徐磊

【摘要】 結(jié)合工作實踐經(jīng)驗及在建工程項目介紹了高速公路遠程監(jiān)控系統(tǒng)的功能、系統(tǒng)特點、組成，及其在高速公路建設中的應用。

【關鍵詞】 4G傳輸速率 監(jiān)控系統(tǒng)

一、需求分析

隨著城市的發(fā)展，高速公路管理要求的不斷提高，圖像壓縮處理技術以及無線傳輸技術已經(jīng)成為現(xiàn)代化高速公路監(jiān)控系統(tǒng)中必不可少的一個部分。另外，計算機網(wǎng)絡通訊技術的出現(xiàn)更促進了高速公路監(jiān)控系統(tǒng)的系統(tǒng)管理智能化、監(jiān)視遠程化、控制網(wǎng)絡化、存儲海量化、辦公高效化的發(fā)展。如今無線通信技術已經(jīng)進入了4G時代，4G是具有通信速度更快、網(wǎng)絡頻譜更寬、智能性能更高、實現(xiàn)更高質(zhì)量的特點。那么4G技術究竟會為高速公路監(jiān)控系統(tǒng)帶來哪些好處？本文將就4G技術在高速公路監(jiān)控系統(tǒng)中的應用進行相關探討。

二、4G網(wǎng)絡的技術優(yōu)勢

盡管架線鋪設光纜傳輸，在收費管理、圖像監(jiān)控、數(shù)據(jù)通信等方面已經(jīng)非常廣泛。但是城市每公里的光纜造價大約在1萬到2萬元人民幣左右，這種方法前期的投入太大，對于地形復雜非永久性監(jiān)控很難實行，大規(guī)模實現(xiàn)顯然是不太實際的。無線4G網(wǎng)絡傳輸技術就是在這樣的情況下應運而生的。應用4G技術進行視頻監(jiān)控只需要在控制中心放置一臺無線接收設備，就可以完成對高速公路的路況等進行實時的監(jiān)控。大大減少了維護費用，而且一次性投入較高傳輸部分的成本相對較低。4G監(jiān)控是目前最先進的監(jiān)控技術屬于未來室外監(jiān)控工程的發(fā)展趨勢相信會成為承秦高速的另一亮點。

三、4G網(wǎng)絡的技術簡介

安全技術防范行業(yè)能夠采用的4G無線網(wǎng)絡監(jiān)控技術是一種集3G與WLAN于一體并能夠傳輸高質(zhì)量視頻圖像的通訊方法，采用最新的通訊和圖像/語音處理技術，以物聯(lián)網(wǎng)絡基站為載體，能提供信息通信之外的定位定時、可以在任何地址寬帶接入互聯(lián)網(wǎng)，包含衛(wèi)星通信，數(shù)據(jù)采集、遠程控制等綜合功能。在監(jiān)控系統(tǒng)傳輸中把數(shù)字圖像和控制圖像相結(jié)合，建設靈活的網(wǎng)絡來傳輸數(shù)字圖像和控制圖像，實現(xiàn)本地和遠程圖像監(jiān)控及聯(lián)網(wǎng)報警。另外4G線網(wǎng)絡具有所提供的傳輸速率高，綜合成本低、無需布線、安裝周期短、維護方便、擴容能力強、靈活移動等特點，支持交互式多媒體業(yè)務，如視頻會議、無線因特網(wǎng)等，提供更廣泛的服務和應用，能夠?qū)崿F(xiàn)對高速公路路政管理的組織、指揮、協(xié)調(diào)和控制等職能的一體化決策技術支持。中國移動對現(xiàn)有的辦公信息系統(tǒng)進行融合，4G發(fā)射基站數(shù)已經(jīng)達約2萬個，已在北京、天津、上海、南京、杭州等共計14個城市展開4G網(wǎng)絡的擴大規(guī)模網(wǎng)絡試驗，采用統(tǒng)一門戶管理，打造出了一個集交通信息發(fā)布系統(tǒng)、智能監(jiān)控系統(tǒng)、通信網(wǎng)絡系統(tǒng)為一體的智能交通網(wǎng)絡平臺，進一步改善了高速公路交通管理的社會效果。

