馬 瑛
(中鐵第一勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司通號(hào)處,陜西 西安 710043)
公路隧道視頻監(jiān)控主要用于監(jiān)視隧道的交通運(yùn)營(yíng)情況,以便控制中心值班員對(duì)整條隧道的交通運(yùn)行狀況實(shí)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(duì)事故上傳圖像信息進(jìn)行確認(rèn),為選擇疏導(dǎo)方案提供依據(jù),并可對(duì)必要的視頻圖像進(jìn)行錄像,以便分析取證。
目前來說主流的視頻傳輸產(chǎn)品為點(diǎn)對(duì)點(diǎn)視頻光端機(jī)、節(jié)點(diǎn)式光端機(jī)和視頻編解碼器。
1、點(diǎn)對(duì)點(diǎn)視頻光端機(jī)???點(diǎn)對(duì)點(diǎn)視頻光端機(jī)是目前使用較為普遍的視頻傳輸設(shè)備。它的優(yōu)點(diǎn)有:使用簡(jiǎn)單靈活,視頻質(zhì)量高,實(shí)時(shí)性好;除了可以傳輸多路視頻信號(hào)外,還可以傳輸音頻信號(hào)、異步數(shù)據(jù)、以太網(wǎng)數(shù)據(jù)等多種信號(hào)。它的主要缺點(diǎn):無法組網(wǎng),不具備保護(hù)功能,系統(tǒng)可維護(hù)性差;無法實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離傳輸。如果距離過遠(yuǎn),只能采用光端機(jī)級(jí)連方式。而多級(jí)光端機(jī)的級(jí)連會(huì)造成信號(hào)的急劇衰減。
2、節(jié)點(diǎn)式視頻光端機(jī)
節(jié)點(diǎn)式光端機(jī)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(diǎn)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(diǎn)上下。同時(shí)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(hào)。優(yōu)點(diǎn):節(jié)省光纖資源;視頻容量大;節(jié)點(diǎn)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(shí)現(xiàn)自愈保護(hù)功能,當(dāng)某一段光纖或某一節(jié)點(diǎn)設(shè)備故障,不影響整個(gè)系統(tǒng)的傳輸;可實(shí)現(xiàn)多種業(yè)務(wù)的綜合接入;整個(gè)視頻傳輸系統(tǒng)可通過網(wǎng)管統(tǒng)一管理和維護(hù),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(hào)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(diǎn):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(duì)圖像的要求任意分配N個(gè)E1;每路圖像一般情況使用2個(gè)E1,最多使用4個(gè)E1;方式簡(jiǎn)單點(diǎn)對(duì)點(diǎn)。缺點(diǎn):對(duì)SDH的傳輸帶寬要求較高,1個(gè)STM-1的SDH系統(tǒng)最多傳送31路4M大小的圖像,1個(gè)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(hào)。優(yōu)點(diǎn):便于多級(jí)聯(lián)網(wǎng);編碼器和解碼器可以不對(duì)稱;可實(shí)現(xiàn)監(jiān)控到桌面,通過軟件可在計(jì)算機(jī)上解壓觀看圖像。缺點(diǎn):一般情況下其內(nèi)部為每個(gè)端口實(shí)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(shí)時(shí)視頻信號(hào),并當(dāng)在一個(gè)端口上既傳送實(shí)時(shí)視頻流又傳送其他數(shù)據(jù)時(shí),由于視頻信號(hào)占帶寬較大,會(huì)影響其他數(shù)據(jù)的正常傳送,嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成網(wǎng)絡(luò)擁塞;當(dāng)編碼器與解碼器不對(duì)稱,解碼器切換解壓不同編碼器的圖像時(shí),會(huì)產(chǎn)生馬賽克,嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致解碼器死機(jī)。
1、通過點(diǎn)對(duì)點(diǎn)光端機(jī)傳輸圖像
隧道內(nèi)的圖像上傳如果采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)光端機(jī)傳輸,則每路段(如隧道內(nèi)攝象機(jī)為125米一臺(tái),使用4口光端機(jī),則每段為距離為125米*4=500米)中心均需使用至少1對(duì)光端機(jī)并占用1芯光纖,這樣整個(gè)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(yuǎn),還需要通過光端機(jī)的級(jí)連將圖像上傳至中心,光端機(jī)級(jí)連會(huì)造成信號(hào)的衰減及信噪比降低。同時(shí)大量光端機(jī)的使用,設(shè)備無法統(tǒng)一管理,系統(tǒng)可維護(hù)性差。其優(yōu)點(diǎn)是圖像質(zhì)量高,實(shí)時(shí)性好。
2、通過節(jié)點(diǎn)式光端機(jī)傳輸圖像
通過節(jié)點(diǎn)式光端機(jī)傳輸圖像,整個(gè)系統(tǒng)只需要2芯光纖將各隧道內(nèi)節(jié)點(diǎn)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(hào)經(jīng)設(shè)備全部輸出,統(tǒng)一進(jìn)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(duì)整個(gè)傳輸進(jìn)行實(shí)時(shí)維護(hù)。
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(gè)2M捆綁傳輸圖像。該方案需要隧道內(nèi)單獨(dú)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(hào)。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(duì)數(shù)據(jù)并沒有QOS保證,網(wǎng)絡(luò)繁忙時(shí),可能解壓時(shí)出現(xiàn)馬賽克。
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(zhǎng)約1.5公里,為上、下行線雙洞雙車道。
該工程中采用了點(diǎn)對(duì)點(diǎn)光端機(jī)傳輸隧道內(nèi)的視頻信號(hào)。上下行隧道內(nèi)各設(shè)置了4臺(tái)遠(yuǎn)端機(jī),相應(yīng)的在隧道監(jiān)控中心共設(shè)置了8臺(tái)近端機(jī)。上下行隧道內(nèi)各敷設(shè)一條8芯光纜,每對(duì)光端機(jī)使用1芯,共用4芯,其余4芯留做備用。
2、秦嶺終南山特長(zhǎng)公路隧道工程
秦嶺終南山特長(zhǎng)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(zhǎng)約18公里,為上、下行線雙洞雙車道,是我國(guó)目前設(shè)計(jì)的最長(zhǎng)的公路隧道。
由于隧道長(zhǎng),需要傳輸?shù)囊曨l容量大、實(shí)時(shí)性要求高。以125米間距輸出1路視頻計(jì)算,則隧道內(nèi)至少需要輸出288路視頻。如采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)光端機(jī)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(hù)性差。如采用IP接口的視頻編解碼器,則在網(wǎng)絡(luò)繁忙時(shí),無法保證視頻數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)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(diǎn)式光端機(jī)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(gè)節(jié)點(diǎn)組成璉網(wǎng);隧道監(jiān)控中心將隧道內(nèi)上傳的信號(hào)全部輸出,統(tǒng)一進(jìn)行監(jiān)控管理;在隧道監(jiān)控中心設(shè)置網(wǎng)管系統(tǒng)對(duì)整個(gè)傳輸進(jìn)行實(shí)時(shí)維護(hù)。
[1]王長(zhǎng)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.