近年來隨著社會的發(fā)展，安防技術也在不斷的成熟與完善，安防正朝著網(wǎng)絡化、高清化與智能化邁進。高速公路視頻監(jiān)控系統(tǒng)也不例外，但是高速公路監(jiān)控系統(tǒng)龐大，距離遙遠，信號錯綜復雜，對系統(tǒng)的穩(wěn)定性、應用的靈活性均提出了更高的要求，因此要實現(xiàn)高速公路視頻監(jiān)控系統(tǒng)的網(wǎng)絡化、高清化與智能化，搭建智能型、穩(wěn)定性、實用性、先進性、可靠性、可擴展性、靈活性的光纖傳輸系統(tǒng)成為了重中之重。本文提出的方案，是針對內蒙古鄂爾多斯高速公路而設計的光纖傳輸方案。
一、客戶需求
2.1系統(tǒng)構成
根據(jù)實際需求情況，鄂爾多斯市高速公路視頻監(jiān)控系列光纖傳輸系統(tǒng)的建設主要包括：一個總監(jiān)控管理中心，三個分監(jiān)控管理中心(其中一個設為總監(jiān)控中心)，七對高速公路服務區(qū)(分別在高速公路兩旁2-3Km處)，七個收費站，分別布局在七對高速公路服務區(qū)附近。七對高速公路服務區(qū)、七個收費站所有數(shù)據(jù)均需上傳至所轄分監(jiān)控中心，分監(jiān)控中心全部數(shù)據(jù)，均可由總監(jiān)控中心調取和實時監(jiān)控及控制。
1、總監(jiān)控管理中心：
鄂爾多斯市高速公路視頻監(jiān)控系列光纖傳輸系統(tǒng)的中心。對下屬3個分監(jiān)控中心，共510路視頻圖像進行監(jiān)控管理，以及收費站近20×7路視頻，并對區(qū)間測速數(shù)據(jù)控制具備實時檢測及控制能力。
2、分監(jiān)控管理中心：
樁號K19+650點分監(jiān)控管理中心(A分控中心)，A分控中心含74個道路視頻監(jiān)控點，其中A分控中心前端14個，后端59個，旁1個。含2對服務區(qū)，每個服務區(qū)20個視頻攝像機，共80個。其中，2對服務區(qū)的樁號分別是：K19+650、K101+830。因此A分控中心視頻總量為154路。
樁號K135+100點分監(jiān)控管理中心(總監(jiān)控管理中心設置在此分控中心，因此該處稱為B總控中心)，B總控中心含71個道路視頻監(jiān)控點，其中A分控中心前端9個，后端61個，旁1個。含2對服務區(qū)，每個服務區(qū)20個視頻攝像機，共80個。其中，2對服務區(qū)的樁號分別是：K135+100、K189+950。因此B總控中心視頻總量為151路。
樁K380+100點分監(jiān)控管理中心(C分控中心)，C分控中心含88個道路視頻監(jiān)控點，其中A分控中心前端70個，后端17個，旁1個。含3對服務區(qū)，每個服務區(qū)20個視頻攝像機，共120個。其中，3對服務區(qū)的樁號分別是：K247+200、K313+700、K380+100。因此C分控中心視頻總量為208路。
將A、C分控中心通過2芯光纖與管理中心組成星型傳輸網(wǎng)絡，將系統(tǒng)中監(jiān)控視頻圖像應用一芯采用智能千兆光網(wǎng)絡上傳或者調取數(shù)據(jù)，另外，應用一芯分別從A、C分控中心實時傳輸任意32路非壓縮視頻圖像至總控中心。鑒于分控中心距總控中心距離長，采取增加節(jié)點的方式延長傳輸距離。該高速公路含7對服務區(qū)，7個收費站，均采用智能千兆光網(wǎng)絡上傳或調取數(shù)據(jù)，采用一芯光纖。各路段除視頻監(jiān)控以外，另含有交通誘導、區(qū)間測速，這些交通誘導采用RS485傳輸數(shù)據(jù)，并在視頻監(jiān)控點旁，因此采用在視頻監(jiān)控點設置光端機處，增添RS485傳輸通道即可，區(qū)間測速采用以太網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸，因光纖資源有限，僅提供一芯單模光纖，傳輸節(jié)點數(shù)量多，因此，采用千兆智能環(huán)網(wǎng)以太網(wǎng)光纖收發(fā)器傳輸。
