張艷琴

（山西省交通信息通信有限公司，山西 太原 030006）

0 引言

隨著公路交通量的大幅度增加，交通運(yùn)營(yíng)壓力增加，交通運(yùn)行安全風(fēng)險(xiǎn)也隨之提升，傳統(tǒng)的收費(fèi)管理模式已不能適應(yīng)交通管理服務(wù)發(fā)展的需要。以往收費(fèi)監(jiān)控系統(tǒng)也不能滿(mǎn)足現(xiàn)今網(wǎng)絡(luò)化、信息化、科技化管理要求的需要，無(wú)法實(shí)現(xiàn)資源共享，不能進(jìn)行信息集中管理[1]。因此，為提升公路運(yùn)行效率，提高車(chē)輛進(jìn)出速度，近年來(lái)很多收費(fèi)公路進(jìn)出口采用不停車(chē)收費(fèi)系統(tǒng)[2]，通過(guò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)時(shí)掌控收費(fèi)公路進(jìn)出口車(chē)輛運(yùn)行情況[3-4]，可以大幅度提升服務(wù)質(zhì)量和運(yùn)行效率。

然而，部分收費(fèi)公路在建設(shè)過(guò)程中采用模擬視頻監(jiān)控系統(tǒng)[5]，監(jiān)控系統(tǒng)和收費(fèi)系統(tǒng)相互獨(dú)立，建設(shè)期間資金投入較大，運(yùn)營(yíng)成本較高，限制了收費(fèi)公路管理和服務(wù)水平的進(jìn)一步提升。因此，采用一體化遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控系統(tǒng)[6]，提升管理和服務(wù)水平，降低運(yùn)營(yíng)成本，可以更好地服務(wù)不停車(chē)收費(fèi)公路，減少由于管理水平落后造成的資源浪費(fèi)，從而提升運(yùn)行效率，快速應(yīng)對(duì)突發(fā)事故，降低安全風(fēng)險(xiǎn)。

1 遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控系統(tǒng)概念

遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控系統(tǒng)能夠整合企業(yè)信息網(wǎng)絡(luò)和控制網(wǎng)絡(luò)[7]，實(shí)時(shí)監(jiān)控道路施工和運(yùn)營(yíng)情況，根據(jù)實(shí)際情況制定管理策略，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)綜合自動(dòng)化管理。在企業(yè)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部建立數(shù)據(jù)庫(kù)和資源庫(kù)，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)資源共享，提升系統(tǒng)運(yùn)行效率。監(jiān)控系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)采集現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)，并分析數(shù)據(jù)作為遠(yuǎn)程故障診斷的基本依據(jù)。該系統(tǒng)可解放人力，工作人員不需要到現(xiàn)場(chǎng)即可掌握道路的運(yùn)行情況，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程對(duì)象的控制。對(duì)于不停車(chē)收費(fèi)公路，可以實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守，只需要配備一定數(shù)量的設(shè)備管理人員，實(shí)現(xiàn)減員增效，不僅可以降低收費(fèi)公路運(yùn)營(yíng)成本，還能夠提升運(yùn)行效率[8]。

2 系統(tǒng)需求分析

2.1 提升文明服務(wù)質(zhì)量

在公路收費(fèi)過(guò)程中，由于受管理水平、制度不完善等方面的影響，可能存在部分不穩(wěn)定因素，造成收費(fèi)作業(yè)流程不規(guī)范，文明服務(wù)水平較低。采用遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控系統(tǒng)可以監(jiān)督收費(fèi)作業(yè)流程，預(yù)防不穩(wěn)定因素的產(chǎn)生，提升文明服務(wù)質(zhì)量。

2.2 提升管理水平

傳統(tǒng)公路收費(fèi)和監(jiān)控系統(tǒng)的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)規(guī)范不統(tǒng)一，造成軟件和硬件不兼容[9]，收費(fèi)數(shù)據(jù)不能實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一上傳，導(dǎo)致運(yùn)營(yíng)管理公司在收費(fèi)作業(yè)管理中出現(xiàn)較多問(wèn)題。采用公路遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控系統(tǒng)，提升收費(fèi)和監(jiān)控系統(tǒng)兼容性，實(shí)時(shí)傳輸收費(fèi)數(shù)據(jù)，提升管理水平。

2.3 加強(qiáng)收費(fèi)站之間聯(lián)系與協(xié)同工作

傳統(tǒng)的收費(fèi)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)是每個(gè)監(jiān)控室只能為其對(duì)應(yīng)的收費(fèi)站提供服務(wù)，各收費(fèi)站之間不能及時(shí)聯(lián)系和開(kāi)展協(xié)同工作。如出現(xiàn)逃費(fèi)車(chē)輛等特殊情況時(shí)，缺少聯(lián)動(dòng)機(jī)制不能及時(shí)處理，制約了收費(fèi)和管理工作的開(kāi)展。采用公路遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)監(jiān)控與收費(fèi)之間的聯(lián)系與協(xié)同，有利于提升服務(wù)水平。

