隨著我國高速公路的快速發展和管理水平的進一步提高，高速公路聯網控制已被高速公路管理人員提上了建設日程。而在實際工作中，雖然高速公路機電系統相關技術發展迅速，為聯網控制提供了可靠的技術支持，但是高速公路聯網控制的實現仍然存在諸多難題。其中，高速公路視頻監控系統的聯網控制實現起來更為困難。本文作者結合自身工作經驗，提出了高速公路視頻監控系統聯網控制的一種設計思路，并在文中論證了這種設計思路的可行性。
　　關鍵詞：高速公路，視頻監控，聯網控制，設計思路，軟件級聯
　　一、前言
　　近年來，在國家加強基礎設施建設的導向下，我國的高速公路建設迅猛發展，高速公路網已基本形成。與之配套的收費、監控、通信三大系統不斷發展，功能也日趨完善，并已成為高速公路運營管理的核心系統。隨著高速公路的運營管理要求不斷提高，三大系統區域聯網的要求日趨緊迫。
　　目前，國內高速公路中心監控系統尚無一套完整、可行的技術規范和開發方案，而機電系統基本都是各自獨立招標開發的。這就造成了各路段的系統開發商都只以實現系統基本功能或按業主要求的系統功能來設計和建設機電系統的局面，尤其是在視頻監控與信息發布系統的控制部分。設計時，開發商通常過度要求標段的硬件統一，或要求監控系統的開發商另外開發配合的軟件。因此，高速公路中心監控系統的聯網控制實施起來可謂困難重重。
　　下面，本人結合自身的工作，談一下關于高速公路視頻監控系統聯網控制相關設計和功能實現的一些看法和觀點。
　　二、視頻監控聯網控制系統的需求分析
　　根據實際工作的分析，管理部門在中心監控系統上的聯網控制過程實際上包含三個部分：視頻監控、信息發布與設備監控。而對于級聯監控需求則主要分兩種情況：第一是同一路段的聯網控制需求，第二是多條路段的聯網控制需求。
　　對于同一路段上多級監控中心之間，它們的聯網控制需求是：
　　1.上級中心需要能對下級中心的視頻信號進行切換，并能對下級中心所管轄的攝像機自由控制。
　　2.上級中心需要能隨時掌握下級中心所管轄的發布信息的設備（一般情況下就是可變情報板與可變限速標志）的當前信息（主要是顯示內容）。同時，上級中心需要能直接對這些設備進行控制，例如發布新的信息。
　　3.上級中心需要獲取下級中心信息采集設備采集的設備數據，隨時掌握整條路段上的信息（包括車流量、占有率、天氣情況、路面狀況等等）。
　　目前多數高速公路監控中心之間的聯網控制過程是：監控中心通過數據通道來獲取外場設備上傳至下級分中心的數據和信息，以實現對數據的共享。同時，監控中心的管理人員直接以通知的形式來聯系分中心監控員來實現對外場設備的控制。
　　對于同一路段來講，業主單位通常會考慮到路段設備的數據通道和數據接口資源的統一和預留。因此，在同一路段上的監控中心之間的級聯監控方案已經能比較方便地實現通過數據庫進行數據共享，從而達到上述第2條需求。但是對于第1條需求，這種方式可以實現上級中心獲取信息部分，但是設備控制部分則主要通過人工聯系，即總中心監控員用電話通知分中心監控員，分中心監控員再按照上級指示對指定設備進行控制。對于第1條需求的操作過程也與第1條的操作過程一樣，分中心監控員按上級指示切換信號，而上級中心對下級中心管轄的攝像機完全無法直接控制。
　　而對于不同路段之間的聯網控制而言，其需求就簡單了許多，因為不同路段上的監控中心，通常其上下級的控制并不是直接的（實際行政權利劃分也不允許直接控制）。上級中心，例如一個省的監控總中心，它只需要能夠得到當前各路段上信息發布設備的當前信息，并能對這些路段上傳的視頻信號做自由切換即可。不過，這種聯網控制實現的難度卻遠大于同路段的聯網控制。
