數(shù)字視頻光端機在城市交通監(jiān)控中的應用

　　隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展和城市人口的快速增長，很多大中城市面臨著城市人口和車輛增長帶來的交通擁擠問題。而要適應并促進城市的快速發(fā)展，就必須要解決好城市內(nèi)主要路段和路口的交通阻塞和擁擠狀況，盡量減少事故發(fā)生和違章現(xiàn)象。事實證明，在加強城市交通規(guī)劃和城市道路基礎建設的同時，引進先進的通信技術、監(jiān)控理念和控制技術，對交通進行實時有效的控制和疏導才是解決城市交通的擁擠問題的關鍵和有效途徑。這個解決問題的關鍵，就是建立一個現(xiàn)代化，智能化的交通監(jiān)控指揮系統(tǒng)。在城市交通控制系統(tǒng)中，光端機發(fā)揮了非常重要的作用，本文將介紹光端機在城市道路交通監(jiān)控中的應用。

　　城市交通監(jiān)控系統(tǒng)一般由視頻采集系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、網(wǎng)絡傳輸系統(tǒng)三部分組成。他按照所完成的功能又分為視頻監(jiān)控系統(tǒng)、信號燈控制系統(tǒng)、電子警察系統(tǒng)、視頻檢測等子系統(tǒng)，其主要完成如下功能：

　　? 實時監(jiān)視各路口畫面，便于統(tǒng)一指揮、調(diào)度

　　? 進行車流量、交通狀況的檢測

　　? 對路口場景進行長時間錄像，以便處理和存檔

　　? 通過紅綠燈信號的控制，調(diào)節(jié)交通流量，有效緩解交通擁堵

　　? 可根據(jù)需要，在一些路口設置電子警察

　　? 有效檢測交通行為，為打擊車輛違章行為提供保障

　　? 及時發(fā)現(xiàn)、協(xié)助處理社會治安事件，維護社會安定團結(jié)

　　從城市交通監(jiān)控系統(tǒng)的系統(tǒng)組成來看，要完成上述功能，就需要系統(tǒng)各組成部分能夠獨立完成各自的功能，并能緊密配合：視頻采集系統(tǒng)需要實時監(jiān)測各路口的場景，其中包括模擬視頻信號和電子警察采集的圖片信息，采集到的視頻信息通過網(wǎng)絡傳輸系統(tǒng)傳輸?shù)奖O(jiān)控中心，監(jiān)控中心的控制系統(tǒng)可以及時了解到前端的情況，并對視頻信息進行保存、錄像等處理；同時，監(jiān)控中心的控制系統(tǒng)也要根據(jù)需要對前端的攝像機、信號燈、電子警察等進行控制，由監(jiān)控中心的控制系統(tǒng)對前端的各種設備發(fā)出不同的控制信號，再通過網(wǎng)絡傳輸系統(tǒng)發(fā)往前端各種設備，從而完成控制。

　　在上述的過程當中，系統(tǒng)各部分都起到相當重要的作用，而考慮到各部分所完成的功能，你就會發(fā)現(xiàn)，不論是視頻監(jiān)控系統(tǒng)、信號燈控制系統(tǒng)，還是電子警察系統(tǒng)，他們都在共用同一個部分，那就是網(wǎng)絡傳輸系統(tǒng)。在光纖通信發(fā)展成熟的今天，光端機已成為網(wǎng)絡傳輸系統(tǒng)的首選。在視頻采集和中心控制系統(tǒng)中，他們都采用了不同的設備來完成不同的功能，前端采用攝像機、信號燈，中心則用矩陣和硬盤錄像機處理視頻信息，用信號燈控制軟件、電子警察軟件等進行控制。而前端與監(jiān)控中心之間通信及信號傳遞的重任就落在了光端機上，仔細分析一下整個系統(tǒng)的功能，就知道系統(tǒng)需要傳輸哪些信號：

　　? 監(jiān)控攝像機的視頻信號

　　? 控制攝像機的控制信號

　　? 信號燈聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)信號

　　? 電子警察聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)信號

　　這些信號類型各不相同，有模擬信號，也有數(shù)據(jù)信號，有低速的串行數(shù)據(jù)，也有高速的以太網(wǎng)數(shù)據(jù)，如此復雜多樣的信號，在網(wǎng)絡傳輸方面給我們帶來了很大的麻煩。要傳輸這些信號，傳統(tǒng)方法需要用不同的設備分開傳輸不同類型的信號，需要投入更多的設備，鋪設更多的線路等等，從而增加系統(tǒng)建設的投資和復雜程度。而在光纖系統(tǒng)發(fā)展成熟的今天，光端機可以獨立擔起這一重任。

　　從傳輸方式上光端機可分為模擬光端機和數(shù)字光端機，不論哪種類型的光端機實質(zhì)都是將所傳輸?shù)膱D像、語音或數(shù)據(jù)信號進行電光、光電轉(zhuǎn)換，光端機實質(zhì)上就是一個電信號到光信號、光信號到電信號轉(zhuǎn)換器。轉(zhuǎn)換的目的就是為了讓各種信號在光纖中傳輸。光纖的傳輸優(yōu)點有：首先它衰減小，目前光端機可以將圖像、數(shù)據(jù)以及語音信號無中繼傳輸 100公里以上。 其次它抗干擾能力強，對于雷擊，電磁輻射它不受影響，這些是銅軸電纜傳輸和雙絞線傳輸所不具備的。光纖還具有傳輸容量大的特點，光端機不僅能實現(xiàn)在一根光纖上傳輸圖像、語音以及數(shù)據(jù)的功能，同時還可實現(xiàn)傳輸電話、計算機網(wǎng)絡信號的功能，可以說幾乎涵蓋了所有監(jiān)控領域所需要的功能。

