一、概述

近年来，随着交通系统信息化改革的不断深入，网络技术已经广泛的应用在交通系统日常生产和管理之中。目前，交通系统作为国家重要的运输部门，其日常的稳定运行决定了国民生产、生活的正常运转，加之，交通系统部门众多、地点分散，现场环境复杂，成为日常维护工作的主要障碍。在交通系统内部推行监视系统，将能极大的解决上述矛盾。通过在远程指挥监控总中心或者本地监控中心，可以实现对全部监控现场和沿线环境的监控，大大减轻日常人员巡视的工作量，便于及时发现危险隐患，保障安全生产及运输。

公路隧道视频监控系统正是在这种需要下应用而生的。系统主要在高速公路沿线隧道安装视频监控系统，对高速公路隧道内外进行实时全方位的现场监视，使管理人员在控制室内对所有监控场所内即将发生和所发生的重要事件了如指掌，并能迅速采取果断措施加以处理，提高综合防范和安全管理能力。

公路隧道不同于铁路隧道，需要安全的交通诱导、人性化的照明、通风设施，更需要一整套合理、周密的紧急事件救助方案。随着我国经济的持续快速发展，近年来交通运输量更是迅猛增加，行经隧道的车辆如果较为密集或者行驶缓慢时，会造成污染物(如CO)的增加，能见度的下降。公路隧道在整个路段属于特殊构造段，因为隧道空间小，密闭性强，一旦发生火灾、事故、交通拥堵，隧道内的环境会发生急剧恶化，直接影响到司乘人员的健康和生命安全，因此，对隧道监控系统提出了更高的要求。

二、公路隧道安防监控系统的网络架构

通常公路隧道监控系统由九个子系统构成：交通监控子系统、闭路电视监视子系统、火灾自动报警子系统、隧道通风控制子系统、隧道照明控制子系统、电力监控子系统、紧急电话子系统、指令电话子系统、有线广播子系统。其中交通监控、闭路电视监视、火灾自动报警、紧急电话、指令电话、有线广播子系统为独立的子系统，通风控制、电力监控、隧道照明控制在逻辑上相对独立，在系统构成上则合成一体。九个子系统之间既避免由于某个子系统出故障而影响其它子系统的运行，又可保证整个系统的联动运行；当隧道监控室设备出现故障时，通过本地控制器可完成现场控制，每座隧道的所有本地控制器相连，其中有一个本地主控制器，可控制整个隧道的正常运行。

闭路电视监视子系统用以直观地了解交通运行状况，对各种现场信息进行人工确认，便于为交通控制提供直观的依据和客观的记录。

高速公路隧道电视监控系统，在监控区域上较分散且较偏远，行政组织管理结构上又涉及到多个部门，多级领导，同时，又要满足省一级护路办的集中管理和统一调度，因此，在方案设计时，首先就要考虑到整个系统的架构采用分级管理模式，建立多平台，多系统下的统一管理平台，能够通过总监控中心对所有系统内的分监控中心以及各本地监控室的主机及监控设备进行统一有序的调配、管理。而分监控中心在服从总监控中心调度指挥的同时，也在自己职能范围内管理和调度其所管辖各车站内的监控设备，从而达到集中与分散相结合的多级用户管理模式。

三、数据传输方式

根据不同项目的实际情况，视频监控系统所涉及所有前端音视频信号、控制信号等均通过专用光纤传输到本地监控室，接入数字硬盘录像主机。主机通过公路现有局域网络将所有信号进行上传，单路实时音视频数据带宽应保证在2M 以上。

四、设备选用要求

1.前端设备

摄像机采用强光抑制型低照度日夜转换枪式摄像机，彩色700电视线/黑白750电视线或720P/1080P，最低照度0.004Lux，彩色黑白自动转换，感应红外，电子快门可调，带宽动态功能，适合用于夜间识别车牌以及其它强逆光环境。

基于以上要求，推荐使用我公司出品的基于LG核心技术的中铁品牌监控产品。主要是制造厂家综合实力强，其产品功能强大，品质稳定，售后服务完善以及超高的性价比。

LG高度智能化XDI芯片的研发及应用，使得前端摄像机具有：更广的色温范围为1700~11000；超低照度（达到0.0001lux）；高清晰度最低700线（彩色），750线（黑白）；3D-DNR数码降噪技术，实现了超低照度下的更加完美画面，对DVR来说，在夜间可以降低码流，提供大于60dB的超级宽动态以及无缝自动曝光技术，可以根据环境变化，自动适应各种效果以及超强光抑制功能（HS+BLC）功能等。