鄂爾多斯市高速公路視頻監(jiān)控系列光纖傳輸系統(tǒng)采用分布式、多級管理模式，分控中心與總控中心之間用2芯光纖組成星型傳輸網(wǎng)絡，以及分控中心與服務區(qū)、收費站之間用1芯光纖也組成智能冗余千兆共享是光網(wǎng)絡鏈路，高速公路傳輸距離遠，監(jiān)控點分散度高，因此該傳輸方案采用光電級聯(lián)方式，應用CWDM波分復用技術解決光纖資源不足，監(jiān)控點多切分散的問題。該方案分三級信號傳輸管理，第一級為總控中心，對道路監(jiān)控圖像施行實時監(jiān)控，全部錄像圖像數(shù)據(jù)可全部上傳至總控中心，或者任意調取歷史時刻圖像;第二級為分控中心，分別管理所轄區(qū)域各類信號，并向上級總控中心提供該區(qū)域所有信號;第三級為服務區(qū)、收費站以及道路監(jiān)控點，服務區(qū)將該區(qū)監(jiān)控視頻信號及云臺控制信號集中管理，收費站將所屬監(jiān)控視頻信號集中管理，并通過與服務區(qū)共同組建共享式全速千兆智能光網(wǎng)絡，向分控中心，以及總控中心上傳圖像以及其他信號。道路監(jiān)控點，集中該點視頻信號、云臺信號及就近的區(qū)間測速或交通誘導等數(shù)據(jù)信號并上傳所轄分控中心。三級通信靈活采用光電級聯(lián)，應用CWDM波分復用技術。以保障下級向上級傳輸?shù)男盘柼幱诜€(wěn)定高效的狀態(tài)。
2.2產品應用推薦
本方案著眼于鄂爾多斯市高速公路視頻監(jiān)控系列光纖傳輸系統(tǒng)的具體需求，依據(jù)系統(tǒng)智能型、穩(wěn)定性、實用性、先進性、可靠性、可擴展性、靈活性和經濟性等設計需求，建議視頻傳輸設備采用深圳市光網(wǎng)視科技有限公司的ONV非壓縮視頻數(shù)字電級聯(lián)光端機、ONV非壓縮視頻數(shù)字光端機、ONV智能冗余式節(jié)點光纖收發(fā)器設備。
產品應用設計優(yōu)越性體現(xiàn)在下列幾點：
A) 標準化原則：設備的選型、調試、安裝等環(huán)節(jié)都將嚴格貫徹質量管理條例，完全符合標書和國家、行業(yè)的有關標準，確保系統(tǒng)穩(wěn)定、可靠、安全地運行。
B) 先進性原則：在系統(tǒng)設計中，我們充分考慮圖像監(jiān)控及視頻傳輸技術的發(fā)展，參考目前視頻監(jiān)控及圖像傳輸行業(yè)的發(fā)展水平，確保系統(tǒng)在國內處于領先地位。
C) 安全可靠性原則：系統(tǒng)采用星形網(wǎng)絡結構，使用光級聯(lián)式，采用CWDM波分復用技術，應用不同波長實現(xiàn)各監(jiān)控點故障并不影響其它監(jiān)控點及分控中心、總控中心工作狀況。使用電級聯(lián)式，采用業(yè)界最先進的光開關技術，電級聯(lián)技術，電級聯(lián)將視頻信號疊加調制，通過光開關進行故障控制，使監(jiān)控點故障不影響其他監(jiān)控點及分控中心、總控中心工作狀況。
