馬 瑛

（中鐵第一勘察設(shè)計院集團有限公司通號處，陜西 西安 710043）

一、概述

公路隧道視頻監(jiān)控主要用于監(jiān)視隧道的交通運營情況，以便控制中心值班員對整條隧道的交通運行狀況實行全面監(jiān)視，為隧道交通管理提供全面的、直觀的監(jiān)視手段。在發(fā)生緊急情況下，如：隧道發(fā)生事故或火災(zāi)引起堵塞擁擠，視頻監(jiān)控可對事故上傳圖像信息進行確認，為選擇疏導(dǎo)方案提供依據(jù)，并可對必要的視頻圖像進行錄像，以便分析取證。

二、目前主流的視頻傳輸產(chǎn)品

目前來說主流的視頻傳輸產(chǎn)品為點對點視頻光端機、節(jié)點式光端機和視頻編解碼器。

1、點對點視頻光端機???點對點視頻光端機是目前使用較為普遍的視頻傳輸設(shè)備。它的優(yōu)點有：使用簡單靈活，視頻質(zhì)量高，實時性好；除了可以傳輸多路視頻信號外，還可以傳輸音頻信號、異步數(shù)據(jù)、以太網(wǎng)數(shù)據(jù)等多種信號。它的主要缺點：無法組網(wǎng)，不具備保護功能，系統(tǒng)可維護性差；無法實現(xiàn)遠距離傳輸。如果距離過遠，只能采用光端機級連方式。而多級光端機的級連會造成信號的急劇衰減。

2、節(jié)點式視頻光端機

節(jié)點式光端機是一種新型的光纖傳輸系統(tǒng)，通常使用2芯光纖將各節(jié)點連接形成環(huán)網(wǎng)、鏈網(wǎng)等網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，視頻和數(shù)據(jù)可以在任意節(jié)點上下。同時網(wǎng)絡(luò)中還可以傳輸音頻、雙向數(shù)據(jù)、以太網(wǎng)數(shù)據(jù)等信號。優(yōu)點：節(jié)省光纖資源；視頻容量大；節(jié)點數(shù)量基本不受限制，圖像質(zhì)量全程一致；如組成雙纖環(huán)網(wǎng)，可實現(xiàn)自愈保護功能，當(dāng)某一段光纖或某一節(jié)點設(shè)備故障，不影響整個系統(tǒng)的傳輸；可實現(xiàn)多種業(yè)務(wù)的綜合接入；整個視頻傳輸系統(tǒng)可通過網(wǎng)管統(tǒng)一管理和維護，具備故障自我診斷功能。

3、視頻編解碼器

視頻編解碼器是通過現(xiàn)有通信系統(tǒng)接口及通道傳輸視頻信號的設(shè)備，其傳輸?shù)膱D像質(zhì)量主要取決于通信系統(tǒng)提供的接口和帶寬。根據(jù)接口形式的不同，視頻編解碼器大致可以分為：固定帶寬接口（E1接口）、IP接口兩種。

（1）固定帶寬接口：通過SDH等通信系統(tǒng)提供的E1通道傳輸視頻。優(yōu)點：充分利用已有SDH通信網(wǎng)的資源；靈活分配帶寬，用戶可根據(jù)網(wǎng)絡(luò)資源和對圖像的要求任意分配N個E1；每路圖像一般情況使用2個E1，最多使用4個E1；方式簡單點對點。缺點：對SDH的傳輸帶寬要求較高，1個STM-1的SDH系統(tǒng)最多傳送31路4M大小的圖像，1個STM-4的系統(tǒng)最多傳送126路4M大小的圖像；目前設(shè)備成本較高。

（2）IP接口：通過以太網(wǎng)接口傳輸視頻信號。優(yōu)點：便于多級聯(lián)網(wǎng)；編碼器和解碼器可以不對稱；可實現(xiàn)監(jiān)控到桌面，通過軟件可在計算機上解壓觀看圖像。缺點：一般情況下其內(nèi)部為每個端口實際提供的帶寬在10M左右，在視頻碼流為4M的情況下，最多只能傳輸2路實時視頻信號，并當(dāng)在一個端口上既傳送實時視頻流又傳送其他數(shù)據(jù)時，由于視頻信號占帶寬較大，會影響其他數(shù)據(jù)的正常傳送，嚴(yán)重時會造成網(wǎng)絡(luò)擁塞；當(dāng)編碼器與解碼器不對稱，解碼器切換解壓不同編碼器的圖像時，會產(chǎn)生馬賽克，嚴(yán)重時導(dǎo)致解碼器死機。

