非压缩分量数字视频码流来封装。BT.656数字视频码流其实并不陌生，不但是广播电视行业广泛使用的一种接口规范，也是几乎所有的视频压缩编码器的内部接口标准。引进BT.656标准的非压缩分量数字视频码流实际上是一举两得，既兼容了非压缩视频，又作为视频压缩的基础码流为下一步视频处理和多种应用奠定了所需标准码流的基础。
这样，压缩和非压缩视频的兼容决不是一个简单的集成，而是包含在一个系统平台内的完整功能，与传输、交换、存储、调度等是完全无缝对接的。
6.2 应用要求的个性化定制服务。一个好的系统平台，不单只是支持公式化的操作和应用，还应具有优良的二次开发支持能力，要能够基本保持硬件架构不便的情况下，方便的通过增加应用子系统或在软件管理平台上增加与硬件架构相结合的新的软件模块，从而完成一些新功能。这实际上就是能够及时响应工作中提出的作业流程需要或工作效率提升的创新而按客户应用要求所作的个性化定制服务。例如收费工作中的热线电话与视频切换联动、告警与视频切换联动、显示屏的各种切换模式、方便记忆与操作的视频编码与切换等等。显然采用硬件软件应用平台，客户端功能软件模块化设计的方式是最方便地实现这一中要求的。
［文章编号］1006-7619（2011）07-15-737