从交通应急看监控大联网趋势

    交通应急指挥建设势在必行

    2008年一场罕见的暴风雪引发一场交通应急的建设探讨，其情况的特殊在于暴风雪的出现和中国的春运发生在同一时间，平时通过高速公路承担的运力因为路面冰冻而无法发挥，铁路本身又难以负担这多余的运力。

    中国改革开放的30年也是中国要素流动解放的30年，劳动力、能源等按照比较优势的分配结果从中西部源源不断地涌向东部，带动了中国交通的发展。中国的整体交通尤其公路交通在近五年发展迅速。然而硬件设施上去了，相关配套方案却仍未跟上。如何在出现意外事件时，进行早介入、早处理，统一协调、分配道路资源？在一场大雪之后，交通应急指挥联网监控的建设显得尤为迫切。

    《公路交通突发事件应急预案》构架组织体系

    如何建设一套简洁、有效的应急指挥体系，交通运输部总结了2008年抗击低温雨雪冰冻灾害和汶川特大地震抗震救灾经验，对《公路交通突发事件应急预案》进行了修订，提出了应急指挥组织体系。

    公路交通应急组织体系由国家级（交通运输部）、省级（省级交通运输主管部门）、市级（市级交通运输主管部门）和县级（县级交通运输主管部门）四级应急管理机构组成。

    图1 公路交通应急组织体系

    国家级公路交通应急管理机构包括应急领导小组、应急工作组、日常管理机构、专家咨询组、现场工作组等。省级、市级、县级交通运输主管部门可参照本预案，根据各地的实际情况成立应急管理机构，明确相关职责。

    交通应急监控联网建设路在何方

    有专家认为公路交通运输应急保障能力还需进一步提高，“我们可以有特种部队，可以有专业的救援队伍，进行快速抢通与救援行动，而我们为什么不可以考虑建设一支能够快速抢通救援的公路交通领域特种队伍？”但是即便是有一支交通抢修特种部队，也一定要一套高效的应急指挥IT系统进行相应的支撑。

    交通应急指挥系统中监控图像接入和视频远程指挥无疑是最重要的两个部分，它就像人类的视觉系统和大脑分析系统，可以起到事先判断分析、事后取证的作用，同时起到远程支持、远程会商的作用。以下重点对交通应急指挥系统中监控部分进行分析。

    为了增加对各路段的监控，传统分散的前端监控将逐渐发展成网状监控，随着规模的逐渐加大，交通应急联网监控建设带来几个思考：

    1.监控建设模式如何适应大规模联网应用？

    交通的监控图像系统原先都是分散在各个部门自己建设，采用的建设模式也各种各样，传统模式主要在前端（如路段）采用模数结合方案，然后利用收敛比通过部分编码器上传到监控中心。

    这种模式仅仅适合小规模应用，可以进行光端机、同轴电缆部署；一旦规模扩大，在路段监控分中心势必出现布线复杂、维护困难等问题。应采用全IP监控方案，可以简化布线，把视频转变成IP信号后通过IP网络统一承载。

    2.在规模监控时，如何加强对全路段的管理？

    传统监控前端存在模拟、数字两套系统，维护困难；通常只上传4～8路图像，难以进行全网监控，对于大规模公路交通监控管理乏力；而且很难与远程视频指挥系统进行整合。

    全IP监控可以完整管理包括交换、传输、存储、信息安全产品在内的整套系统；完善的视频系统管理软件（VM)可以实现分级分域统一配置管理，极大提高系统的可管理可维护性，提高系统可靠性，同时降低管理维护成本。

    3.如何提高道路沿线部署光纤的利用率？

    为了提高监控力度，对道路沿线的路况、气候条件等了解更加清楚，势必要加大监控密度，在沿线每一公里处增加监控点成为目前高速公路监控建设的新要求。

    模式1  点对点光端机组网

    传统监控一般采用点对点光端机组网模式，该模式逻辑上是星型结构；但为每个逻辑点单独铺设光缆造成极大的资源浪费，光纤利用率低，严重影响视频监控的广泛部署。     

    模式2  接力总线级联数字视频光端机组网

    由于是接力模式，因此在不带光开关保护的情况下，某一个节点断电会影响下一节点对中心的通讯。该模式最大可支持16个总线节点数，每个节点只支持一路视频源上传；技术上可以做到前端机互换，实际操作中，为了增加链路可靠性，必须采用光保护开关，而光保护开关是厂家按（光链路）订单生产，备件的不可互换性严重影响制约了接力总线级联光端机的发展。

