高速公路IP智能監(jiān)控解決方案分析

需求分析

    傳統(tǒng)的高速公路監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)主要關(guān)注點(diǎn)在收費(fèi)站、服務(wù)區(qū)、隧道/大橋等，只是部分發(fā)達(dá)省份的高速公路進(jìn)行沿線路況監(jiān)控建設(shè)。隨著高速公路基礎(chǔ)建設(shè)的不斷完善，對(duì)整個(gè)高速公路的總體服務(wù)質(zhì)量也提出了更高的要求。如何即時(shí)發(fā)現(xiàn)道路上發(fā)生的問題，并即時(shí)事先通知車主，帶來更高的客戶滿意度，是高速公路業(yè)主面臨一個(gè)新的焦點(diǎn)問題。隨著道路沿線監(jiān)控點(diǎn)位的增加，一個(gè)100公里路段的監(jiān)控路數(shù)將達(dá)到200～400路左右的規(guī)模，如何管理好這么多的視頻是擺在高速公路業(yè)主面前的一個(gè)新的問題。

    一、

    高速公路監(jiān)控系統(tǒng)由收費(fèi)站監(jiān)控、服務(wù)區(qū)監(jiān)控、道路沿線全程監(jiān)控、隧道監(jiān)控等組成。道路沿線全程監(jiān)控可實(shí)施交通流量和交通運(yùn)行監(jiān)視，對(duì)關(guān)鍵點(diǎn)進(jìn)行氣象檢測，對(duì)關(guān)鍵路段實(shí)施交通適時(shí)控制，及時(shí)發(fā)現(xiàn)各種異常情況并采取應(yīng)急措施，有效地保證高速公路高速、安全、經(jīng)濟(jì)地運(yùn)營管理。

    隨著高速公路監(jiān)控規(guī)模的增加，尤其是隨著道路沿線監(jiān)控增加的情況下，高速公路的監(jiān)控需滿足：

    可管理性：應(yīng)對(duì)高速公路規(guī)模的監(jiān)控，需要快速方便的對(duì)所有監(jiān)控設(shè)備進(jìn)行管理；支持分級(jí)分域的管理，滿足高速公路區(qū)域監(jiān)控中心、路段中心等不同的監(jiān)控需求；

    可靠性：應(yīng)對(duì)公共應(yīng)急事件時(shí)，需要保證監(jiān)控系統(tǒng)可靠、快速的調(diào)閱當(dāng)時(shí)歷史圖像；

    易使用：隨著高速監(jiān)控規(guī)模擴(kuò)大，需要能夠方便、快捷地使用，即時(shí)發(fā)現(xiàn)道路意外情況；

    業(yè)務(wù)融合：監(jiān)控業(yè)務(wù)將是作為高速公路地業(yè)務(wù)系統(tǒng)之一，需要能夠與其他業(yè)務(wù)系統(tǒng)進(jìn)行融合；

    與上層應(yīng)用聯(lián)動(dòng)：當(dāng)安全事件發(fā)生，需要能夠與各種報(bào)警形成聯(lián)動(dòng)；

    可擴(kuò)展性：采用開放架構(gòu)，支持按需擴(kuò)展。

    傳統(tǒng)的監(jiān)控采用模數(shù)結(jié)合方案由于其難擴(kuò)展、難管理、難維護(hù)等缺點(diǎn)，無法滿足高速公路監(jiān)控點(diǎn)的增加而提供按需擴(kuò)展，同時(shí)維護(hù)困難以及難與上層視頻應(yīng)用形成聯(lián)動(dòng)。

    二、全I(xiàn)P路段解決方案同傳統(tǒng)解決方案對(duì)比分析

    傳統(tǒng)高速公路通信系統(tǒng)在SDH傳輸網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上分別建設(shè)PBX語音交換系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)IP網(wǎng)絡(luò)和基于模擬光纖或IP網(wǎng)絡(luò)建設(shè)視頻監(jiān)控系統(tǒng)。