　　無論是哪一種情況下，我們的中心監控系統都必須能適應其需求。對于同一路段的需求而言，聯網控制通常是比較容易實現的。因為無論使用什么方案，協調工作比較容易，設備相對固定，但是對于不同路段的互聯控制而言，由于設備不統一，軟件系統不統一等原因，其實現起來則困難得多。
　　實際上，根據上述兩種情況的需求分析，很容易看出，無論是同一路段的級聯控制還是多條路段的聯網控制，都要求的是實現視頻監控系統與信息發布系統的聯網控制。
　　在實際工作中，由于視頻監控系統的重要性,監控中心的管理者通常會強調對該系統的直接控制。但因為該系統的設備多樣且行業村規范不統一，聯網控制的實現難度也更大。也就是說，實現視頻監控系統的聯網控制才是聯網監控的重點和難點。
　　三、視頻監控聯網控制系統實現中存在的問題
　　視頻監控系統是中心監控系統的重要組成部分。它以計算機為核心，結合多媒體技術、計算機網絡技術，將監控信息（圖像）從攝像機通過光纖網絡、矩陣控制器等設備傳輸到桌面的計算機上，并可將各種控制命令通過桌面計算機進行傳達，從而與信息管理系統融合在一起。視頻監控系統是高速公路管理部門提高管理水平和效率，為過往司乘人員提供優質服務的功臣之一。
　　在實際生活中，視頻監控系統應用廣泛。目前在智能交通上常用的視頻監控系統組成結構一般為：
　　1、攝像機采集視頻信號，通過光纖網絡傳送到各級監控中心，并通過畫面分隔器將視頻信號顯示于監視墻上；
　　2、多媒體計算機通過矩陣控制器對視頻信號進行切換選取；
　　3、各類控制命令，如對云臺的上下左右的轉動以及配套的云臺護罩的相應保護設備進行全方位的控制、對鏡頭進行光圈、焦距、景深的三可變控制、對攝像機預制點切換及設備警報處理等，都通過多媒體計算機串口發送到矩陣控制器（傳輸協議為RS232），矩陣控制器再將命令通過光纖網絡發送到相應的云臺解碼器，從而達到對攝像機進行控制的目的。
　　在實際工作中，高速公路系統的視頻控制系統聯網工作存在的主要問題是：
　　1、不同路段設備的兼容性問題和控制模式不一致的問題。
　　高速公路建設基本上都是獨立招標開發。由于建設時間不一樣，技術水平相差很大。不但各系統集成商使用的硬件設備千差萬別，就連系統控制的實現模式也有很大不同。
　　2、使用上的權限管理及多級鎖定問題。
　　高速公路路網是分期建設的，基本上都是先建設各個路段的分中心，之后再建設上級總中心。雖然通常業主會考慮在系統上預留對上級控制接口，但實際上各系統都是針對自身建設項目系統集成的特點，即均是以實現路段分中心對攝像機的各種控制操作來設計和建設的。所以后期上級總中心在建成后，總會面臨多級通道鎖定以及權限管理的問題。
　　四、視頻監控系統聯網控制的設計思路及其實現
　　監控系統的聯網控制是大的趨勢。聯網控制必須考慮到路段聯網、省級聯網甚至全國聯網的要求。考慮到所有的高速公路并不是同一時間建成的，其監控系統不具有相同的硬件設備。所以聯網控制的設計就必須強調能適應已有的以及將來的監控系統。
　　針對目前高速公路的現狀，通過實現軟件級聯控制，可以很好地解決目前各分中心控制矩陣設備不統一的問題。由于是在軟件層面上的級聯，該思路基本沒有對基礎硬件的要求，只是利用現有設備、現有網絡，是成本最小化的最優解決方案。以這種思路設計出的“級聯控制”完全是人工操作。同時滿足日益增長的信息化要求，從而自然就有了級聯監控的需求。但我們也應該注意到，要使級聯監控系統具有很強的適應能力，首先必須具有很強的擴展能力，能夠適應不同的設備，方便部署于各個系統集成項目。
　　（一）設計思路
