從交通應急看監(jiān)控大聯(lián)網(wǎng)趨勢

    交通應急指揮建設勢在必行

    2008年一場罕見的暴風雪引發(fā)一場交通應急的建設探討，其情況的特殊在于暴風雪的出現(xiàn)和中國的春運發(fā)生在同一時間，平時通過高速公路承擔的運力因為路面冰凍而無法發(fā)揮，鐵路本身又難以負擔這多余的運力。

    中國改革開放的30年也是中國要素流動解放的30年，勞動力、能源等按照比較優(yōu)勢的分配結果從中西部源源不斷地涌向東部，帶動了中國交通的發(fā)展。中國的整體交通尤其公路交通在近五年發(fā)展迅速。然而硬件設施上去了，相關配套方案卻仍未跟上。如何在出現(xiàn)意外事件時，進行早介入、早處理，統(tǒng)一協(xié)調、分配道路資源？在一場大雪之后，交通應急指揮聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控的建設顯得尤為迫切。

    《公路交通突發(fā)事件應急預案》構架組織體系

    如何建設一套簡潔、有效的應急指揮體系，交通運輸部總結了2008年抗擊低溫雨雪冰凍災害和汶川特大地震抗震救災經(jīng)驗，對《公路交通突發(fā)事件應急預案》進行了修訂，提出了應急指揮組織體系。

    公路交通應急組織體系由國家級（交通運輸部）、省級（省級交通運輸主管部門）、市級（市級交通運輸主管部門）和縣級（縣級交通運輸主管部門）四級應急管理機構組成。

    圖1 公路交通應急組織體系

    國家級公路交通應急管理機構包括應急領導小組、應急工作組、日常管理機構、專家咨詢組、現(xiàn)場工作組等。省級、市級、縣級交通運輸主管部門可參照本預案，根據(jù)各地的實際情況成立應急管理機構，明確相關職責。

    交通應急監(jiān)控聯(lián)網(wǎng)建設路在何方

    有專家認為公路交通運輸應急保障能力還需進一步提高，“我們可以有特種部隊，可以有專業(yè)的救援隊伍，進行快速搶通與救援行動，而我們?yōu)槭裁床豢梢钥紤]建設一支能夠快速搶通救援的公路交通領域特種隊伍？”但是即便是有一支交通搶修特種部隊，也一定要一套高效的應急指揮IT系統(tǒng)進行相應的支撐。

    交通應急指揮系統(tǒng)中監(jiān)控圖像接入和視頻遠程指揮無疑是最重要的兩個部分，它就像人類的視覺系統(tǒng)和大腦分析系統(tǒng)，可以起到事先判斷分析、事后取證的作用，同時起到遠程支持、遠程會商的作用。以下重點對交通應急指揮系統(tǒng)中監(jiān)控部分進行分析。

    為了增加對各路段的監(jiān)控，傳統(tǒng)分散的前端監(jiān)控將逐漸發(fā)展成網(wǎng)狀監(jiān)控，隨著規(guī)模的逐漸加大，交通應急聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控建設帶來幾個思考：

    1.監(jiān)控建設模式如何適應大規(guī)模聯(lián)網(wǎng)應用？

    交通的監(jiān)控圖像系統(tǒng)原先都是分散在各個部門自己建設，采用的建設模式也各種各樣，傳統(tǒng)模式主要在前端（如路段）采用模數(shù)結合方案，然后利用收斂比通過部分編碼器上傳到監(jiān)控中心。

    這種模式僅僅適合小規(guī)模應用，可以進行光端機、同軸電纜部署；一旦規(guī)模擴大，在路段監(jiān)控分中心勢必出現(xiàn)布線復雜、維護困難等問題。應采用全IP監(jiān)控方案，可以簡化布線，把視頻轉變成IP信號后通過IP網(wǎng)絡統(tǒng)一承載。

    2.在規(guī)模監(jiān)控時，如何加強對全路段的管理？

    傳統(tǒng)監(jiān)控前端存在模擬、數(shù)字兩套系統(tǒng)，維護困難；通常只上傳4～8路圖像，難以進行全網(wǎng)監(jiān)控，對于大規(guī)模公路交通監(jiān)控管理乏力；而且很難與遠程視頻指揮系統(tǒng)進行整合。

    全IP監(jiān)控可以完整管理包括交換、傳輸、存儲、信息安全產(chǎn)品在內(nèi)的整套系統(tǒng)；完善的視頻系統(tǒng)管理軟件（VM)可以實現(xiàn)分級分域統(tǒng)一配置管理，極大提高系統(tǒng)的可管理可維護性，提高系統(tǒng)可靠性，同時降低管理維護成本。

    3.如何提高道路沿線部署光纖的利用率？

    為了提高監(jiān)控力度，對道路沿線的路況、氣候條件等了解更加清楚，勢必要加大監(jiān)控密度，在沿線每一公里處增加監(jiān)控點成為目前高速公路監(jiān)控建設的新要求。

    模式1  點對點光端機組網(wǎng)

    傳統(tǒng)監(jiān)控一般采用點對點光端機組網(wǎng)模式，該模式邏輯上是星型結構；但為每個邏輯點單獨鋪設光纜造成極大的資源浪費，光纖利用率低，嚴重影響視頻監(jiān)控的廣泛部署。     

    模式2  接力總線級聯(lián)數(shù)字視頻光端機組網(wǎng)