    全I(xiàn)P高速公路信息化系統(tǒng)不需要SDH，直接在高帶寬、高可靠IP網(wǎng)絡(luò)上建設(shè)VoIP語音系統(tǒng)、收費(fèi)系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)。

    1、兩種方案模型對(duì)比（圖1）。

圖1 傳統(tǒng)信息化模型同全I(xiàn)P通信系統(tǒng)模型對(duì)比

2、兩種建網(wǎng)方案綜合對(duì)比分析（表1）

表1  兩種建網(wǎng)方案綜合對(duì)比分析

    全I(xiàn)P路段解決方案理論基礎(chǔ)為IToIP信息化模型，IToIP解決方案體系架構(gòu)不是簡單的將計(jì)算機(jī)業(yè)務(wù)、多媒體業(yè)務(wù)疊加于IP網(wǎng)絡(luò)之上，其核心思想是基于IP的計(jì)算、基于IP的存儲(chǔ)、基于IP的通信，計(jì)算、存儲(chǔ)、通信融合于IP，統(tǒng)一考慮信息系統(tǒng)安全和管理。

三、高速公路IP智能監(jiān)控解決方案

    針對(duì)傳統(tǒng)監(jiān)控存在的問題和不足，結(jié)合高速公路的監(jiān)控需求，為了有效地維護(hù)高速公路秩序和安全，保障高速公路順利運(yùn)營，可以提供整體的監(jiān)控解決方案——iVS IP智能監(jiān)控。高速公路監(jiān)控解決方案組網(wǎng)見圖2。

1、 統(tǒng)一IP承載網(wǎng)絡(luò)

    系統(tǒng)基于高性能路由交換機(jī)構(gòu)建公路IP網(wǎng)絡(luò)傳輸平臺(tái)，采用RPR或H3C專利技術(shù)的RRPP技術(shù)構(gòu)建IP環(huán)網(wǎng)，任何一個(gè)節(jié)點(diǎn)故障不會(huì)導(dǎo)致整個(gè)網(wǎng)絡(luò)癱瘓，RRPP技術(shù)可以利用標(biāo)準(zhǔn)的SFP光纖接口而不是PRP專用接口，組網(wǎng)更加方便靈活和低成本。

2、 道路沿線監(jiān)控

    采用EPON組網(wǎng)，路況監(jiān)控球機(jī)接入前端編碼器，多個(gè)編碼器通過一根EPON光纖接入到中心交換機(jī)上，布線方便節(jié)省光纖資源。編碼器內(nèi)置交換機(jī)功能可以接入IP報(bào)警電話方便公路報(bào)警。還可以將支持IP接口的可變信號(hào)板和氣象站直接接入編碼器交換機(jī)端口，實(shí)現(xiàn)一網(wǎng)多用，降低整體網(wǎng)絡(luò)成本。具體見圖3。

圖3  道路沿線監(jiān)控圖

3、 服務(wù)區(qū)監(jiān)控

    配置球機(jī)/槍機(jī)連接到編碼器，編碼器通過電口或SFP光纖接入交換機(jī)中，同時(shí)可以選配IP電話方便報(bào)警及和中心的互通。具體見圖4。

4、 收費(fèi)站監(jiān)控

    專用收費(fèi)系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)車牌識(shí)別和收費(fèi)管理等功能，通過收費(fèi)系統(tǒng)在路段中心和監(jiān)控系統(tǒng)的集成聯(lián)動(dòng)，當(dāng)出現(xiàn)出入口車牌識(shí)別不一致、車牌車型不一致和黑名單車輛告警時(shí)，聯(lián)動(dòng)圖像監(jiān)控系統(tǒng)的圖像彈出、存儲(chǔ)，事后可按照?qǐng)?bào)警信息檢索。

（1）隧道監(jiān)控

    隧道監(jiān)控分中心可以利用EPON方案進(jìn)行部署，只需一芯光纖即可進(jìn)行連接相應(yīng)的監(jiān)控點(diǎn)，單芯光纖最大可以級(jí)聯(lián)32級(jí)。如隧道一般100 /150米左右部署監(jiān)控點(diǎn)，可以節(jié)約大量光纖，降低維護(hù)量。具體隧道監(jiān)控見圖5。

