高速球的發(fā)展方向與應用

    一、前言

    隨著全世界范圍內恐怖事件的頻繁發(fā)生，以及人們對自身安全的日益重視，安防器材生產(chǎn)廠家迎來了市場需求急劇擴大的黃金發(fā)展時期，同時，市場也對安防產(chǎn)品的技術和品質有了更高、更苛刻的要求，高速球尤其明顯。

    所謂高速球，實則是解碼器、云臺、一體機三者高度集成的統(tǒng)一體，它在本質上與常見的球型云臺攝像機是一致的，只是高速球的功能更為全面，結構更為復雜，反映更為快速。

    在幾年前說起高速球，對絕大多數(shù)的國內安防生產(chǎn)廠家來說，在技術上似乎還有一個高不可攀的門檻。那時，高速球基本被國外的知名大品牌所壟斷，國內也只有為數(shù)不多的幾個廠家有所涉及。但是，隨著大量國內廠家自身技術的不斷積累與增強，相關配套器件的不斷完善，越來越多的廠家擁有了自己開發(fā)的高速球產(chǎn)品，與國外知名品牌的差距也逐漸縮小，在某些方面甚至有超出的趨勢。

    在今年北京舉行的安防展上，擁有高速球產(chǎn)品的廠家比比皆是，不少廠家的產(chǎn)品在關鍵性能指標上都有著相當優(yōu)異的表現(xiàn)。

    二、高速球發(fā)展方向

    1、操作與功能

    (1)速度：

    這是高速球區(qū)別于勻速球或其它一體化球類產(chǎn)品的一個非常明顯的特性。擁有更高的轉速，可以大大縮短高速球在突發(fā)情況下的時間差，以便監(jiān)控人員及時了解監(jiān)控區(qū)域內的異常情況，同時，監(jiān)控設備可以記錄更多的有效信息。這一點，在高速球與報警聯(lián)動系統(tǒng)中的體現(xiàn)尤為明顯。目前高速球的水平轉速至少也大于100度/s，高的已經(jīng)達到400度/s。而勻速球或其它一體化球類產(chǎn)品的水平轉速多為幾度/s，或十幾度/s。

    (2)精確度：

    這也是高速球一個最為基本的特性指標，與高速球的預置位功能緊密相連。目前市場上，精度高的產(chǎn)品，其重復定位精確度可達到+/-0.1度左右，精確度低的產(chǎn)品，其重復定位精度可達到+/-2度左右。對于大多數(shù)的用戶來說，+/-0.1度與+/-2度的差異似乎并不大。但是，如果考慮到是采用高速一體化攝像機來獲取視頻圖像，而一體化攝像機有著少則十幾倍，多則二十幾倍甚至三十多倍的光學變焦范圍，在實際使用過程中，當把一體化攝像機的光學變焦拉到極限時，在屏幕上的+/-0.1度的誤差就比較明顯，更無需說+/-2度了。

    很可能用戶最初所設置預置位的圖像已經(jīng)無法在屏幕上找到了。但是如果這種現(xiàn)象發(fā)生在緊急情況下，可以想象會帶來什么樣的后果。但是，需要指出的是，高速球的運行速度與重復定位精度，在設計時，存在著一定的矛盾關系，所以需要在速度與精度之間尋求一個平衡點來滿足實際的需要，這是大多數(shù)高速球廠家采取的解決辦法。

    (3)功能方面：

    最初的高速球功能十分簡單，只有預置位設置與調用的幾個少數(shù)功能，而且，高速球之外的其它一體化球類產(chǎn)品大多只解決了整機集成和旋轉等基本問題。但是，目前市場上的高速球產(chǎn)品所擁有的功能已經(jīng)非常強大了，除了基本的預置位設置功能外，如：報警聯(lián)動、OSD菜單、巡航掃描、花樣掃描、兩點掃描、看守位、方位顯示等功能等。這給用戶有了更多的選擇，大大減少了監(jiān)控人員的工作強度與工作量，使監(jiān)控范圍更加全面，監(jiān)控效率更高，應對突發(fā)事件反應更快，有效地達到了監(jiān)控的目的。

    2、傳輸方式：

    傳輸是針對高速球的視頻信號與控制信號的傳輸，傳統(tǒng)高速球的視頻信號是采用同軸視頻線來傳輸，控制信號用專用信號線來傳輸，隨著相關技術的不斷完善，也出現(xiàn)了同軸視控傳輸、網(wǎng)絡傳輸、光傳輸和無線傳輸?shù)母咚偾颉?BR> 

