广韶高速公路网络视频远程监控系统解决方案

2007-05-25 00:00:00 责任编辑: boxer8888 收藏本文

广韶高速公路管理中心 梁华
广韶高速公路是国家“五纵七横” 规划项目中京珠高速主干线的重要组成部分，其北起韶关甘塘，接京珠北高速公路，经曲江、翁源、英德、佛冈、从化、花都，南止于广州白云区太和镇，与广州北二环高速公路及华南快速干道北延线相连，全长199公里，建设投资近100亿元。项目主要由广东省路桥建设发展有限公司属下的广东广韶高速公路有限公司经营管理。

一、 系统背景与需求
广韶高速公路自开通之初，全线已建立模拟视频图像集中监控系统，即在各收费站及道路沿线重要位置安装监控摄像机，并通过光端机、专线光缆等设备将模拟图像信号传送到广韶高速公路有限公司监控中心。
但是，上述监控模式在使用上存在诸多不便，一方面，公司相关管理人员必须亲临监控中心才能实时观看相关监控图像；另一方面，一旦有突发事件而相关管理人员外出时，将无法及时利用监控系统了解实况并进行有效指挥调度。
针对以上情况，公司决定采用第三代全数字化网络视频监控产品—网络视频服务器为核心，对现有模拟监控系统功能进行扩展改造，在保留模拟监控系统及功能的基础上，最终实现随时随地实时监控的目的。
网络视频服务器是最近几年才面世的第三代全数字化远程视频集中监控系统的核心设备，属于最新一类的网络数字化监控产品，利用它可以将传统摄像机捕捉的图像进行数字化编码压缩处理后，通过局域网、广域网、无线网络、INTERNET或其它网络方式传送到网络所延伸到的任何地方，千里之外的网络终端用户通过普通电脑就可以对远程图像进行实时的监控、录像、管理。网络视频服务器基于网络实现动态图像实时传输的特点，使得以往必须局限在区域范围的图像监控系统，变成可以不受时间与地域的限制。
对于拟建设的广韶高速公路网络视频远程监控系统，公司相关人员认为应该具备以下功能与特点：
1、 网络视频远程监控系统能够和原有的模拟视频集中监控系统并行使用，互为补充。
2、 网络视频远程监控系统的建设要本着经济性的原则，尽量共用原有模拟系统的摄像机等设备。
3、 由于广韶高速公路沿线的模拟视频监控点多达数百个，为谨慎起见，本系统准备分阶段逐步将所有模拟视频图像纳入网络监控范围，因此要求系统要具备良好的可扩展性。
4、 数字化之后的站点视频图像数据通过广韶高速内部通信网络传送到管理中心，不仅可以让公司内部OA办公网上的各部门任意电脑在授权范围内在线监控各相关实时图像，而且相关管理人员在公司以外的任何地点和时间也可以方便地通过身边的电脑接入互联网，在线监控各实况图像，从而使相关职能管理人员的监管工作更加方便、快捷、准确，对突发事件能做出迅速及时的反应，进一步提高了高速公路监管工作的力度和效率。
5、 系统要具备一定的兼容开放性，系统图像信息资源应该可以开放给诸如路政信息管理系统等，甚而远程转发给地方电视台道路交通实况转播等多渠道应用目的。
二、 系统规划与实施
根据以上确定的系统总体需求，公司机电部门安排专人，经过多方长时间对市场上国内及国外生产的多种品牌网络视频服务器进行技术性能和性价比的分析比较，并考察了各种品牌产品的实际应用项目，于2004年9月最终选定广州德特信息技术有限公司生产的“翔视” 网络视频服务器作为本系统建设的核心设备。
该品牌网络视频服务器产品除了在技术性能上能够充分满足本系统需求外，其独特的视频数据流转发功能还可以大大降低系统的网络带宽资源占用，而且产品具备一定的资质条件（公安部检验证书编号：公沪检031367；广东省公安厅生产登记证书编号：粤1001027；系统后台的 “翔视网络视频集中监控系统” 管理软件获广东省信息产业厅软件产品登记证书编号：粤DGY-2002-0578以及国家版权局颁发的著作权登记证书：软著登字第025831号）。
纳入系统一期的监控网点包括广韶高速沿线的韶关南、沙溪、翁城、大镇、鱼湾、高岗、佛冈、汤塘、棋杆、北兴、钟落潭、太和等十二个收费站，每个收费站选取四路视频图像（收费站内外广场两路图像以及随机的收费岗亭两路图像）并配备一台四路“翔视”网络视频服务器，原视频图像通过视频分配器接入网络视频服务器，经网络视频服务器数字化压缩处理后的IP数据通过内部OA网络上传到管理中心（如图一所示）。
管理中心配备一台流媒体管理服务器，流媒体管理服务器采用双网卡，其中一网卡接入内部OA网络，另一网卡直接接入INTERNET网络。
一方面，流媒体管理服务器通过OA网络接收各收费站网络视频服务器上传的数字压缩图像数据；另一方面，流媒体管理服务器接收内部OA网络以及外网的客户端电脑的监控需求指令（须输入授权的用户名、密码），执行相关操作包括：指定图像的实时观看、画面切换、云镜控制、多模式录像选择（实时录像、定时录像、运动检测预触发录像、报警预触发录像等模式）、录像智能化检索回放（按时间、地点、摄像机等要素）等等。
图一 广韶高速公路网络视频远程监控系统拓扑图
由于系统中心通过流媒体管理服务器以及“翔视网络视频集中监控系统” 管理软件独特的视频数据流转发功能，在多用户同时存在监控需求的情况下，较常规监控模式可以大大降低内部网络的带宽资源占用。
例如：当网络中有N个监控客户端需要同时观看远程某一个收费站点图像时（一路图像带宽占用为250K），常规模式下网络带宽占用为（N*250）K，如图二所示；而采用视频数据流转发监控模式，视频采集点只需向 “视频流媒体管理服务器”传送图像，监控客户端也只需向“视频流媒体管理服务器”发出观看请求，因此“视频流媒体管理服务器”与某个视频采集点之间的网络带宽占用始终仅为250K，如图三所示。

