节点光端机在河南某高速公路道路监控视频传输上的应用

作者： 日期：2011-2-11 15:09:00

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前述
    随着我国经济的快速发展，交通需求的不断增长道路交通在社会经济发展和人们生活的地位越来越重要，但道路的发展与车辆保有直线上升相比显得相对滞后，各地都面临道路交通的巨大压力。只有安全有效的提高道路通行率、减少交通拥塞、确保道路安全畅通，提高交通利用率是当前刻不容缓要解决的问题。
    随着科技的发展。数字视频监控已经大量应用到道路监控系统中，通过对交通管理进行实时、快速的视频监控。建设项目与日俱增，公路安全运营问题显得越来越突出，道路监控系统可实施交通流量和交通运行监视；对关键路段实施交通实时控制；及时发现各种异常情况并采取应急措施，保证道路高速、安全、有效地运行，提高现代生活的交通水平。本文在具体分析了道路视频监控业务需求的基础上，主要针对公路管理中心的视频监控光纤传输系统提出了一个解决方案。
系统概述
    道路视频传输系统的主要目的是把前端的视频信号和控制信号均采用光端机传输到道路管理中心。路段监控分中心对某一路段进行监控和管理，视频等信号主要包括：路面监控和隧道监控。路面监控主要是路段中主要交通出入口、道路拥挤地段，事故多发地段。隧道监控对像主要以隧道内及车道、隧道口及变道和隧道配电所为主要监控点。而隧道内图像的特点是即分散又集中，图像有多有少，几百米的隧道可能只有几路图像，而几公里长的隧道可多达上百路图像，每路图像间距在120米－150米左右。
    路面监控图像则更是复杂，进行全程监控的路段每隔2KM左右有一路图像，其特点是比较分散。由于这些图像要直接反映高道路上各关键点的实际交通情况，因此对路段监控分中心光纤传输系统提出的一个要求是：高质量全实时图像。一般应采用数字非压缩实时图像。
应用解决方案
    从上面分析可以看出，道路监控分中心的传输系统比较复杂，有很分散的，也有即集中又分散的，而且各路图像的距离也很不一致，近的几公里，远的几十甚至上百公里。最直观和最简单的设计是全部采用点对点视频光端机进行传输。该方案的特点是设计简单，但需要大量的光纤资源。还有的解决方法是把几路图像先用点对点光端机进行集中，再用多路复用的点对点光端机进行传输，这种方案节省了一些光纤，但需对图像进行背靠背连接，一定程度上牺牲了图像的质量，尤其如果进行多次的背靠背连接，对图像质量的影响比较大。
    根据上述情况在此采用我LTBY系列节点式数字视频光端机实现远端信号传输；路面监控系统隔一定距离就需要接入云台控制的摄像机，需要一路视频一路反向控制信号，某些地方可能要可变情报板，车辆检测器数据信号，气象监测器数据信号。如果是隧道，短距离的隧道一般摄像机数量也不是很多，用一条链路可以将视频传输到中心，长距离隧道，我们可以将摄像机6-8个分成一组，将视频集中或直接传输。
    全面解决道路管理分中心的视频传输问题。该方案的核心思想是整个系统结构是链路式的，它是在指一芯光纤插入多个节点远端有多个发射机在同一光纤上，中心只有一个接收机，采用数字非压缩光端机实时传输，但在整个传输过程中视频只进行一次数字化，所有的节点都在数字域进行，保证视频质量与数字非压缩点对点传输完全一样，从而保证了视频信号在传输过程中的高保真质量传输。
具体解决方案
    河北某高速公路某段，将采用LTBY系列节点式光端机来进行视频传输和一部分数据的传输。其中视频监控40路、9路路车辆检测数据、5路数据情报板、1路气象监测数据。根据该段监控图像的分布情况和技术先进性，我们设计了四条链路进行视频监控，和一部分的数据传输。
具体传输方案（总示意图）如下图所示：

备注:
    每一条链路为了实现对该链路的5路球机进行控制采用1路RS485广播数据即可满足,而情报板和车检测和气象检测的每一路数据都采用一路RS232数据来实现.
链路1设计拓扑图
 
    1.链路一从1#开始，我们采用LTBY的远端节点机作为节点来传输2路视频和1路反向数据，通过一芯光纤连接到3#处的中间节点机传输2路视频和1路反向数据和1路车辆检测，然后通过一芯光纤连接到5#位置的节点机传输2路视频和一路反向数据以及一路车辆检测，在继续连接到7#位置岱点的节点机，传输两路路视频和1路反向数据和一路情报板。接着通过光缆连接到10#位置的节点机传输2路视频和一路反向数据以及一路车辆检测和一路可变情报板，每一路车检信号和情报板均采用低数据的RS232信号进行传输，最后一并接入LTBY的接收机，接收10路视频和发送1路反向数据5路双向RS232信号。中间节点虽然传输的数据路数不同，但是为了现场操作的简便建议全部采用LTBY
链路2设计拓扑图
 
    2.链路2远端机和8#、9#位置均采用LTBY 型号节点机，而4#、6#位置则建议采用LTBY的节点机，中心端则同样采用LTBY接收视频和数据。
链路3设计拓扑图
 
    3、链路3：远端机和15#、17#位置的节点机均采用，而13#和20#位置则采用LTBY 型号节点机，中心和前面链路采用相同的LTBY型号接收机。
链路4设计拓扑图
 
    4、链路4：远端机和16#\18#采用LTBY型号节点机,其余两个节点则采用LTBY节点机,中心接收端采用LTBY，接收视频和传输所有数据.
    该段高速40路图像和16路数据，通过四芯光纤就全部完成，本次使用的节点光端机只用了三种,且同种功能产品之间可以互换，给施工和调试带来极大的方便，同时也给业主节省了大量资金.
节点机传输特点及优势：
    从以上设计可以看出，采用节点技术具有如下优点：
    1、全程数字非压缩视频传输，视频质量高，达到广播级，与数字非压缩点对点传输图像完全一致。
    2、完全实时传输，没有压缩图像传输的延时问题。
    3、一芯光纤可传输10/16路图像，满足道路监控需求。
    4、适用范围广，适应性强。对集中、散图像和准集中图像的传输都能很好的适应。
    5、可扩展性好，图像路数增加非常方便。
    6、自带高速扩展口功能，可灵地配置多路数据、音频、开关信号。
    7、节省光纤资源，比点对点传输系统大大节省了光纤芯数。
    8、性价比高，比采用压缩视频的环网传输系统大大节约建设成本。
    9、可靠性高，具有节点断电光链路保护功能，某个节点断电不会影响其余节点的传输。