高速公路監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展方向與應(yīng)用分析

    近年來，由于國家政策推動(dòng)，高速公路建設(shè)不斷發(fā)展，有數(shù)據(jù)預(yù)測2015年國家高速公路網(wǎng)全部建成，通車?yán)锍踢_(dá)到8.3萬公里，地方高速公路網(wǎng)5年建設(shè)約3萬公里。監(jiān)控系統(tǒng)作為高速公路機(jī)電系統(tǒng)的一部分，面對(duì)如此龐大的發(fā)展規(guī)劃，自然也要跟上時(shí)代腳步，網(wǎng)絡(luò)化、高清化、智能化作為行業(yè)的發(fā)展趨勢已勢不可擋。

    網(wǎng)絡(luò)化打造信息科技高速公路網(wǎng)

    雖然目前高速公路視頻監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用較為成熟的依然是模擬視頻監(jiān)控系統(tǒng)，而此系統(tǒng)主要是基于早期高速公路分段投資、分段建設(shè)等原因，才以單路段獨(dú)立建設(shè)的監(jiān)控系統(tǒng)。從高速公路機(jī)電工程的系統(tǒng)組成來看，監(jiān)控系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、收費(fèi)系統(tǒng)的獨(dú)立構(gòu)成，不論是從設(shè)備投入和運(yùn)營成本，還是使用管理上看，都不能完全滿足未來國家高速公路網(wǎng)的發(fā)展規(guī)劃。伴隨著交通量、運(yùn)輸規(guī)模的持續(xù)擴(kuò)大，交通運(yùn)輸安全風(fēng)險(xiǎn)也隨之增長，以往“三獨(dú)”——獨(dú)立系統(tǒng)、獨(dú)立使用管理、獨(dú)立信息模式下的模擬視頻監(jiān)控系統(tǒng)顯然由于其資源無法實(shí)現(xiàn)共享、無法集中監(jiān)控管理等現(xiàn)狀與未來現(xiàn)代化、信息科技化的智能高速公路網(wǎng)的發(fā)展目標(biāo)背道而馳。假若僅關(guān)注時(shí)下的應(yīng)用狀況，高速公路監(jiān)控系統(tǒng)不能實(shí)現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控的弊端也已有所顯現(xiàn)，如目前系統(tǒng)傳輸距離短、擴(kuò)展能力不足等。雖然目前網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)還不足以取代模擬系統(tǒng)，但網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)的優(yōu)勢已逐步彰顯。

    目前，高速公路聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)一般可由省監(jiān)控中心、地區(qū)監(jiān)控中心、路段監(jiān)控中心三級(jí)聯(lián)網(wǎng)構(gòu)成。聯(lián)網(wǎng)后，開放的平臺(tái)可對(duì)除閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)以外的車輛檢測子系統(tǒng)、路面狀態(tài)及氣象檢測子系統(tǒng)、信息發(fā)布子系統(tǒng)、環(huán)境檢測子系統(tǒng)、報(bào)警系統(tǒng)等其他子系統(tǒng)進(jìn)行集成。同時(shí)，開放的平臺(tái)架構(gòu)具有模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化、可擴(kuò)展等特性。除此之外，高速公路聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)不僅能實(shí)現(xiàn)路網(wǎng)的視頻監(jiān)控功能，同時(shí)可進(jìn)行信息管理與發(fā)布，構(gòu)建應(yīng)急指揮系統(tǒng)等其他應(yīng)用功能。聯(lián)網(wǎng)后的高速公路監(jiān)控系統(tǒng)，可以全面宏觀的監(jiān)控路網(wǎng)交通及運(yùn)行狀況，如遇交通擁堵、重大交通事故等狀況，監(jiān)控中心可第一時(shí)間積極采取措施，聯(lián)動(dòng)其他系統(tǒng)并發(fā)布相關(guān)信息給各分監(jiān)控中心進(jìn)行路網(wǎng)運(yùn)行的調(diào)整，保證路網(wǎng)暢通。