四、4G高速公路監(jiān)控系統(tǒng)的基本實施方案

4G高速公路監(jiān)控的布設主要是根據(jù)高速及環(huán)城高速公路路網(wǎng)的實際情況，采用集中控制、分散管理方式，建成一個由空中視頻監(jiān)控、地面巡邏相結(jié)合的全方位、全天候、立體式的高速監(jiān)測體系。該系統(tǒng)主要由前端設備、傳輸網(wǎng)絡、監(jiān)控中心和監(jiān)控終端組成。具有對交通事故快速響應、提高道路安全性，移動辦公系統(tǒng)功能，實現(xiàn)路政巡查、監(jiān)控、案件處理一體化。主要實施方案如下：建立GPS車載定位系統(tǒng)，每隔一公里固定視頻監(jiān)控系統(tǒng)，路政巡邏車輛安裝車載監(jiān)控系統(tǒng)，充分發(fā)揮移動視頻監(jiān)控系統(tǒng)、安裝在監(jiān)控桿上的LED顯示屏提供實時的交通信息、減少車輛延滯時間和交通堵塞程度。每個基礎設點上安裝全方位360度旋轉(zhuǎn)式高清攝像機及路政巡邏車輛安裝車載視頻無線監(jiān)控系統(tǒng)。利用高清晰度攝像機采集前端視頻；車載機編碼加密模塊進行視頻數(shù)據(jù)的編碼壓縮及加密；再通過ADAER R系列4G路由器進行視頻壓縮數(shù)據(jù)的傳輸發(fā)送；每隔一公里建立一個基礎設施點，對重點部位加設監(jiān)控點。監(jiān)控點應安裝在視野寬、無障礙、監(jiān)控面大的位置，主要在匝道、重要橋涵、彎道、坡路、服務區(qū)、收費站加設監(jiān)控點，系統(tǒng)功能如圖1所示。

五、4G技術相對傳統(tǒng)監(jiān)控技術所具有的優(yōu)點

到目前的正式商用前，三大運營商紛紛提前規(guī)劃基于4G高速無線接入特性的業(yè)務，經(jīng)歷了漫長的過程，4G移動通信無線系統(tǒng)已由從概念的運作，到小范圍的試點。

5.1 4G高速公路監(jiān)控技術相對傳統(tǒng)監(jiān)控技術所具有的優(yōu)勢

在傳統(tǒng)有線網(wǎng)絡視頻監(jiān)控中，有線線路戶外鋪設及維護成本非常高的因素，使得視頻采集及視頻觀看的遠程接入和傳輸成本是制約其發(fā)展與應用的重要成本。基于4G無線網(wǎng)絡的視頻監(jiān)控使得視頻監(jiān)控采用無線監(jiān)控方式，衍生出更多的應用。無線網(wǎng)絡特別是電信運營商鋪設的無所不在的建立被監(jiān)控點和監(jiān)控中心之間的連接，使得整體有線接入和傳輸?shù)母叱杀局苯佑绊懥藗鹘y(tǒng)視頻監(jiān)控在相當一部分領域和場景的應用。所以基于4G的無線視頻監(jiān)控技術開始發(fā)展壯大，并隨著用戶的不同需求程度，提供多樣化的服務。

在以往的車載移動監(jiān)控中，如應用GPRS網(wǎng)絡傳輸，帶寬太窄，視頻占用較大，不能較好的滿足需求，運動中的圖像數(shù)據(jù)傳送到相應監(jiān)控中心也是難題。而4G高帶寬支持在任意地點上傳圖像與接受遠方圖像的無線接入，在4G無線傳輸技術的提升下得以解決。定將獨占無線視頻監(jiān)控領域的鰲頭。4G技術使過去無法實現(xiàn)的技術難題得到了解決，隨著4G技術的不斷完善，彌補了無線視頻同傳的劣勢。

目前初期的4G網(wǎng)絡足以傳送1路CIF實時圖像，將最大支持到100Mbps的傳輸速率，上傳帶寬能夠達到100Mbps，三大運營商都正逐步實現(xiàn)大中型城市的網(wǎng)絡覆蓋。一旦高速公路全線覆蓋手機信號，再加上4G的傳輸速率，公共交通運輸?shù)倪\行安全性也將大大增強。高清、多路的視頻傳輸將使高速公路的監(jiān)控更加輕而易舉。進而提高了對突發(fā)狀況的處理能力。

5.2 4G技術應用的廣泛性

4G技術的移動性和高帶寬等特性使得傳統(tǒng)的安防監(jiān)控方式有了更深度的融合應用。從第一代的模擬監(jiān)控，安防監(jiān)控的技術開始發(fā)展，到第二代的數(shù)字監(jiān)控，再升級到第三代的網(wǎng)絡監(jiān)控，移動監(jiān)控業(yè)務大大擴展了高速公路監(jiān)控行業(yè)。在4G的帶動下，網(wǎng)絡化監(jiān)控從有線向無線快速發(fā)展。