2.4 提升信息化管理水平

傳統(tǒng)的公路運(yùn)營(yíng)管理企業(yè)或上級(jí)管理部門(mén)需要了解某一收費(fèi)站的收費(fèi)情況時(shí)，需經(jīng)過(guò)多方協(xié)調(diào)。采用公路遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控系統(tǒng)可直接通過(guò)遠(yuǎn)程監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)查詢(xún)收費(fèi)信息，第一時(shí)間掌握各收費(fèi)站的運(yùn)行情況。另外，監(jiān)督管理人員通過(guò)手機(jī)APP 可以實(shí)時(shí)掌握各收費(fèi)站的收費(fèi)情況，有效提升工作效率。

3 公路遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

3.1 建立數(shù)據(jù)庫(kù)

該系統(tǒng)建設(shè)需要覆蓋山西全省60 多個(gè)收費(fèi)站，監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)量龐大，同時(shí)考慮后續(xù)公路建設(shè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的需要，建立數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)空間應(yīng)略有富余。該系統(tǒng)采用SQL Server 2020 軟件建立數(shù)據(jù)庫(kù)，存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)集由表集合組成[10-11]，可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的快速查找、記錄操作。數(shù)據(jù)庫(kù)具有存儲(chǔ)功能，利用程序代碼可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的調(diào)用和計(jì)算。系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)，按時(shí)間和地點(diǎn)等因素對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分類(lèi)管理。對(duì)文件分類(lèi)命名，并將其保存路徑和備注存入數(shù)據(jù)庫(kù)，以便在管理過(guò)程中對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行查看和調(diào)用。

3.2 總體框架設(shè)計(jì)

公路遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控系統(tǒng)包括四大模塊，分別為視頻監(jiān)控模塊、圖像傳輸模塊、數(shù)據(jù)輸出模塊和控制模塊，總體框架如圖1 所示。

圖1 系統(tǒng)總體框架

3.2.1 視頻監(jiān)控模塊設(shè)計(jì)

該模塊主要功能是采集視頻監(jiān)控資源，包括視頻、音頻、特殊情況報(bào)警信息等。收費(fèi)站端主要組成為光端機(jī)，收費(fèi)所端組成部分包括光端機(jī)、硬盤(pán)攝像機(jī)、電視墻等，視頻監(jiān)控模塊組成部分如圖2 所示。

圖2 視頻監(jiān)控模塊

收費(fèi)所內(nèi)配置閉路電視監(jiān)視系統(tǒng)，可以確定通過(guò)進(jìn)出口的車(chē)輛類(lèi)型，觀察收費(fèi)廣場(chǎng)的運(yùn)行情況，監(jiān)督收費(fèi)人員的工作程序是否規(guī)范，并在特殊情況下進(jìn)行錄像和記錄，便于開(kāi)展監(jiān)督和管理。并在各收費(fèi)站也建立簡(jiǎn)單的閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)，與收費(fèi)所的CCTV 監(jiān)控系統(tǒng)配合實(shí)現(xiàn)集中監(jiān)控管理。

3.2.2 圖像傳輸模塊設(shè)計(jì)

圖像傳輸模塊是將收集的圖像傳輸?shù)奖O(jiān)控中心或上級(jí)管理部門(mén)，該模塊通過(guò)CCTV 服務(wù)器連接網(wǎng)絡(luò)，利用編碼卡進(jìn)行數(shù)字化壓縮，打包后通過(guò)媒體交換層傳輸至控制層和視頻應(yīng)用層。利用數(shù)據(jù)包傳輸?shù)姆绞剑欣诮獯a器對(duì)視頻和音頻進(jìn)行處理。同時(shí)，該模塊還可以對(duì)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行集中儲(chǔ)存，以便后期查找和調(diào)用。

3.2.3 數(shù)據(jù)輸出模塊設(shè)計(jì)

系統(tǒng)收集的視頻、音頻信息在監(jiān)控中心進(jìn)行匯總和處理，處理后的圖像將在電視墻上顯示。監(jiān)控中心還可以對(duì)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)、錄像和各類(lèi)終端設(shè)備進(jìn)行管理，總控中心設(shè)置在省公路管理局，管理各收費(fèi)站的信息，并根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況進(jìn)行全局指揮監(jiān)控，總控中心組成如圖3 所示。

圖3 監(jiān)控中心組成示意圖

在各收費(fèi)所設(shè)置分控中心，對(duì)所管轄的區(qū)域進(jìn)行指揮管理，其組成構(gòu)造與總控中心相近，如圖4 所示。

3.2.4 控制模塊設(shè)計(jì)