    模式3  光纤自愈环方案

    ONU在传输光口板内置检测模块，对发光数据进行检测，一旦发现断路的情况，将传输链路重新连接，形成新的传输路径，保证视频传输的可靠性。一般环网只支持8个节点，传统应用在骨干链路，在接入端采用环网方案需要占用ONU的计算，易带来系统的不稳定。

    模式4  EPON（无源光网络）接入方案

    该模式中OLT是EPON光网络的终结，上行为以太网链路，支持32级。采用的分光器、ONU都是标准器件，便于工程实施；在传输干线无单点故障点；同时避免了光纤资源浪费，节省成本、维护方便。

    对于前面两种光端机模式目前在高速公路沿线监控应用正逐渐减少，对于后面两种光纤自愈环和EPON方案简单对比如下：

    乍一看，环网技术符合高速公路需求，可以防止光纤破坏的情况，但是其实由于高速公路部署特性，环路与树状对于高速公路的光纤部署来说，损坏是一样的，因为不会破坏其中一芯光纤。光纤环网一般应用在系统的骨干，在接入端应尽量简单、高效，以免对系统的稳定性、性能造成影响。相比之下，EPON方案采用单纤链状部署，符合高速公路的需求，同时工程部署、售后维护都十分方便。

    4. 如何保证前端录像的可靠性，并能做到及时响应，把事故现场的图像及时回放？

    传统的监控方案采用DVR硬盘录像机进行图像保存，但这种方式存在很多不足，因而被更加先进、成熟的磁盘阵列存储所取代。

    在采用SAN磁盘阵列存储时，存在两种技术路线，一种是流媒体服务器＋磁盘阵列SAN模式，一种是IP SAN模式，前端编码器直接输出iSCSI的存储流写入到磁盘阵列IP SAN中。

    采用流媒体服务器＋磁盘阵列SAN模式，需要在服务器上进行文件封装，文件方式操作，在流媒体转换为文件过程中易丢失数据，同时受操作系统影响易感染病毒导致文件不可用；服务器系统资源开销大，视频流带宽变大后，视频服务器压力变大。另外，由于需要进行文件封装，一旦出现意外事件需要回看历史图像时需要等待文件封装完毕。

    采用编码器直接输出iSCSI存储流存入磁盘阵列IP SAN中，如图5所示。

    端到端的直接写入，工作稳定系统可靠。存储设备可以任意布置。特别是系统扩展，视频编码设备码率变化后对系统压力影响小。裸数据写入，系统资源开销少，磁盘利用率高。

    采用iSCSI直接存储，支持秒级回放，满足应急情况需求，可以及时看到最短1分钟前发生的意外事件现场的历史图像，为尽快处理意外事件争取宝贵时间。

    5.如何进行传输通道的备份？

    交通应急还要考虑到链路中断情况下如何利用卫星通信进行备份传输，同时可以结合WiMAX、点对点/点对多点无线微波补充技术实现链路传输。

    一旦发生传输链路中断，传统的有线方式恢复需要较长时间，而采用无线方式可在较短时间内恢复传输链路。卫星通信是最可靠的一种无线传输方式，相对成本较高，在山区、丘陵等区域比较合适；平原地带可以利用WiMAX等技术进行有效的链路补充。

    随着交通尤其高速公路的快速发展，未来对全国交通指挥系统响应速度的要求越来越高，全国性高速公路指挥中心的建设很必要，它应该与各省路政、交警甚至司乘形成一张立体网，能及时对气候和路况做出第一反应。在规划省交通应急指挥中心甚至跨省区域的应急指挥中心时，就势必首先需要把前端的视频监控一起联网。在出现事故的紧急情况下，能够快速响应，协调各方资源同时尽快通告司机们选择适合的道路通行。

    图6 交通应急联网监控

    交通应急建设将打破原有的交通系统各前端监控的封闭建设，迎接一场统筹规划、大联网监控时代的到来。