三、公路隧道視頻監(jiān)控方案比較

1、通過點對點光端機傳輸圖像

隧道內(nèi)的圖像上傳如果采用點對點光端機傳輸，則每路段（如隧道內(nèi)攝象機為125米一臺，使用4口光端機，則每段為距離為125米*4=500米）中心均需使用至少1對光端機并占用1芯光纖，這樣整個監(jiān)控系統(tǒng)占用的光纖資源較多。如果隧道距離隧道監(jiān)控中心過遠，還需要通過光端機的級連將圖像上傳至中心，光端機級連會造成信號的衰減及信噪比降低。同時大量光端機的使用，設(shè)備無法統(tǒng)一管理，系統(tǒng)可維護性差。其優(yōu)點是圖像質(zhì)量高，實時性好。

2、通過節(jié)點式光端機傳輸圖像

通過節(jié)點式光端機傳輸圖像，整個系統(tǒng)只需要2芯光纖將各隧道內(nèi)節(jié)點組成環(huán)網(wǎng)或鏈網(wǎng)，節(jié)省光纖資源。隧道監(jiān)控中心將隧道內(nèi)上傳的信號經(jīng)設(shè)備全部輸出，統(tǒng)一進行監(jiān)控管理，并可在隧道監(jiān)控中心通過網(wǎng)管系統(tǒng)對整個傳輸進行實時維護。

3、通過視頻編解碼器傳輸圖像

（1）固定帶寬接口：通過SDH系統(tǒng)提供的2M口或多個2M捆綁傳輸圖像。該方案需要隧道內(nèi)單獨設(shè)置通信系統(tǒng)傳輸設(shè)備，因此在公路隧道一般不采用此方案。

（2）IP接口：通過隧道內(nèi)設(shè)置的PLC提供以太網(wǎng)接口傳輸視頻信號。視頻數(shù)據(jù)可靠行完全依賴于網(wǎng)絡(luò)，而目前以太網(wǎng)協(xié)議中對數(shù)據(jù)并沒有QOS保證，網(wǎng)絡(luò)繁忙時，可能解壓時出現(xiàn)馬賽克。

四、工程應(yīng)用實例

1、重慶菜園壩公路隧道工程

重慶菜園壩公路隧道位于重慶市內(nèi)，隧道全長約1.5公里，為上、下行線雙洞雙車道。

該工程中采用了點對點光端機傳輸隧道內(nèi)的視頻信號。上下行隧道內(nèi)各設(shè)置了4臺遠端機，相應(yīng)的在隧道監(jiān)控中心共設(shè)置了8臺近端機。上下行隧道內(nèi)各敷設(shè)一條8芯光纜，每對光端機使用1芯，共用4芯，其余4芯留做備用。

2、秦嶺終南山特長公路隧道工程

秦嶺終南山特長公路隧道位于陜西省西安至安康柞水段，穿越秦嶺山脈的終南山，隧道全長約18公里，為上、下行線雙洞雙車道，是我國目前設(shè)計的最長的公路隧道。

由于隧道長，需要傳輸?shù)囊曨l容量大、實時性要求高。以125米間距輸出1路視頻計算，則隧道內(nèi)至少需要輸出288路視頻。如采用點對點光端機傳輸，則視頻監(jiān)控占用的光纖資源較多，且設(shè)備無法統(tǒng)一管理，系統(tǒng)可維護性差。如采用IP接口的視頻編解碼器，則在網(wǎng)絡(luò)繁忙時，無法保證視頻數(shù)據(jù)的實時性和可靠性。

基于以上原因，本工程采用的是數(shù)字式節(jié)點式光端機傳輸圖像，上下行隧道分別用2芯光纖將各隧道內(nèi)約80個節(jié)點組成璉網(wǎng)；隧道監(jiān)控中心將隧道內(nèi)上傳的信號全部輸出，統(tǒng)一進行監(jiān)控管理；在隧道監(jiān)控中心設(shè)置網(wǎng)管系統(tǒng)對整個傳輸進行實時維護。

[1]王長華，李曉春，修瑩，章海燕.視頻傳輸系統(tǒng)在公路隧道視頻監(jiān)控中的選擇和應(yīng)用.《公路交通技術(shù)》ISTIC-2009年2期.