控制模塊主要功能是管理整個(gè)系統(tǒng)，根據(jù)需要查看和調(diào)用各類(lèi)信息和數(shù)據(jù)，對(duì)各種設(shè)備的運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄，并分析系統(tǒng)各部分的運(yùn)行情況。各監(jiān)控點(diǎn)將數(shù)據(jù)和信息傳輸?shù)奖O(jiān)控中心，經(jīng)過(guò)解碼后由控制模塊集中管理，并根據(jù)需要發(fā)送到各個(gè)客戶(hù)端，在屏幕上向用戶(hù)展示。該模塊組成包括計(jì)算機(jī)、大屏幕、拼接控制器和雙色LED 條形屏等，通過(guò)軟件操作控制大屏幕，用戶(hù)可以根據(jù)需要進(jìn)行視頻界面切換、數(shù)據(jù)和信息的查看，操作界面如圖5 所示。

圖5 系統(tǒng)操作控制操作界面

4 遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)施

4.1 需要解決的問(wèn)題

為保證公路遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控系統(tǒng)的順利實(shí)施，應(yīng)首先解決網(wǎng)絡(luò)通信中存在的問(wèn)題。一方面，網(wǎng)絡(luò)通信傳輸速度慢，光纖傳輸?shù)膽?yīng)用雖然會(huì)增加建設(shè)前期投入，但傳輸效率高，有效解決了以往帶寬不足造成的網(wǎng)絡(luò)傳輸問(wèn)題。另一方面，網(wǎng)絡(luò)通信困難，由于收費(fèi)站分布在不同區(qū)域，造成收費(fèi)監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，各區(qū)域的收費(fèi)網(wǎng)絡(luò)處于不同的局域網(wǎng)，相互之間通信困難。采用NVR 網(wǎng)絡(luò)視頻錄像機(jī)便于對(duì)視頻進(jìn)行瀏覽、回放、存儲(chǔ)和管理，解決了通信困難問(wèn)題。

4.2 系統(tǒng)實(shí)施步驟

根據(jù)設(shè)計(jì)要求，公路遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)施分為數(shù)字化編碼和監(jiān)控中心改造兩步。第一步數(shù)字化編碼，包括視頻和音頻兩部分，即利用視頻編碼器將收費(fèi)廣場(chǎng)、車(chē)道和亭內(nèi)攝像機(jī)收集的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，以便視頻和音頻數(shù)據(jù)的傳輸、處理和存儲(chǔ)，數(shù)字化編碼處理流程如圖6 所示。視頻和音頻數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)編碼后匯聚到千兆交換機(jī)，通過(guò)光纖傳輸?shù)礁鞯厥泄饭芾砭?，再通過(guò)專(zhuān)用鏈路傳輸至省公路管理局。

圖6 數(shù)字化編碼處理流程

第二步省級(jí)監(jiān)控中心改造，各地市公路管理局的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)傳輸至省公路管理局后，匯總后通過(guò)省級(jí)監(jiān)控中心進(jìn)行解碼，實(shí)現(xiàn)在監(jiān)控中心觀看各收費(fèi)站的監(jiān)控視頻和音頻，完成省內(nèi)各收費(fèi)站監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)在省級(jí)監(jiān)控中心的匯總和整合，為后續(xù)進(jìn)行遠(yuǎn)程調(diào)控與管理提供技術(shù)支持。

5 結(jié)語(yǔ)

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，交通建設(shè)方面的信息化水平不斷提升，全國(guó)大多數(shù)省市已經(jīng)建立了省級(jí)聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控中心。交通運(yùn)輸信息化建設(shè)可提升收費(fèi)公路的運(yùn)行效率，解決交通運(yùn)輸行業(yè)發(fā)展遇到的很多難題，提升道路管理和服務(wù)水平。為提升收費(fèi)公路運(yùn)行效率，在收費(fèi)公路進(jìn)出口、省界位置相繼采用不停車(chē)收費(fèi)管理。利用遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控系統(tǒng)可整合公路信息資源，更好地實(shí)現(xiàn)交通信息的收集、存儲(chǔ)和共享，服務(wù)交通行業(yè)信息化建設(shè)快速發(fā)展。通過(guò)系統(tǒng)需求分析，根據(jù)公路遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)目的和要求，從視頻監(jiān)控、圖像傳輸、數(shù)據(jù)輸出、控制四大模塊進(jìn)行系統(tǒng)總體框架設(shè)計(jì)。解決了以往監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)通信帶寬不足和通信困難問(wèn)題，通過(guò)數(shù)字化編碼和省級(jí)監(jiān)控中心改造實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的實(shí)施。