D) 可擴展性原則：本方案設計時已考慮到系統(tǒng)以后的可擴充性，充分考慮圖像業(yè)務需求，以及在不增加大量投資的情況下能滿足今后較長時間內系統(tǒng)的升級和擴容要求，并為近期和遠期系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)預留了接口。
E) 經濟性原則：整個傳輸系統(tǒng)能夠在先進性，開放性，高效性，實用性，可靠性和穩(wěn)定性方面進行綜合平衡，傳輸系統(tǒng)除了保障圖像傳輸?shù)母邔崟r性，動態(tài)穩(wěn)定的圖像業(yè)務外，還需具有良好的系統(tǒng)性能價格比。
F) 實用性：方案設計滿足監(jiān)控系統(tǒng)要求，充分考慮到系統(tǒng)圖像監(jiān)控項目的具體使用要求。
G) 易用性原則：控制簡單;故障診斷和隔離容易;方便服務。
3.1方案概述
本傳輸系統(tǒng)由星型連接級聯(lián)方式組網(wǎng)，總控中心可實現(xiàn)對道路監(jiān)控所有圖像實時監(jiān)控并向任意監(jiān)控點調取圖像或其他信息，并可實現(xiàn)統(tǒng)一控制功能，各監(jiān)控點之間保持獨立運行狀態(tài)，不受其它監(jiān)控點工作狀況的影響，安裝簡單，維護方便。該系統(tǒng)采用先進的波分復用技術，光開關技術，電級聯(lián)技術，智能自愈技術，僅僅需要八芯光纖便可實現(xiàn)總控中心通過對其中任一監(jiān)控點有效地實現(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)內的圖像切換和控制以及收集道路運行所需數(shù)據(jù)并有效交通誘導。
3.2 系統(tǒng)組成
3.2.1總體結構
鄂爾多斯市高速公路視頻監(jiān)控系列光纖傳輸系統(tǒng)采取三級組網(wǎng)方式，根據(jù)鄂爾多斯市高速公路實際情況，總控中心為第一級，分控中心為第二級，服務區(qū)及道路監(jiān)控點為第三級，服務區(qū)或道路監(jiān)控點首先收集就近信號，并別分接入該服務區(qū)或道路監(jiān)控點配置的光端機傳輸設備，在服務區(qū)、收費站還可實現(xiàn)本地監(jiān)看的同時上傳監(jiān)控圖像到分控中心。分控中心將服務區(qū)及道路監(jiān)控點匯聚的視頻及其他信號集中統(tǒng)一管理，除實現(xiàn)本地監(jiān)控以外，同時將所匯聚信號接入該分控中心配置的光端機設備?？偪刂行模瑢⒏鞣挚刂行纳蟼鞯男盘柦y(tǒng)一監(jiān)控。鄂爾多斯市高速公路視頻監(jiān)控系列光纖傳輸系統(tǒng)的建設包括：監(jiān)控中心三個(其中一個含“分控中心”和“總控中心”兩種功能)，服務區(qū)7對(三個監(jiān)控中心分布在14個服務區(qū)當中，服務區(qū)成對分布 在道路兩旁)，收費站7個(分別位于服務區(qū)附近)。
鄂爾多斯市高速公路視頻監(jiān)控系列光纖傳輸系統(tǒng)包括了視頻信號的接入、傳輸、控制和其他信號的統(tǒng)一管理，是高速公路監(jiān)控系統(tǒng)的核心子系統(tǒng)。該項目具有前端點分散、多級傳輸、分布式管理、線路復雜、保密性要求高等特點，因此視頻傳輸?shù)姆绞街苯記Q定了整個監(jiān)控系統(tǒng)的質量和效果。