2.存储设备

视频录像主机采用H.264压缩方式，每秒显示25帧，显示清晰度最高能够达到1080P。全新中铁品牌嵌入式网络高清录像管理服务器实现对摄像机、整个系统的有效管理，因为该系统以嵌入式结构设计，所以保证了行业最高级别的系统稳定性。符合高铁监控稳定至上的特殊需求。一体化的整合设计使得嵌入式网络高清录像管理服务器可以容纳8块硬盘，实现对摄像机3个月之久的录像。再结合超强的视频输出能力，可以直接通过最先进的HDMI接口连接监视器，实现对系统的监视、控制及回放。

3.语音功能

要求实现各级监控室对前端监控点的广播功能；同时，现场监控室、市级护路办、省级护路办之间实现双向语音传输，且都能和前端扬声器完成双向语音对讲。

4.系统联动

视频监控系统需要与防灾系统、动力、环境检测等系统进行必要的联动集成功能，其他系统可以以无源接点或API 接口的方式，实现与视频监控系统的集成报警联动。报警发生后，视频监控系统接收报警信号，按照预先设置好的联动程序，可以自动启动录像、改变录像帧率或分辨率、画面自动弹出、PTZ 预置位调出、触发继电器输出驱动灯光、警铃等设备。

5.系统防雷接地

防雷及电涌保护能够防感应雷和雷电波，综合接地电阻小于1欧。

六、系统运行原理

分布式网络视频集中监控管理系统分为总监控中心，二级监控中心，本地监控端，以及客户端。系统基于光纤传输和网络运行，适用于跨地域，跨网络的组网方式。通过网络监控总中心的中心服务器来集中管理和配置系统内的所有监控主机。

所有本地监控端通过有线或无线数据传输所采集的音视频数据及报警数据都会通过网络信道及时回传到总监控中心和所属的分监控中心的视频工作站或客户端，总中心可以在远程调看所有本地端视频监控图像资源，分监控中心可以根据其权限，远程调看其所辖本地端视频监控图像资源。

总中心可根据具体需要来设置音视频数据及报警数据是否集中存储在总中心的视频工作站上，还是存储在分监控中心或本地监控端的硬盘录像机上。当系统对录像数据要求较高安全性时，也可同时将数据存储在总中心的视频工作站和二级监控中心及本地监控端的硬盘录像机上。

当前端报警设备采集到报警信息后，会将报警信号反馈到总监控中心和分监控中心的电子地图/报警主机上，通过电子地图，会直观反应出该监控网点图像资料。网络中心的数字矩阵主机加装了视频解码模块，可以直接将本地监控端采集的视频信号还原成模拟信号，并连接电视墙。

对于普通客户端以及IE浏览客户端而言，则可在中心服务器所分配的权限内进行不同级别的操作，当其需要调看实时视频数据时，通过视频工作站的图像转发功能来实现各个客户端对前端图像的远程访问，这样前端主控设备上传图像时，不会重复占用网络带宽，保证了图像上传的稳定性，使得前端图像传输速度和图像质量不受客户端数量的影响。

七、系统组成

1）总监控中心由中心服务器、视频工作站、电子地图主机/报警主机/数字矩阵主机、电视墙等部分组成。

2）分监控中心主要由远程监控管理服务器和远程视频代理服务器组成，主要功能是用于网络远程监控调度本地监控室传来的所有监控信号。

3）本地监控端包括前端设备和监控室设备两部分。其中前端设备包括：彩转黑日夜两用摄像机、防护罩、云台、解码器、号角扬声器、光端机(发射机)、周边防护设备等。监控室设备包括：全实时数字硬盘录像服务器主机、光端机（接收机）、广播设备等。

4）其他网络客户端（C/S模式）

主要是各级监控室以外的有远程监控需要的网络监控端，如各级领导、管理部门等。

包括普通客户端用户和WEB客户端（B/S模式）两种模式。普通客户端主要通过专用客户端软件来实现远程监控功能，而WEB客户端（B/S模式）直接通过IE浏览器输入硬盘录像主机的IP地址即可实现远程监控，因此相对来说操作性上更加便捷。