　　光端機的功能非常強大，所能傳輸?shù)男盘栴愋鸵卜浅Ｖ?，因此在不同的情況下，也會要選擇不同類型的光端機。在選擇光端機的型號時，我們要考慮以下幾點：

　　1．基于何種系統(tǒng)的光纖網(wǎng)絡？

　　如果是在原來的網(wǎng)絡上進行擴容，則最好還是選用同樣的光纖，除非這樣做無法實現(xiàn)預期的功能。如果是一個全新的工程，則最好采用單模光纖。 在傳統(tǒng)的觀念中，大家總認為在較短距離 （ 5Km以內(nèi)）多模系統(tǒng)的造價要低于單模。實質(zhì)上隨著光纖的不斷普及和設備價格的下降，多模光端機價格的優(yōu)勢早已不存在。從傳輸距離和效果上多模設備均不及單模，所以目前來說單模光端機的性價比要高于多模光端機。

　　2．選用基于哪種技術的光端機？

　　從技術的角度上來說數(shù)字光端機肯定要優(yōu)于模擬光端機。但在實際應用中要具體情況具體分析。模擬光端機實現(xiàn)的方式要簡單些，系統(tǒng)造價相對便宜些。同時模擬光端機在 只傳輸一路或兩路視頻信號時能夠傳輸?shù)捷^遠的距離且獲得比較好的信號質(zhì)量，但如果是傳輸多路視頻信號，其傳輸距離和信號質(zhì)量都有較大幅度的下降。 數(shù)字光端機相對比較復雜，技術含量較高，價格比較昂貴，但是 能比較容易實現(xiàn)多通道、多種信號的混合傳輸 。所以在選擇一路和二路圖像監(jiān)控光端機時模擬光端機的性價比優(yōu)于數(shù)字光端機，在四路和四路以上的圖像監(jiān)控光端機系列中，數(shù)字光端機的性價比又優(yōu)于模擬光端機。

　　3． 光纖系統(tǒng)是要傳輸視頻？音頻？數(shù)據(jù)？還是這些信號的組合？

　　光端機根據(jù)傳輸光信號又可分為數(shù)據(jù) (Data-RS232/RS422/RS485/ Manchester/ TTL/Biphase/ Contact closure)光端機、視頻(Video)光端機、音頻(Audio)光端機、視頻/數(shù)據(jù)光端機、視頻/音頻光端機、視頻/數(shù)據(jù)/音頻光端機以及多路復用光端機。同時還要考慮傳輸?shù)臄?shù)據(jù)是單向的還是雙向的。

　　下面我們通過浙江省某城市道路監(jiān)控系統(tǒng)的實際案例，簡單介紹一下城市交通監(jiān)控系統(tǒng)中光端機的使用情況。
這是一個大型交通監(jiān)控系統(tǒng)，前端包含有固定攝像機 270余個，快速一體化球機60個，300多路視頻圖像以及路口的信號燈控制線、電子警察數(shù)據(jù)線一并接入城市各交通路口的70余個信號機箱內(nèi)，并且在每個信號機箱里都安裝一個或多個光端機，以便將各路口的視頻圖像以及電子警察拍到的圖片通過光纖傳輸?shù)奖O(jiān)控中心?？刂浦行牟捎么笮途仃噷崿F(xiàn)視頻的控制，將圖像切換到監(jiān)視屏幕墻，并用硬盤錄像機將所有圖像錄像保存。同時，中心的矩陣主機對球機發(fā)出的控制信號、信號燈控制軟件與電子警察軟件的數(shù)據(jù)信號也通過光端機傳輸?shù)角岸烁髀房冢钥刂魄驒C的角度、遠近、光圈，信號燈的時間以及設置電子警察，從而可以更好的統(tǒng)計和調(diào)節(jié)交通流量，有效緩解交通擁堵。由于前端的各信號機箱所連接的前端設備不盡相同，需要傳輸?shù)男盘栆哺鞑幌嗤?，也就需要各種不同型號的光端機。（如圖1）

　　在這個系統(tǒng)中，我們采用了美國 Infinova(英飛拓)有限公司（前身為美國NTK（洛泰克）公司）推出的Infinova品牌數(shù)字光端機，其優(yōu)秀的電路設計和高質(zhì)量的元器件使其具有足夠大的光學鏈損和動態(tài)范圍。我們可以根據(jù)前端的實際情況采用不同型號的光端機：有些路口只有監(jiān)控圖像，沒有其他設備，我們采用純視頻光端機；有些不僅有固定攝像機還有一體化球機，我們采用視頻加反向422控制信號光端機；也有前端有電子警察或者信號燈，我們采用視頻加數(shù)據(jù)232控制信號光端機；還有些有計算機聯(lián)網(wǎng)，我們需要采用以太網(wǎng)數(shù)據(jù)光端機；更有光端機可以將以上所有數(shù)據(jù)類型一并傳輸?shù)?。不管傳輸何種數(shù)據(jù)，它都具有實時的狀態(tài)指示，便于我們發(fā)現(xiàn)和解決問題。同時，我們在選擇光端機的時候還預留了一些視頻和數(shù)據(jù)通道，以便于以后系統(tǒng)的整體擴容以及各城市系統(tǒng)之間的聯(lián)網(wǎng)。

　　由以上案例我們不難看出，光端機在交通監(jiān)控系統(tǒng)中起到了不可或缺的作用，同時根據(jù)不同的信號類型選擇不同的光端機也是至關重要的，它可以幫助我們更加有效的實時監(jiān)控和解決交通問題。

　　世紀之初，隨著城市交通、道路建設的高速發(fā)展以及光纖通信技術的日趨成熟，我們相信光端機在城市交通監(jiān)控中的發(fā)展前景將更為廣闊。