高速公路IP智能监控解决方案分析

需求分析

    传统的高速公路监控系统建设主要关注点在收费站、服务区、隧道/大桥等，只是部分发达省份的高速公路进行沿线路况监控建设。随着高速公路基础建设的不断完善，对整个高速公路的总体服务质量也提出了更高的要求。如何即时发现道路上发生的问题，并即时事先通知车主，带来更高的客户满意度，是高速公路业主面临一个新的焦点问题。随着道路沿线监控点位的增加，一个100公里路段的监控路数将达到200～400路左右的规模，如何管理好这么多的视频是摆在高速公路业主面前的一个新的问题。

    一、

    高速公路监控系统由收费站监控、服务区监控、道路沿线全程监控、隧道监控等组成。道路沿线全程监控可实施交通流量和交通运行监视，对关键点进行气象检测，对关键路段实施交通适时控制，及时发现各种异常情况并采取应急措施，有效地保证高速公路高速、安全、经济地运营管理。

    随着高速公路监控规模的增加，尤其是随着道路沿线监控增加的情况下，高速公路的监控需满足：

    可管理性：应对高速公路规模的监控，需要快速方便的对所有监控设备进行管理；支持分级分域的管理，满足高速公路区域监控中心、路段中心等不同的监控需求；

    可靠性：应对公共应急事件时，需要保证监控系统可靠、快速的调阅当时历史图像；

    易使用：随着高速监控规模扩大，需要能够方便、快捷地使用，即时发现道路意外情况；

    业务融合：监控业务将是作为高速公路地业务系统之一，需要能够与其他业务系统进行融合；

    与上层应用联动：当安全事件发生，需要能够与各种报警形成联动；

    可扩展性：采用开放架构，支持按需扩展。

    传统的监控采用模数结合方案由于其难扩展、难管理、难维护等缺点，无法满足高速公路监控点的增加而提供按需扩展，同时维护困难以及难与上层视频应用形成联动。

    二、全IP路段解决方案同传统解决方案对比分析

    传统高速公路通信系统在SDH传输网络基础上分别建设PBX语音交换系统、计算机IP网络和基于模拟光纤或IP网络建设视频监控系统。

    全IP高速公路信息化系统不需要SDH，直接在高带宽、高可靠IP网络上建设VoIP语音系统、收费系统、视频监控系统。

    1、两种方案模型对比（图1）。

图1 传统信息化模型同全IP通信系统模型对比

2、两种建网方案综合对比分析（表1）

表1  两种建网方案综合对比分析

    全IP路段解决方案理论基础为IToIP信息化模型，IToIP解决方案体系架构不是简单的将计算机业务、多媒体业务叠加于IP网络之上，其核心思想是基于IP的计算、基于IP的存储、基于IP的通信，计算、存储、通信融合于IP，统一考虑信息系统安全和管理。

三、高速公路IP智能监控解决方案

    针对传统监控存在的问题和不足，结合高速公路的监控需求，为了有效地维护高速公路秩序和安全，保障高速公路顺利运营，可以提供整体的监控解决方案——iVS IP智能监控。高速公路监控解决方案组网见图2。

1、 统一IP承载网络

    系统基于高性能路由交换机构建公路IP网络传输平台，采用RPR或H3C专利技术的RRPP技术构建IP环网，任何一个节点故障不会导致整个网络瘫痪，RRPP技术可以利用标准的SFP光纤接口而不是PRP专用接口，组网更加方便灵活和低成本。

2、 道路沿线监控

    采用EPON组网，路况监控球机接入前端编码器，多个编码器通过一根EPON光纤接入到中心交换机上，布线方便节省光纤资源。编码器内置交换机功能可以接入IP报警电话方便公路报警。还可以将支持IP接口的可变信号板和气象站直接接入编码器交换机端口，实现一网多用，降低整体网络成本。具体见图3。

图3  道路沿线监控图

3、 服务区监控

    配置球机/枪机连接到编码器，编码器通过电口或SFP光纤接入交换机中，同时可以选配IP电话方便报警及和中心的互通。具体见图4。

4、 收费站监控

    专用收费系统可以实现车牌识别和收费管理等功能，通过收费系统在路段中心和监控系统的集成联动，当出现出入口车牌识别不一致、车牌车型不一致和黑名单车辆告警时，联动图像监控系统的图像弹出、存储，事后可按照报警信息检索。

（1）隧道监控

    隧道监控分中心可以利用EPON方案进行部署，只需一芯光纤即可进行连接相应的监控点，单芯光纤最大可以级联32级。如隧道一般100 /150米左右部署监控点，可以节约大量光纤，降低维护量。具体隧道监控见图5。