（2）監(jiān)控中心

    需配置管理服務(wù)器和基于IP SAN技術(shù)的NVR網(wǎng)絡(luò)錄像設(shè)備，配置相應(yīng)的客戶端和解碼設(shè)備，實(shí)現(xiàn)對(duì)電視墻的控制管理�？梢詫�數(shù)據(jù)上傳到省級(jí)監(jiān)控中心。具體監(jiān)控中心工作見圖6。

（3）智能業(yè)務(wù)擴(kuò)展

    未來可以配置智能視頻服務(wù)器，直接接收編碼器上傳圖像，自動(dòng)分析圖像異常情況，當(dāng)發(fā)現(xiàn)諸如逆向行駛、道路穿越、破壞設(shè)施等行為時(shí)報(bào)警并聯(lián)動(dòng)圖像彈出等操作，提高預(yù)警能力。還可以和道路機(jī)電設(shè)施監(jiān)控系統(tǒng)（SCADA）實(shí)現(xiàn)聯(lián)動(dòng)。

   監(jiān)控中心一旦發(fā)現(xiàn)道路出現(xiàn)意外情況，即時(shí)通知相應(yīng)部門進(jìn)行緊急處理，可以根據(jù)意外事件的等級(jí)進(jìn)行上報(bào)；同時(shí)可以通過電子情報(bào)板即時(shí)通知在道路上行使的車主，避免給車主帶來不變的麻煩。

四、方案優(yōu)勢

    方案充分整合了IP網(wǎng)絡(luò)、視頻及IP SAN存儲(chǔ)等領(lǐng)域的技術(shù)優(yōu)勢，同時(shí)借鑒了NGN中控制與交換分離的先進(jìn)理念，方案具備以下特點(diǎn)及優(yōu)勢。

1、 易管理——靈活方便的管理模式，降低高速公路監(jiān)控維護(hù)成本

    管理靈活便利是IP的天然優(yōu)勢，VM（視頻管理服務(wù)器）和DM（數(shù)據(jù)管理服務(wù)器）共同構(gòu)成IP監(jiān)控方案的管理核心，可實(shí)現(xiàn)對(duì)所有監(jiān)控設(shè)備及監(jiān)控業(yè)務(wù)的智能化管理。

   將IP網(wǎng)管及業(yè)務(wù)控制平臺(tái)的技術(shù)應(yīng)用至IP監(jiān)控系統(tǒng)，徹底改變傳統(tǒng)監(jiān)控只能依靠人工進(jìn)行系統(tǒng)管理和維護(hù)的局面，實(shí)現(xiàn)編解碼、存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)傳輸和業(yè)務(wù)軟件（服務(wù)器）四大平臺(tái)的統(tǒng)一管理。支持分級(jí)分域的管理、靈活的用戶權(quán)限管理、自動(dòng)的設(shè)備批量配置、全網(wǎng)設(shè)備的統(tǒng)一拓?fù)湟晥D、拓?fù)渥詣?dòng)發(fā)現(xiàn)管理、全網(wǎng)設(shè)備狀態(tài)管理、故障自動(dòng)告警及定位管理和GIS地圖功能。具

    系統(tǒng)針對(duì)不同的路段中心、區(qū)域中心可以采用域管理、用戶管理和云臺(tái)控制沖突管理等多種權(quán)限管理模式。不同的路段中心、區(qū)域中心可以根據(jù)指定的權(quán)限對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行操作。這種分級(jí)分域的多種管理模式非常適合高速公路監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用，降低高速公路監(jiān)控的維護(hù)成本。

2、高可靠——電信界設(shè)備、專業(yè)可靠的IP-SAN存儲(chǔ)，滿足高速公路監(jiān)控的高可靠存儲(chǔ)