　　以目前河南省高速公路視頻聯網的工作需求為例，各分中心都已經建設完畢，擁有了統一的IP地址分配。為了利用原有系統設備并保證圖像傳輸的質量，我們可以直接通過編解碼器與外場攝像機來獲取圖像信息。基于這種設計思路，我們可以采用分布式的設計原則。而解決圖像傳輸質量將是我們的主要目標。
　　對于視頻監控系統而言，我們初步可抽象出六個劃分：用戶接口（UserInterface）、操作協議（OperationProtocol）、SocketClient、SocketServer、矩陣協議轉換器（MatrixProcotol）、串口通訊（COMRS232）。其運行的基本過程是：管理人員通過用戶接口進行各項操作，操作被解釋為操作協議，經SocketClient通過TCP/IP協議發送到目的地的SocketServer上。在解釋成操作后，調用矩陣協議轉換器的相關接口，最后將該操作的實際矩陣協議通過串口經RS232協議傳輸到矩陣控制器。在實現過程中，為了避免軟件工作量大和效率低的弊端，我們可以考慮把TCP/IP連接部分交由操作系統完成，已優化軟件編程和系統運行。
　　該設計思路理論上能實現視頻的聯網監控。
　　（二）網絡結構
　　從軟件系統的角度來講，該思路是可行的。但這種思路也有其硬件要求。
　　在高速公路監控系統中，視頻監控系統的硬件配置通常為：攝像機、云臺、光端機、矩陣控制器、電視墻、監視器陣列、數據庫服務器、多媒體計算機。這些設備的不統一正是視頻監控系統聯網控制的最大難題。而我們的思路恰恰不依托于這些設備。
　　在實際工作中，各高速公路路段都有完善的通信、收費系統。也就是說，隨著高速公路路網的形成，各路段分中心及收費站間大型完善的局域網絡也已搭建好了。從軟件部署上，軟件的級聯正是要依托于已建成的局域網絡，而不再僅僅依賴于原有的矩陣控制器的聯網。由各片區中心的多媒體計算機來統一管理各片區的矩陣控制器，從而達到本地網絡的媒體控制目的。上級中心也正是通過對各路段的軟件級聯從而達到整體聯網控制的目標。
　　因此，從網絡結構的角度講，該設計思路也是可行的。
　　（三）功能實現
　　該設計思路可實現以下功能：
　　1、權限管理
　　權限管理是視頻監控系統聯網控制設計的需要也是重要功能之一。軟件系統可提供基于角色授權的權限平臺，權限系統包括用戶管理、資源管理、角色管理等。
　　2、圖像通道管理
　　對圖像通道的管理是通過設計通用通道管理模塊實現的。用戶請求某一路圖像后，系統根據選擇的圖像計算出此圖像首先進入的矩陣、矩陣對應的編號、對應控制矩陣的計算機；根據矩陣的信息計算出此矩陣上否上傳到其它矩陣，如果有就計算出上傳矩陣的編號等信息、上傳矩陣對應的控制計算機信息，以上遞歸，以集合或數組形式完成，最后求出對應的視頻編碼器信息，發送圖像給用戶，同時向各個控制計算機發出控制指令，根據各個計算機對應的矩陣運行各種協議，合矩陣正常實現控制。
　　3、多級視頻控制
　　系統采用集中管理的方法來控制視頻，并分級分步分散實現控制業務。系統可以通過軟件來控制各個矩陣，集中控制的系統發出控制指令，分散在各個矩陣旁和矩陣相聯計算上的軟件系統接收到控制信息后對指令進行解析，找出對應的協議通過通訊通道來控制矩陣，從而實現對圖像的控制。
　　五、結束語
　　通過以上論述，我們看到通過“軟件級聯控制”的設計思路可以很巧妙的解決現實中困繞高速公路視頻監控系統聯網控制工作的諸多難題，并可以按照需要設計功能模塊，很好的滿足聯網控制的各種需要。從一定方面來講，該思路是完全可行的。

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