在本系統(tǒng)中，服務區(qū)/收費站、道路監(jiān)控點、分控中心、總控中心之間的視頻傳輸均采用了光纖作為傳輸通道。方案中設計的全光數(shù)字監(jiān)控網(wǎng)絡，是融合了數(shù)字非壓縮視頻編碼技術、光纖專網(wǎng)通信技術、數(shù)字矩陣技術、CWMD技術、光級聯(lián)技術、電級聯(lián)技術、光開關技術、智能自愈網(wǎng)絡技術，針對高速公路監(jiān)控系統(tǒng)視頻傳輸?shù)奶攸c，實現(xiàn)了全數(shù)字傳輸及交叉切換、前端可擴容等功能，是在傳統(tǒng)視頻監(jiān)控聯(lián)網(wǎng)方式基礎上的一次質的飛躍。
3.2.2組網(wǎng)方式
總控中心為第一級，分控中心為第二級，服務區(qū)/收費站/道路監(jiān)控點為第三級。利用已有的光纖為傳輸通道組成星型分布式傳輸網(wǎng)絡。
采用全光數(shù)字監(jiān)控網(wǎng)絡，多級傳輸和統(tǒng)一管理，在滿足并提高了專網(wǎng)傳輸能力和網(wǎng)絡質量的同時，建設起一套獨立的監(jiān)控網(wǎng)絡。
1、服務區(qū)、收費站將視頻信號及控制信號進行集中后，除實現(xiàn)本地監(jiān)控以為并向上級分控中心上傳。道路監(jiān)控點僅將該點視頻信號、控制信號以及其他就近數(shù)據(jù)信號進行集中到ONV智能冗余式千兆光纖收發(fā)器上傳至上級分控中心。
2、分控中心將視頻信號及其他信號進行集中后，除實現(xiàn)本地監(jiān)控以外并視頻信號及其他信號統(tǒng)一上傳總控中心。
3、總控中心通過獨立光纖(兩芯)與分控中心連接，組成傳輸網(wǎng)絡，實現(xiàn)總控中心與分控中心之間的雙向傳輸。
4、總控中心對圖像信號的切換調用、控制和傳輸，可直接在總控中心調用任意信號并實施相應控制。
圖1
光纖傳輸系統(tǒng)結構示意圖如圖2所示：
圖2
■區(qū)域劃分及光纖資源分配示意圖如圖3：
圖3
光纖傳輸系統(tǒng)道路A區(qū)傳輸方案分圖如圖4：
圖4
光纖傳輸系統(tǒng)道路B區(qū)傳輸方案分圖如圖5：
圖5
光纖傳輸系統(tǒng)道路C區(qū)傳輸方案分圖如圖6：
圖6
A、B、C區(qū)域設備按以上示意圖進行配置。因此依據(jù)光級聯(lián)傳輸視頻數(shù)量多，電級聯(lián)傳輸節(jié)點多距離遠，服務區(qū)、收費站圖像及其他信號上傳采用智能冗余節(jié)點千兆收發(fā)器傳輸，分監(jiān)控中心上傳總監(jiān)控中心組建兩組千兆全線速光纖網(wǎng)絡，采用智能冗余節(jié)點千兆收發(fā)器傳輸，應用區(qū)間測速采用智能冗余節(jié)點千兆收發(fā)器傳輸，在距離超過100km，為保證傳輸質量采用增設節(jié)點方式中繼傳輸。
高速公路收費站信號傳輸結構圖-光端機應用如圖7：
圖7
高速公路收費站信號傳輸結構圖-光纖收發(fā)器應用如圖8：
圖8
結束語：
自2008年以來中國全面進入“高速公路時代”，全國各地高速公路基礎建設連續(xù)五年如雨后春筍般各地開花逐步編制出一幅優(yōu)美的中國高速公路網(wǎng)。進一步提升高速公路物防、技防水平，搭建網(wǎng)絡化、高清化與智能化的高速公路視頻監(jiān)控系統(tǒng)成為高速公路基礎建設的核心項目之一，其中傳輸系統(tǒng)的優(yōu)劣將從根本上影響并決定著整體方案的安全性與實用性。鄂爾多斯高速公路視頻監(jiān)控光纖傳輸系統(tǒng)設計方案的提出，采用了工業(yè)傳輸方案模式，使得整體方案更具實用性、穩(wěn)定性?？萍际巧a的第一原動力，科技的發(fā)展，新技術的應用，安全可靠的高速公路傳輸系統(tǒng)將會更好的促進智能化高速公路管理體系日益完善與成熟。
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