图二 常规监控模式示意图


图三 视频数据流转发监控模式示意图
而且，监控客户端无须安装任何专门软件，通过网络连接流媒体管理服务器（首次接入时会自动下载相关控件），根据流媒体管理服务器的配置信息界面上列出的所有监控网点名称，客户端操控人员可以点击选择任意一个监控点进行实时监控、录像等操作，非常简便易行，尤其适合于电脑操作能力有限的领导及管理人员使用（访问界面如图四所示）。

图四 客户端登陆访问界面示意图
三、系统特点
目前，基于翔视网络视频服务器的“广韶高速公路网络视频远程监控系统” 一期工程已完成计划中的12个收费站共48路视频图像的联网监控的安装调试工作，并进入运行阶段。从系统的选型、结构与功能的搭建、运行效果的观察等实际参与的体会，我们认为本系统具有以下几方面的特点：
1、 系统建设的经济性：原有的模拟视频集中监控系统正常使用不受影响，同时新建网络视频监控系统共用原有系统的摄像机等设备，充分保障历史投入并保证新建系统的投入经济性。
2、 系统功能强大：用户利用普通桌面电脑，通过网络就可以实现远程监看（全屏显示、画面分割显示、轮巡显示）、控制、录像、回放、图片抓拍、管理等功能，充分实现了预定的建设目标。
3、 系统操作的简便性：无须安装专门的监控软件，任何密码授权的用户通过身边的电脑联网接入监控中心的“视频流媒体管理服务器”，选择监控点中文配置列表上的名称，就可以看到任意监控网点的即时图像并可以根据需要录像，避免了地理位置间隔原因造成监督管理的不便和缺位。
4、 系统的可扩展性强，在网络监控系统中增加新的监控网点时，只须将该站点网络视频服务器接入网络并在中心做简单配置即可，系统各项功能和运行状态不受扩建影响。
5、 系统的兼容开放性强：采用标准的MPEG-4视频数字化标准技术，并提供OCX控件开发包，可以简单定制就可以将图像监控功能模块嵌入到其它应用系统如路政信息管理系统等。
6、 独有的视频流转发服务功能：各监控客户端通过中心流媒体管理服务器间接访问前端站点监控图像，可有效避免多用户同时监看同一站点图像引发的网络堵塞问题。
7、 基于目前最先进的MPEG-4视频编码标准，并采用自适应P帧及B帧压缩技术，压缩率高而图像显示清晰流畅，每路视频图像平均带宽占用仅250Kb/S，远程视频传送延时保持在一秒以内。
8、 核心设备网络视频服务器采用嵌入式LINUX作为操作系统，可有效防止网络病毒入侵；同时针对不同身份用户，通过权限设定来增强监控系统保密性和安全性。
三、 结束语
广韶高速公路网络视频远程监控系统一期工程自2004年10月开通使用以来，系统运行良好，系统的启用使相关职能管理人员的监管工作更加方便、快捷、准确，对突发事件能做出迅速及时的反应，进一步提高了广韶高速公路监管工作的力度和效率。
在2004年10月举行的广东省高速公路管理会议上，本系统作为科技创新应用在大会上做了专题介绍与演示，得到了与会领导及系统内其它路段运营公司管理人员的一致好评。同时，广韶高速公路有限公司决定在2005年春运期间正式启用该系统，并在2005年上半年对该系统进行全面扩容从而将广韶高速沿线所有监控站点纳入网络监控范围。