    由于是接力模式，因此在不帶光開關保護的情況下，某一個節(jié)點斷電會影響下一節(jié)點對中心的通訊。該模式最大可支持16個總線節(jié)點數(shù)，每個節(jié)點只支持一路視頻源上傳；技術上可以做到前端機互換，實際操作中，為了增加鏈路可靠性，必須采用光保護開關，而光保護開關是廠家按（光鏈路）訂單生產(chǎn)，備件的不可互換性嚴重影響制約了接力總線級聯(lián)光端機的發(fā)展。

    模式3  光纖自愈環(huán)方案

    ONU在傳輸光口板內(nèi)置檢測模塊，對發(fā)光數(shù)據(jù)進行檢測，一旦發(fā)現(xiàn)斷路的情況，將傳輸鏈路重新連接，形成新的傳輸路徑，保證視頻傳輸?shù)目煽啃浴Ｒ话悱h(huán)網(wǎng)只支持8個節(jié)點，傳統(tǒng)應用在骨干鏈路，在接入端采用環(huán)網(wǎng)方案需要占用ONU的計算，易帶來系統(tǒng)的不穩(wěn)定。

    模式4  EPON（無源光網(wǎng)絡）接入方案

    該模式中OLT是EPON光網(wǎng)絡的終結，上行為以太網(wǎng)鏈路，支持32級。采用的分光器、ONU都是標準器件，便于工程實施；在傳輸干線無單點故障點；同時避免了光纖資源浪費，節(jié)省成本、維護方便。

    對于前面兩種光端機模式目前在高速公路沿線監(jiān)控應用正逐漸減少，對于后面兩種光纖自愈環(huán)和EPON方案簡單對比如下：

    乍一看，環(huán)網(wǎng)技術符合高速公路需求，可以防止光纖破壞的情況，但是其實由于高速公路部署特性，環(huán)路與樹狀對于高速公路的光纖部署來說，損壞是一樣的，因為不會破壞其中一芯光纖。光纖環(huán)網(wǎng)一般應用在系統(tǒng)的骨干，在接入端應盡量簡單、高效，以免對系統(tǒng)的穩(wěn)定性、性能造成影響。相比之下，EPON方案采用單纖鏈狀部署，符合高速公路的需求，同時工程部署、售后維護都十分方便。

    4. 如何保證前端錄像的可靠性，并能做到及時響應，把事故現(xiàn)場的圖像及時回放？

    傳統(tǒng)的監(jiān)控方案采用DVR硬盤錄像機進行圖像保存，但這種方式存在很多不足，因而被更加先進、成熟的磁盤陣列存儲所取代。

    在采用SAN磁盤陣列存儲時，存在兩種技術路線，一種是流媒體服務器＋磁盤陣列SAN模式，一種是IP SAN模式，前端編碼器直接輸出iSCSI的存儲流寫入到磁盤陣列IP SAN中。

    采用流媒體服務器＋磁盤陣列SAN模式，需要在服務器上進行文件封裝，文件方式操作，在流媒體轉換為文件過程中易丟失數(shù)據(jù)，同時受操作系統(tǒng)影響易感染病毒導致文件不可用；服務器系統(tǒng)資源開銷大，視頻流帶寬變大后，視頻服務器壓力變大。另外，由于需要進行文件封裝，一旦出現(xiàn)意外事件需要回看歷史圖像時需要等待文件封裝完畢。

    采用編碼器直接輸出iSCSI存儲流存入磁盤陣列IP SAN中，如圖5所示。

    端到端的直接寫入，工作穩(wěn)定系統(tǒng)可靠。存儲設備可以任意布置。特別是系統(tǒng)擴展，視頻編碼設備碼率變化后對系統(tǒng)壓力影響小。裸數(shù)據(jù)寫入，系統(tǒng)資源開銷少，磁盤利用率高。

    采用iSCSI直接存儲，支持秒級回放，滿足應急情況需求，可以及時看到最短1分鐘前發(fā)生的意外事件現(xiàn)場的歷史圖像，為盡快處理意外事件爭取寶貴時間。

    5.如何進行傳輸通道的備份？

    交通應急還要考慮到鏈路中斷情況下如何利用衛(wèi)星通信進行備份傳輸，同時可以結合WiMAX、點對點/點對多點無線微波補充技術實現(xiàn)鏈路傳輸。

    一旦發(fā)生傳輸鏈路中斷，傳統(tǒng)的有線方式恢復需要較長時間，而采用無線方式可在較短時間內(nèi)恢復傳輸鏈路。衛(wèi)星通信是最可靠的一種無線傳輸方式，相對成本較高，在山區(qū)、丘陵等區(qū)域比較合適；平原地帶可以利用WiMAX等技術進行有效的鏈路補充。

    隨著交通尤其高速公路的快速發(fā)展，未來對全國交通指揮系統(tǒng)響應速度的要求越來越高，全國性高速公路指揮中心的建設很必要，它應該與各省路政、交警甚至司乘形成一張立體網(wǎng)，能及時對氣候和路況做出第一反應。在規(guī)劃省交通應急指揮中心甚至跨省區(qū)域的應急指揮中心時，就勢必首先需要把前端的視頻監(jiān)控一起聯(lián)網(wǎng)。在出現(xiàn)事故的緊急情況下，能夠快速響應，協(xié)調各方資源同時盡快通告司機們選擇適合的道路通行。

    圖6 交通應急聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控

    交通應急建設將打破原有的交通系統(tǒng)各前端監(jiān)控的封閉建設，迎接一場統(tǒng)籌規(guī)劃、大聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控時代的到來。