客户端具有多路实时监视、控制云台和远程回放等功能。

八、智能视频分析技术在公路隧道监控中的应用

1.车流量统计

通过设置一条虚拟的警戒线或警戒区域，计算单位时间内通过该线或区域的车辆数量。传统的流量统计主要靠安装感应器或超声波来实现。由于高速路上车速快，其检测精度普遍不高。而视频分析技术是通过图像来分析的，不受那些影响，而且成本低（可使用原先已有的摄像机接入）、精度高。

2.车辆逆行检测

以往的逆行判断主要是通过人工检索或者人工实时监视来发现的。工作量很大、而且效率很低。海视车辆视频分析仪只需在单行道上设置虚拟的单向警戒线，一旦发现有车辆逆行，系统自动语音报警并自动抓拍，可自动检索逆行车辆视频。

3.违章停车检测

违章停车是导致交通拥堵或事故的重要原因。海视视频车辆分析仪能够主动发现高速度道路上的停留车辆并立刻发出报警（如高速路上备用车道处），提醒工作人员及时处理，疏导交通。

4.出现行人检测

高速路上出现行人是异常危险的事情，不但可能自身丧命，还可能引发严重的交通事故。海视车辆分析仪会自动检测高速路上是否有行人出现，一旦出现系统立刻报警。

5.遗留物检测

在高速路上货车洒落货物现象偶有发生，严重阻碍的交通秩序和安全，海视车辆分析仪能够自动检测高速路上车辆掉落物（如货车运载货物脱落等）。

6.车牌识别

车牌识别系统是智能交通最基本的组成构件之一，目前应用已经非常成熟，是高速公路收费系统的一个重要组成部分，识别系统以自动车牌号码识别为基础，可以对通过的车辆进行自动登记、验证、监控、报警。通过车牌识别系统，高速公路入口收费系统可以在通行卡（票）上保存系统识别车牌号码及车牌图片二值化信息，在高速公路出口利用车牌识别系统对车牌号码或车牌图片二值化信息进行匹配，判断通行卡（票）代表的入口车辆是否为出口车辆，可以有效地发现和避免换卡行为。同时系统所定位出的车牌图片和识别出的车牌号码成为管理、查询通行车辆的重要途径，可以有效地加强收费管理，限制和发现舞弊行为。

7.事件检测分析

高速公路用视频监控路段运行，监控人员不可能长时间不间断盯着屏幕监视，如果依赖于回放检索，会导致时间处理滞后。因而，事件检测分析系统在高速公路监控系统中得到广泛的应用。事件检测分析系统在图像覆盖范围内，能够对各种交通车辆、事故进行自动检测。系统在每个类型车道（超车道、行车道、紧急行车道、紧急停车带、三角地带）和一般交通状况下能自动检测下列状况：车辆停驶、车辆减速、车辆超速、车辆低速、车辆逆行、车辆排队长度超过阈值、交通拥堵、行人、遗撒遗弃物、烟雾和火灾等。并且提供相应的交通数据实时测量：流量、速度、占有率、车头间距、队列长度、车辆分型等。当发生交通车辆事故时系统能够快速自动报警和录像，为道路的交通安全管理和道路运营提供帮助。

而在隧道监控中，事件检测分析系统检测到有烟雾超过警戒报警，系统启动应急预案，指挥通风系统、照明系统和消防系统立刻联动，对监控信息自动采集，通过智能视频分析技术分析、判断并输出结果。

8.交通状态检测

当前在一些交通流量很大的高速公路中，尤其在许多大城市的绕城高速公路中，出入口匝道经常发生堵车，如何有效疏导交通是一个亟需解决的问题，视频交通状态检测系统结合交通诱导系统提供了解决办法。

交通状态检测系统通过对道路沿线的监控摄像机传回的视频信号进行分析和处理，自动识别出路段的交通状态（交通状态分为：畅通、拥挤、堵塞三种状态）；当检测到道路交通发生拥挤或堵塞时，系统通过语音报读、文字闪烁等方式进行报警，提示交通管理员及时对交通拥堵事件进行交通疏导处理，并可通过对交通拥堵数据的统计分析，为交通管理提供决策依据，把过去的被动式交通管理上升为主动式的交通管理，从而保证道路交通的畅通运行，提高交通管理水平提供有力的技术手段。同时，与交通诱导等系统进行联动，在事件发生时，通过交通诱导系统发布交通信息，实现智能化的交通管理。