指揮中心系統(tǒng)拓撲圖

    (1)同軸視控傳輸：

    就是利用同軸視頻線傳輸視頻信號的同時，把控制信號經(jīng)過相應處理，通過同軸視頻線來傳輸，由于在施工中不需要單獨布置信號傳輸線，這樣就大大減少了工程量，相應降低了工程成本。只是由于同軸視頻線的損耗，要實現(xiàn)遠程傳輸則需增加大量的設備投入，實際傳輸?shù)馁|量也并不理想；

    (2)網(wǎng)絡傳輸：

    集成了網(wǎng)絡傳輸功能模塊的高速球被稱為網(wǎng)絡高速球，是利用網(wǎng)線，以及互聯(lián)網(wǎng)來傳輸視頻和控制信號，這種傳輸方式對施工是相當有利的。由于可以利用互聯(lián)網(wǎng)來傳輸，則可以實現(xiàn)真正意義上的遠程監(jiān)控，只要可以上網(wǎng)，監(jiān)控就可以在任何時間任何地點下進行。

    目前制約這一技術發(fā)展的瓶頸是國內網(wǎng)絡的帶寬不足，以及網(wǎng)絡的不穩(wěn)定。但從技術的發(fā)展來看，這一類產(chǎn)品的市場非常廣闊，隨著相關配套的完善，它將成為一個不可避免的發(fā)展方向。

    (3)光傳輸：

    就是在高速球內部集成了光傳輸?shù)墓舛藱C模塊，利用光纖來傳輸視頻和控制信號，由于光纖傳輸，具有信號傳輸量大，損耗低等特點，因此即使遠距離傳輸信號，在后端的監(jiān)控人員也可以看到優(yōu)異的監(jiān)控圖像，這對提高監(jiān)控質量是非常有益的；

    (4)無線傳輸：

    顧名思義，所謂無線傳輸，就是高速球的視頻信號與控制信號均是采用無線的方式進行傳輸，這種傳輸方式，通常用于特殊情況下的監(jiān)控，可以用于監(jiān)控范圍大、監(jiān)控點分散、監(jiān)控范圍不確定和監(jiān)控場所難于施工等場所。

    無線監(jiān)控最大的特點就是幾乎無布線的工程，只要解決電源的問題即可。但它也有設備造價高、調試困難、受環(huán)境影響大等諸多不利因素，因此難以廣泛應用。

    三、智能化：

    目前智能化在高速球上的應用也日益廣泛，一些高速球擁有的隨時檢測球機內部溫度和濕度、自動啟動內部加熱和降溫設備、智能監(jiān)控風扇轉動狀態(tài)、智能識別系統(tǒng)協(xié)議等功能。甚至一些高速球還可以按照設定，自動跟蹤監(jiān)控區(qū)域內的移動目標、判斷監(jiān)控區(qū)域內目標的行為狀態(tài)、自動識別人的面孔、自動統(tǒng)計監(jiān)控區(qū)域內人流量等強大的功能。

   四、高速球在實際中的應用－高速公路的應用

    1、前言

    在實際應用中高速球的應用越來越廣泛，特別在高速公路的應用尤其明顯，從上世紀90年代開始，中國進入了公路建設快速發(fā)展的時期。我國高速公路總里程到目前已突破3萬公里，位居世界第二。根據(jù)國家對高速公路的發(fā)展規(guī)劃，到2020年，中國高速公路總里程將達7萬公里。高速公路的建設和發(fā)展，已成為衡量一個國家和經(jīng)濟發(fā)展水平的重要指標。

    監(jiān)控系統(tǒng)作為高速公路交通工程中的一部分，在高速公路管理中發(fā)揮著越來越重要的作用。它主要分為收費站監(jiān)控、隧道、特大橋梁監(jiān)控和路面監(jiān)控三部分。

    (1)收費站監(jiān)控

    收費監(jiān)控系統(tǒng)主要是對收費站的車道、收費廣場、收費亭的收費情況、對收費車道通過的車輛類型、收費員的操作過程以及收費過程中的突發(fā)事件和特殊事件進行觀察和記錄，實施有效的監(jiān)督。同時，為了配合高速公路的管理，收費站監(jiān)控系統(tǒng)除了監(jiān)看收費情況外，還需要監(jiān)看過往的車輛在進收費站之前以及在出收費站之后的情況，并可監(jiān)察違章車輛情況，以便高速公路形象化、高效率的管理。

    監(jiān)控點主要設置在收費站的車道、收費廣場、收費站正中間和各個收費亭等處。各收費車道及收費亭一般采用交通專用槍型攝像機，收費廣場多采用一體化球機。

    (2)隧道和特大橋梁監(jiān)控

     隨著交通量的不斷增長，特大橋梁、山區(qū)高速公路隧道等的存在，加之駕駛人員的不良駕駛行為、車輛性能等因素，在這些特殊路段設置監(jiān)控系統(tǒng)來監(jiān)測交通安全，便顯得尤為必要。

