節點光端機在河南某高速公路道路監控視頻傳輸上的應用

作者： 日期：2011-2-11 15:09:00

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前述
    隨著我國經濟的快速發展，交通需求的不斷增長道路交通在社會經濟發展和人們生活的地位越來越重要，但道路的發展與車輛保有直線上升相比顯得相對滯后，各地都面臨道路交通的巨大壓力。只有安全有效的提高道路通行率、減少交通擁塞、確保道路安全暢通，提高交通利用率是當前刻不容緩要解決的問題。
    隨著科技的發展。數字視頻監控已經大量應用到道路監控系統中，通過對交通管理進行實時、快速的視頻監控。建設項目與日俱增，公路安全運營問題顯得越來越突出，道路監控系統可實施交通流量和交通運行監視；對關鍵路段實施交通實時控制；及時發現各種異常情況并采取應急措施，保證道路高速、安全、有效地運行，提高現代生活的交通水平。本文在具體分析了道路視頻監控業務需求的基礎上，主要針對公路管理中心的視頻監控光纖傳輸系統提出了一個解決方案。
系統概述
    道路視頻傳輸系統的主要目的是把前端的視頻信號和控制信號均采用光端機傳輸到道路管理中心。路段監控分中心對某一路段進行監控和管理，視頻等信號主要包括：路面監控和隧道監控。路面監控主要是路段中主要交通出入口、道路擁擠地段，事故多發地段。隧道監控對像主要以隧道內及車道、隧道口及變道和隧道配電所為主要監控點。而隧道內圖像的特點是即分散又集中，圖像有多有少，幾百米的隧道可能只有幾路圖像，而幾公里長的隧道可多達上百路圖像，每路圖像間距在120米－150米左右。
    路面監控圖像則更是復雜，進行全程監控的路段每隔2KM左右有一路圖像，其特點是比較分散。由于這些圖像要直接反映高道路上各關鍵點的實際交通情況，因此對路段監控分中心光纖傳輸系統提出的一個要求是：高質量全實時圖像。一般應采用數字非壓縮實時圖像。
應用解決方案
    從上面分析可以看出，道路監控分中心的傳輸系統比較復雜，有很分散的，也有即集中又分散的，而且各路圖像的距離也很不一致，近的幾公里，遠的幾十甚至上百公里。最直觀和最簡單的設計是全部采用點對點視頻光端機進行傳輸。該方案的特點是設計簡單，但需要大量的光纖資源。還有的解決方法是把幾路圖像先用點對點光端機進行集中，再用多路復用的點對點光端機進行傳輸，這種方案節省了一些光纖，但需對圖像進行背靠背連接，一定程度上犧牲了圖像的質量，尤其如果進行多次的背靠背連接，對圖像質量的影響比較大。
    根據上述情況在此采用我LTBY系列節點式數字視頻光端機實現遠端信號傳輸；路面監控系統隔一定距離就需要接入云臺控制的攝像機，需要一路視頻一路反向控制信號，某些地方可能要可變情報板，車輛檢測器數據信號，氣象監測器數據信號。如果是隧道，短距離的隧道一般攝像機數量也不是很多，用一條鏈路可以將視頻傳輸到中心，長距離隧道，我們可以將攝像機6-8個分成一組，將視頻集中或直接傳輸。
    全面解決道路管理分中心的視頻傳輸問題。該方案的核心思想是整個系統結構是鏈路式的，它是在指一芯光纖插入多個節點遠端有多個發射機在同一光纖上，中心只有一個接收機，采用數字非壓縮光端機實時傳輸，但在整個傳輸過程中視頻只進行一次數字化，所有的節點都在數字域進行，保證視頻質量與數字非壓縮點對點傳輸完全一樣，從而保證了視頻信號在傳輸過程中的高保真質量傳輸。
具體解決方案
    河北某高速公路某段，將采用LTBY系列節點式光端機來進行視頻傳輸和一部分數據的傳輸。其中視頻監控40路、9路路車輛檢測數據、5路數據情報板、1路氣象監測數據。根據該段監控圖像的分布情況和技術先進性，我們設計了四條鏈路進行視頻監控，和一部分的數據傳輸。
具體傳輸方案（總示意圖）如下圖所示：

備注:
    每一條鏈路為了實現對該鏈路的5路球機進行控制采用1路RS485廣播數據即可滿足,而情報板和車檢測和氣象檢測的每一路數據都采用一路RS232數據來實現.
鏈路1設計拓撲圖
 
    1.鏈路一從1#開始，我們采用LTBY的遠端節點機作為節點來傳輸2路視頻和1路反向數據，通過一芯光纖連接到3#處的中間節點機傳輸2路視頻和1路反向數據和1路車輛檢測，然后通過一芯光纖連接到5#位置的節點機傳輸2路視頻和一路反向數據以及一路車輛檢測，在繼續連接到7#位置岱點的節點機，傳輸兩路路視頻和1路反向數據和一路情報板。接著通過光纜連接到10#位置的節點機傳輸2路視頻和一路反向數據以及一路車輛檢測和一路可變情報板，每一路車檢信號和情報板均采用低數據的RS232信號進行傳輸，最后一并接入LTBY的接收機，接收10路視頻和發送1路反向數據5路雙向RS232信號。中間節點雖然傳輸的數據路數不同，但是為了現場操作的簡便建議全部采用LTBY
鏈路2設計拓撲圖
 
    2.鏈路2遠端機和8#、9#位置均采用LTBY 型號節點機，而4#、6#位置則建議采用LTBY的節點機，中心端則同樣采用LTBY接收視頻和數據。
鏈路3設計拓撲圖
 
    3、鏈路3：遠端機和15#、17#位置的節點機均采用，而13#和20#位置則采用LTBY 型號節點機，中心和前面鏈路采用相同的LTBY型號接收機。
鏈路4設計拓撲圖
 
    4、鏈路4：遠端機和16#\18#采用LTBY型號節點機,其余兩個節點則采用LTBY節點機,中心接收端采用LTBY，接收視頻和傳輸所有數據.
    該段高速40路圖像和16路數據，通過四芯光纖就全部完成，本次使用的節點光端機只用了三種,且同種功能產品之間可以互換，給施工和調試帶來極大的方便，同時也給業主節省了大量資金.
節點機傳輸特點及優勢：
    從以上設計可以看出，采用節點技術具有如下優點：
    1、全程數字非壓縮視頻傳輸，視頻質量高，達到廣播級，與數字非壓縮點對點傳輸圖像完全一致。
    2、完全實時傳輸，沒有壓縮圖像傳輸的延時問題。
    3、一芯光纖可傳輸10/16路圖像，滿足道路監控需求。
    4、適用范圍廣，適應性強。對集中、散圖像和準集中圖像的傳輸都能很好的適應。
    5、可擴展性好，圖像路數增加非常方便。
    6、自帶高速擴展口功能，可靈地配置多路數據、音頻、開關信號。
    7、節省光纖資源，比點對點傳輸系統大大節省了光纖芯數。
    8、性價比高，比采用壓縮視頻的環網傳輸系統大大節約建設成本。
    9、可靠性高，具有節點斷電光鏈路保護功能，某個節點斷電不會影響其余節點的傳輸。