    該系統(tǒng)采用的設(shè)備都是工業(yè)級(jí)設(shè)計(jì)，如考慮室外惡劣環(huán)境，專門針對(duì)室外惡劣環(huán)境使用設(shè)計(jì)，EC1001采用工業(yè)級(jí)元件，溫度范圍廣：-40～＋75℃。該系統(tǒng)采用了IP-SAN作為監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備，可以在分布式部署的同時(shí)實(shí)現(xiàn)集中管理、跨域共享、平滑擴(kuò)容、兼容互通等，此外，在可靠性方面也有很多獨(dú)特的優(yōu)勢，如支持RAID、支持硬盤在線熱插拔、支持硬盤電源短路保護(hù)、支持可選冗余熱插拔電源、支持電源自動(dòng)故障切換等。

 3、易使用

（1）實(shí)時(shí)監(jiān)視：

    便捷的實(shí)時(shí)監(jiān)控操作：支持GIS地圖操作、鼠標(biāo)拖拉、專業(yè)鍵盤等多種操作方式；

    便捷的圖像調(diào)度簡單：基于網(wǎng)絡(luò)的全局圖像調(diào)度；

（2）前端控制：低時(shí)延（小于300ms）；

（3）查詢回放：

    端到端的iSCSI塊存儲(chǔ)，省去流媒體服務(wù)器群，簡化網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)；

    精確到秒級(jí)的高效檢索

4、業(yè)務(wù)融合——實(shí)現(xiàn)IP監(jiān)控、視訊會(huì)議、VoIP的多媒體應(yīng)用融合

    支持在IP平臺(tái)上的業(yè)務(wù)融合，一旦出現(xiàn)意外情況，可以召集緊急視頻會(huì)議，進(jìn)行遠(yuǎn)程指導(dǎo)、遠(yuǎn)程會(huì)商，可在視訊會(huì)議中觀看監(jiān)控的實(shí)時(shí)/歷史回放圖像；視訊會(huì)議圖像可廣播至監(jiān)控指揮中心的DC上電視墻；IP語音可廣播至監(jiān)控系統(tǒng)的前端監(jiān)控現(xiàn)場。

5、 易擴(kuò)展——采用先進(jìn)的體系架構(gòu)，標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)

    iVS方案充分整合了IP網(wǎng)絡(luò)、視頻、存儲(chǔ)、信令等領(lǐng)域的技術(shù)，采用開放的NGN架構(gòu)，標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)實(shí)現(xiàn)。系統(tǒng)將信令控制與媒體流交換分離的先進(jìn)理念引入視頻監(jiān)控系統(tǒng)。滿足進(jìn)行高速公路監(jiān)控建設(shè)時(shí)，不會(huì)局限于一個(gè)廠家，擴(kuò)容方便，保護(hù)用戶投資。     

    同時(shí)，我們看到，高速公路監(jiān)控所涉及的每個(gè)子領(lǐng)域的技術(shù)都處在快速的發(fā)展中，如監(jiān)控接入層中的各種無線技術(shù)，包括WLAN、GPRS、3G等；網(wǎng)絡(luò)承載層中的IPv6、高性能以太網(wǎng)等；控制層的模塊化軟件技術(shù)、中間件技術(shù)等；業(yè)務(wù)應(yīng)用層的IP SAN、圖像識(shí)別、人工智能等。iVS方案采用這種標(biāo)準(zhǔn)、開放的架構(gòu)，有利于每個(gè)層次技術(shù)的獨(dú)立發(fā)展及平滑演進(jìn)，保護(hù)用戶的投資。

    iVS IP智能監(jiān)控解決方案很好地解決了目前高速公路綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)大規(guī)模監(jiān)控所面臨的高密度廣范圍接入問題、海量集中存儲(chǔ)問題、低運(yùn)營成本和全網(wǎng)統(tǒng)一管理的控制管理問題，并成功降低了大規(guī)模監(jiān)控建設(shè)的綜合投資，非常適合于高速公路的監(jiān)控應(yīng)用。