    目前大部分隧道監(jiān)控已經(jīng)實現(xiàn)無肓區(qū)監(jiān)控，攝像機一般安裝于隧道拱壁中央；特大橋梁等重要交通路段也大都安裝了監(jiān)控系統(tǒng)。

    (3)路面監(jiān)控

    路面監(jiān)控系統(tǒng)主要是對高速公路干線進行監(jiān)視，掌握高速公路交通狀況。

    2、高速公路監(jiān)控系統(tǒng)對高速球的要求

    目前高速公路監(jiān)控系統(tǒng)作為高速公路交通工程機電三大項中比較重要的一項，在高速公路的管理中發(fā)揮著越來越重要的作用。隨著高速公路管理要求的不斷提高，收費管理、數(shù)據(jù)通信、圖像監(jiān)控已經(jīng)是現(xiàn)代化高速公路建設中必不可少的一個部分。高速公路監(jiān)控對系統(tǒng)也更加嚴格要求，主要體現(xiàn)在下面幾個方面：

    (1)要求系統(tǒng)整體的穩(wěn)定性

    設備的低故障率和長時間的良好運行指標越來越受到人們的關注。

    (2)要求高的圖像質量

     系統(tǒng)要求圖像能夠清晰可辨，并能適應各種環(huán)境和氣候條件下工作的使用要求，而且要提高夜間對車輛牌號等監(jiān)控對象監(jiān)控圖像的清晰可辨度等，這些方面也成為倍受人們關注的重要指標之一。

    (3)要求系統(tǒng)具有較好的可維護性能

    采用相對少的系統(tǒng)設備和系統(tǒng)設備的模塊化設計，方便系統(tǒng)的替換維護和使用過程中長期維護的投入，對系統(tǒng)要求有可擴展性能，在將來系統(tǒng)升級時有更多的可兼容設備，以最少最合理的代價完成系統(tǒng)升級。

    高速公路的前端攝像機一般為固定點攝像機，勻速球型攝像機和高速球型攝像機等3種，根據(jù)監(jiān)控點的需求有不同的應用。通常收費亭和收費車道需實時定點監(jiān)控，因此收費亭一般采用小半球攝像機，不僅有利于監(jiān)視，且不影響環(huán)境美觀。而收費車道由于監(jiān)視范圍固定，監(jiān)視范圍也有限，宜采用室外槍式固定攝像機。

    鑒于高速公路的特殊性，更多先進技術的融入使前端攝像機——高速球的如下特點正好滿足了高速公路的需求：監(jiān)控面積大，視角廣闊，旋轉速度快，能夠快速捕捉和跟蹤圖像，拍攝清晰。

    在傳輸方式上，針對高速球的視頻信號與控制信號的傳輸，隨著技術的發(fā)展，使用的方式有很大提高。傳統(tǒng)高速球的視頻信號是采用同軸視頻線來傳輸，控制信號是專用信號線來傳輸。隨著相關技術的不斷完善，針對傳統(tǒng)傳輸方式傳輸距離短，工程施工復雜等不足，分別出現(xiàn)了同軸視控傳輸、網(wǎng)絡傳輸、光傳輸和無線傳輸?shù)鹊母咚偾�。需要指出的是，無論何種傳輸方式，在圖像獲取的前端和顯示圖像的后端，都需要有相應的編解碼、信號合成與分解的裝置。這樣才可以實現(xiàn)相應的傳輸功能。

    高速公路視頻監(jiān)控系統(tǒng)中介傳輸是整個系統(tǒng)至關重要的部分，其信號傳輸?shù)馁|量直接影響到圖像的質量，關系到高速球功能與質量的發(fā)揮。因此傳輸設備選擇尤為重要，高速公路前端監(jiān)控點覆蓋范圍廣，離監(jiān)控中心距離長，為滿足信號穩(wěn)定有效地長距離傳輸、抗環(huán)境干擾，必須設計一個完整統(tǒng)一的低損耗傳輸網(wǎng)絡來承載各種信號。光纖及相應設備組成的傳輸網(wǎng)絡具有傳輸帶寬寬、容量大、不受電磁干擾、受外界環(huán)境影響小等諸多優(yōu)點。

    結束語

    隨著社會的發(fā)展高速球實際應用的環(huán)境越來越復雜但同時對球機的性能要求也越來越高。高速球也必會順應市場需求，向多功能、智能化更全面的技術方向發(fā)展，與社會的發(fā)展緊密結合，與人們的生活緊密結合，從而推動安防行業(yè)的發(fā)展。高速球是高智能一體化結合的產(chǎn)品，是安防行業(yè)技術含量的體現(xiàn)。智能化的體現(xiàn)將會引領整個安防行業(yè)的前進步伐，為推動建設和諧社會建立功績。