5.3 4G監(jiān)控技術與具體行業(yè)的深度融合

無線網(wǎng)絡視頻監(jiān)控與具體行業(yè)的深度融合將成為網(wǎng)絡視頻監(jiān)控市場發(fā)展的必然趨勢。目前4G網(wǎng)絡監(jiān)控設備主要是手機，終端或PDA終端通過4G網(wǎng)絡對監(jiān)控點進行監(jiān)看和管理的后端移動或無線。隨時隨地及時掌握現(xiàn)場情況，4G無線監(jiān)控設備指監(jiān)控前端是移動或無線的和比如4G網(wǎng)絡視頻服務器、4G網(wǎng)絡攝像機等設備。使得監(jiān)控不再受地理位置、現(xiàn)場環(huán)境、線路資源等限制；并且能同時將采集的視頻信號進行編碼后通過4G網(wǎng)絡進行傳輸。

六、工程實施方案

6.1 供電方式

如電源較遠，則采用風光互補的方式，項目盡量采用就近市農(nóng)電引入以有效的節(jié)約能源。

6.2 接地方式

要求接地母線采用銅質(zhì)線，監(jiān)控系統(tǒng)設備采用一點接地方式，單獨接地電阻不大于4歐姆，其線芯截面積應不小于25mm2。綜合接地電阻不大于1歐姆，不與強電的電網(wǎng)零線短接或混接，接地線不形成接地回路。

6.3 系統(tǒng)防雷措施

除了做良好的接地以外，還要同時還要做好前端單元電源的防雷措施。采用視頻信號防雷器、控制信號防雷器、電源防雷器，可對前端設備起到良好保護作用。在電子設備和防護設備之間做良好的隔離。

6.4 電源線防雷接地

根據(jù)對雷電波的頻譜分析，雷電波的絕大部分能量集中在40KHZ以下，電源線是分布最廣的傳輸線，在各種各樣的傳輸線中，也就意味著受雷電感應的幾率最高，統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，60%-80%的感應雷電入侵波來自于電力傳輸線。最易引入感應雷，另外，其中最大的諧波分量就在工頻附近，因此，雷電波最易和電源線發(fā)生耦合。

系統(tǒng)對戶外設備采用了安全可靠的二級電源防雷措施，為防止雷電感應損壞相關設備，強電匯流排用BVR16mm2多絲銅芯線引到前端設備箱接地點并牢固連接。在24V交流變壓器的輸入端和輸出端并接交流電源避雷器。避雷器地線應用接地銅線與前端設備箱中的強電匯流排牢固連接。

6.5 視頻信號線和控制信號線防雷接地

視頻信號避雷器和控制信號避雷器的地線應用接地銅線與前端設備箱中的匯流排牢固連接，在視頻信號線上和數(shù)據(jù)控制線上可以根據(jù)需要分別接入視頻信號避雷器和控制信號避雷器。室外攝像機的視頻線和控制線由于傳輸距離較長，也是易受雷擊的環(huán)節(jié)。匯流排則用BVR16mm2多絲銅芯線引到前端設備箱接地點并牢固連接。

七、4G網(wǎng)絡監(jiān)控技術應完善的地方

目前，交通的道路監(jiān)控對監(jiān)控系統(tǒng)的要求很高，由于當前能夠?qū)崿F(xiàn)盈利的運營商視頻監(jiān)控平臺基本都處于特定行業(yè)用戶上，所以4G網(wǎng)絡在應用時還必須具有有線側(cè)圖像能夠?qū)崟r看得清、錄像存得好、云臺控制等指令響應得快等性能。還應考慮增加了對無線視頻采集（如交通巡邏、執(zhí)法等）及移動視頻觀看和控制的應用要求。

八、結(jié)束語

高速公路監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展，多種系統(tǒng)技術的融合發(fā)展，在未來幾年將會全部過度到數(shù)字系統(tǒng)，大型高速公路視頻監(jiān)控聯(lián)網(wǎng)將成為現(xiàn)實。4G技術的應用的將逐漸普及是未來監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)展的方向趨勢所在。

參 考 文 獻

[1] 王陶陶. 淺析高速公路監(jiān)控系統(tǒng)的設計與應用[J]. 山西交通科技，2013（5）：98-100

[2] 王陶陶. 淺析高速公路監(jiān)控系統(tǒng)的設計與應用[J]. 山西交通科技，2013（5）：98-100

[3] 鄭佩洪. 高速公路監(jiān)控系統(tǒng)設計淺談[J]. 華東科技：學術版，201（1）：138-138