    從監(jiān)控系統(tǒng)的各環(huán)節(jié)對(duì)比來看，網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)的前端設(shè)備和管理平臺(tái)比原有的模擬監(jiān)控系統(tǒng)更具開發(fā)性。一般，很多廠家在進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的開發(fā)時(shí)多會(huì)提供SDK開發(fā)包，方便用戶進(jìn)行日后的功能開發(fā)，如金三立的網(wǎng)絡(luò)前端及管理平臺(tái)均能滿足。另一方面，網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)的傳輸方式更為多元，其可采用光纖、無線等多種傳輸方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。

    高清化全面提升監(jiān)控品質(zhì)

    如果說網(wǎng)絡(luò)化是單就高速公路監(jiān)控系統(tǒng)的升級(jí)，那么高清化無疑是實(shí)實(shí)在在的畫質(zhì)革新。當(dāng)前，在大多數(shù)高速公路視頻監(jiān)控系統(tǒng)中，圖像清晰度只有CIF、D1等畫質(zhì)效果，一旦接入后端存儲(chǔ)顯示設(shè)備，可呈現(xiàn)的清晰度恐怕還有提升的空間。而高清設(shè)備則不然，僅就前端采集的效果來看，高清攝像機(jī)對(duì)路網(wǎng)的過往車輛車牌號(hào)碼及局部特征均可進(jìn)行更細(xì)致的拍攝。對(duì)于視頻監(jiān)控而言，圖像清晰度是最關(guān)鍵也是最基本的需求。視頻監(jiān)控圖像越清晰，畫面細(xì)節(jié)越完整，智能分析功能的準(zhǔn)確度也越高。眾所周知，識(shí)別分析的前提是識(shí)別畫面能滿足識(shí)別條件的最小像素。當(dāng)目標(biāo)像素越大，識(shí)別越清晰，分析準(zhǔn)確度也更高。

    簡而言之，智能分析功能的使用都是在圖像識(shí)別清晰的前提下進(jìn)行處理過濾。高清前端產(chǎn)品相對(duì)于標(biāo)清而言，在相同焦長及視場距離條件下，其單位面積的有效像素點(diǎn)更多，也就是能為視頻分析處理運(yùn)算提供更清晰的目標(biāo)信息，從而提高數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性。無論是針對(duì)智能前置的分析模式還是后端平臺(tái)分析處理，高清畫質(zhì)都是提高智能分析準(zhǔn)確性的重要因素。由此可見，高清畫質(zhì)不僅是單一的視覺效果上的滿足，同時(shí)，也能為智能分析提供更有用的分析環(huán)境。

    時(shí)下，對(duì)于高清監(jiān)控的真正認(rèn)可，多是指整體高清的概念，即由高清前端設(shè)備、高清存儲(chǔ)、高清管理平臺(tái)、高清解碼、高清顯示等各環(huán)節(jié)組成的系列高清。整體高清系統(tǒng)是對(duì)現(xiàn)場畫面的真實(shí)還原，任何一個(gè)環(huán)節(jié)的缺失，均不足以呈現(xiàn)完全意義上的高清。如顯示環(huán)節(jié)，高清顯示設(shè)備對(duì)比標(biāo)清顯示設(shè)備，其能更優(yōu)質(zhì)的處理前端采集的畫面。高清顯示設(shè)備所具有的動(dòng)態(tài)超解像技術(shù)，通過對(duì)每個(gè)圖像幀的數(shù)據(jù)進(jìn)行解析、處理，將低解析度圖像處理成高清影像后進(jìn)行顯示。此外，針對(duì)高速公路行業(yè)高速運(yùn)動(dòng)的物體解像，高清顯示設(shè)備可通過運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償技術(shù)實(shí)現(xiàn)，運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償技術(shù)是以先前的局部圖像來預(yù)測、補(bǔ)償當(dāng)前的局部圖像，從而消除圖像出現(xiàn)的鋸齒、拖尾現(xiàn)象，使畫面更為流暢清晰。因此，整體高清才能做到高清畫面從一而終的采集還原。