（2）监控中心

    需配置管理服务器和基于IP SAN技术的NVR网络录像设备，配置相应的客户端和解码设备，实现对电视墙的控制管理。可以将数据上传到省级监控中心。具体监控中心工作见图6。

（3）智能业务扩展

    未来可以配置智能视频服务器，直接接收编码器上传图像，自动分析图像异常情况，当发现诸如逆向行驶、道路穿越、破坏设施等行为时报警并联动图像弹出等操作，提高预警能力。还可以和道路机电设施监控系统（SCADA）实现联动。

   监控中心一旦发现道路出现意外情况，即时通知相应部门进行紧急处理，可以根据意外事件的等级进行上报；同时可以通过电子情报板即时通知在道路上行使的车主，避免给车主带来不变的麻烦。

四、方案优势

    方案充分整合了IP网络、视频及IP SAN存储等领域的技术优势，同时借鉴了NGN中控制与交换分离的先进理念，方案具备以下特点及优势。

1、 易管理——灵活方便的管理模式，降低高速公路监控维护成本

    管理灵活便利是IP的天然优势，VM（视频管理服务器）和DM（数据管理服务器）共同构成IP监控方案的管理核心，可实现对所有监控设备及监控业务的智能化管理。

   将IP网管及业务控制平台的技术应用至IP监控系统，彻底改变传统监控只能依靠人工进行系统管理和维护的局面，实现编解码、存储、网络传输和业务软件（服务器）四大平台的统一管理。支持分级分域的管理、灵活的用户权限管理、自动的设备批量配置、全网设备的统一拓扑视图、拓扑自动发现管理、全网设备状态管理、故障自动告警及定位管理和GIS地图功能。具

    系统针对不同的路段中心、区域中心可以采用域管理、用户管理和云台控制冲突管理等多种权限管理模式。不同的路段中心、区域中心可以根据指定的权限对监控系统进行操作。这种分级分域的多种管理模式非常适合高速公路监控系统应用，降低高速公路监控的维护成本。

2、高可靠——电信界设备、专业可靠的IP-SAN存储，满足高速公路监控的高可靠存储

    该系统采用的设备都是工业级设计，如考虑室外恶劣环境，专门针对室外恶劣环境使用设计，EC1001采用工业级元件，温度范围广：-40～＋75℃。该系统采用了IP-SAN作为监控数据存储设备，可以在分布式部署的同时实现集中管理、跨域共享、平滑扩容、兼容互通等，此外，在可靠性方面也有很多独特的优势，如支持RAID、支持硬盘在线热插拔、支持硬盘电源短路保护、支持可选冗余热插拔电源、支持电源自动故障切换等。

 3、易使用

（1）实时监视：

    便捷的实时监控操作：支持GIS地图操作、鼠标拖拉、专业键盘等多种操作方式；

    便捷的图像调度简单：基于网络的全局图像调度；

（2）前端控制：低时延（小于300ms）；

（3）查询回放：

    端到端的iSCSI块存储，省去流媒体服务器群，简化网络架构；

    精确到秒级的高效检索

4、业务融合——实现IP监控、视讯会议、VoIP的多媒体应用融合

    支持在IP平台上的业务融合，一旦出现意外情况，可以召集紧急视频会议，进行远程指导、远程会商，可在视讯会议中观看监控的实时/历史回放图像；视讯会议图像可广播至监控指挥中心的DC上电视墙；IP语音可广播至监控系统的前端监控现场。

5、 易扩展——采用先进的体系架构，标准化技术

    iVS方案充分整合了IP网络、视频、存储、信令等领域的技术，采用开放的NGN架构，标准的技术实现。系统将信令控制与媒体流交换分离的先进理念引入视频监控系统。满足进行高速公路监控建设时，不会局限于一个厂家，扩容方便，保护用户投资。     

    同时，我们看到，高速公路监控所涉及的每个子领域的技术都处在快速的发展中，如监控接入层中的各种无线技术，包括WLAN、GPRS、3G等；网络承载层中的IPv6、高性能以太网等；控制层的模块化软件技术、中间件技术等；业务应用层的IP SAN、图像识别、人工智能等。iVS方案采用这种标准、开放的架构，有利于每个层次技术的独立发展及平滑演进，保护用户的投资。

    iVS IP智能监控解决方案很好地解决了目前高速公路综合视频监控系统大规模监控所面临的高密度广范围接入问题、海量集中存储问题、低运营成本和全网统一管理的控制管理问题，并成功降低了大规模监控建设的综合投资，非常适合于高速公路的监控应用。