    可以看到的是，市場上現(xiàn)有的高清設(shè)備已琳瑯滿目，高清整體解決方案也較為多元。針對(duì)現(xiàn)有的高速公路安防系統(tǒng)，可選擇以下幾種模式進(jìn)行系統(tǒng)搭建或改造：一、整體HD-SDI或整體網(wǎng)絡(luò)高清解決方案；二、HD-SDI及網(wǎng)絡(luò)高清產(chǎn)品的混合應(yīng)用與系統(tǒng)組成；三、模擬、HD-SDI、網(wǎng)絡(luò)高清產(chǎn)品的綜合解決方案。HD-SDI系統(tǒng)能較好完成高清圖像的采集、無延時(shí)傳輸及無失真高清顯示等環(huán)節(jié)，而網(wǎng)絡(luò)高清系統(tǒng)則可以更便捷的進(jìn)行平臺(tái)的搭建和系統(tǒng)的管理與分配。當(dāng)項(xiàng)目建設(shè)中監(jiān)控點(diǎn)間的距離小于100米，整套系統(tǒng)則可采取整體HD-SDI系統(tǒng)，通過同軸電纜或光端機(jī)直接接入高清矩陣，并輸出顯示。此種模式適用于中小型高速公路監(jiān)控系統(tǒng)項(xiàng)目的高清改造，其在保留原有模擬系統(tǒng)的布線狀態(tài)下，更新設(shè)備即可，滿足用戶的習(xí)慣性需求。若采用HD-SDI與網(wǎng)絡(luò)高清監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)合應(yīng)用的模式，則可在HD-SDI產(chǎn)品完成采集傳輸、顯示后將前端的SDI非壓縮高清視頻信號(hào)壓縮編碼之后，打包成IP數(shù)據(jù)傳輸共享及并進(jìn)行存儲(chǔ)。其在網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的架構(gòu)下，可進(jìn)行龐大靈活的系統(tǒng)管理、便捷的遠(yuǎn)程訪問以及大平臺(tái)的組建，同時(shí)通過采用HD-SDI的高清視頻監(jiān)控畫面，將整套系統(tǒng)的監(jiān)控效果推向極致。

    智能分析，打造有“大腦”的高速公路監(jiān)控系統(tǒng)

    伴隨著高速公路監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化、高清化趨勢發(fā)展，系統(tǒng)所帶來的海量信息過濾及存儲(chǔ)需求等都亟需解決，如何從海量數(shù)據(jù)中挖掘出有用信息，提高監(jiān)控效率，恐怕還得依靠智能視頻分析功能來完成。

    目前，針對(duì)高速公路視頻監(jiān)控所能進(jìn)行的智能分析包括車牌識(shí)別、交通事件檢測和分析、以及視頻交通狀態(tài)檢測等。車牌識(shí)別在高速公路收費(fèi)系統(tǒng)中已成熟應(yīng)用，其可對(duì)過往的車輛進(jìn)行自動(dòng)登記、驗(yàn)證、監(jiān)控、報(bào)警等。交通事件智能視頻分析主要包含：物體移動(dòng)監(jiān)測、物體滯留監(jiān)測、突然出現(xiàn)監(jiān)測、移動(dòng)路徑監(jiān)測、物體徘徊監(jiān)測。交通事件智能分析在采集的圖像區(qū)域內(nèi)，能對(duì)不同車道和交通狀況進(jìn)行車輛超速、低速、逆行、物體遺散等的實(shí)時(shí)分析，當(dāng)發(fā)生交通車輛事故時(shí)系統(tǒng)能夠快速聯(lián)動(dòng)報(bào)警和錄像，為交通安全提供保障。

    交通狀態(tài)檢測則是通過前端采集的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)自動(dòng)識(shí)別路段的交通狀態(tài)，當(dāng)檢測到道路交通發(fā)生擁擠或堵塞時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)報(bào)警，并進(jìn)行擁堵數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)，且通過平臺(tái)對(duì)各級(jí)監(jiān)控中心發(fā)布交通信息。

    當(dāng)然，未來高速公路視頻監(jiān)控的智能分析遠(yuǎn)不止這些，其會(huì)隨著交通信息的復(fù)雜化更為深入。另外，值得關(guān)注的一點(diǎn)是，未來智能視頻監(jiān)控是以數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化視頻監(jiān)控為基礎(chǔ)，高速公路的聯(lián)網(wǎng)將直接影響智能分析功能的應(yīng)用規(guī)模和應(yīng)用層次。

    因此，未來高速公路監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展建設(shè)，網(wǎng)絡(luò)化、高清化、智能化的發(fā)展將并駕齊驅(qū)。