高速公路機(jī)電監(jiān)控視頻的應(yīng)用，是對(duì)高速公路管理最直接有效的手段，直觀的視頻影像在最短的時(shí)間內(nèi)滿足運(yùn)營管理者對(duì)所轄路段的交互立交、收費(fèi)站服務(wù)區(qū)等重要區(qū)域進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)控。高速公路機(jī)電系統(tǒng)建設(shè)龐大而復(fù)雜，而視頻監(jiān)控作為整個(gè)機(jī)電系統(tǒng)建設(shè)的重要一環(huán)，視頻傳輸綜合解決方案也是高速公路建設(shè)管理者最為關(guān)心與注重的方面。
現(xiàn)有機(jī)電系統(tǒng)外場業(yè)務(wù)接入復(fù)雜
傳統(tǒng)高速公路機(jī)電系統(tǒng)建設(shè)中，通信系統(tǒng)作為各類業(yè)務(wù)的承載平臺(tái)，將收費(fèi)數(shù)據(jù)、業(yè)務(wù)語音、OA數(shù)據(jù)等業(yè)務(wù)復(fù)用至傳輸系統(tǒng)中，從各收費(fèi)站傳輸至分中心乃至省聯(lián)網(wǎng)中心。而在高速公路外場業(yè)務(wù)中，包括收費(fèi)廣場、路面監(jiān)控、隧道等存在大量的各類業(yè)務(wù)接入需求，主要為監(jiān)控及收費(fèi)系統(tǒng)的視頻圖像、監(jiān)控子速率、語音類業(yè)務(wù)等。現(xiàn)有主要的解決方式為采用大量點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的光端機(jī)或者鏈狀節(jié)點(diǎn)式光端機(jī)，將視頻圖像接入后通過光纖傳輸至附近收費(fèi)站，通過收費(fèi)站的編碼設(shè)備實(shí)現(xiàn)視頻圖像數(shù)字化后，連接通信傳輸設(shè)備將圖像傳輸至分中心；而其他數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)需配置相應(yīng)的數(shù)據(jù)光端機(jī)傳輸。這種模式在應(yīng)用中主要存在以下問題。
首先，點(diǎn)對(duì)點(diǎn)光端機(jī)占用大量的光纖資源，而采用數(shù)字非壓縮模式的節(jié)點(diǎn)式光端機(jī)雖然對(duì)光纖需求很少，但是對(duì)外場業(yè)務(wù)保護(hù)能力較弱，當(dāng)出現(xiàn)光口損壞及斷纖的情況下視頻數(shù)據(jù)無法傳輸。
其次，系統(tǒng)復(fù)雜度高，故障點(diǎn)多。因各類圖像進(jìn)入收費(fèi)站后最終需要進(jìn)行數(shù)字化才能滿足在高速公路機(jī)電通信系統(tǒng)中傳輸，無論編碼為MPEG-2或者H.264模式，均需要將外場傳輸至收費(fèi)站的圖像還原成模擬圖像后再進(jìn)行數(shù)字編碼。這樣在收費(fèi)站存在光端機(jī)、編碼器、矩陣、視頻分配器、硬盤錄象機(jī)等多類設(shè)備，導(dǎo)致收費(fèi)站視頻系統(tǒng)設(shè)備種類眾多，連接復(fù)雜，提高了系統(tǒng)故障率。
另外，光端機(jī)類產(chǎn)品本身網(wǎng)管能力較差，再經(jīng)過收費(fèi)站多類產(chǎn)品組網(wǎng)，導(dǎo)致外場設(shè)備幾乎無法管理，成為高速監(jiān)控系統(tǒng)的盲點(diǎn)。
針對(duì)高速公路子速率、監(jiān)控視頻甚至包括收費(fèi)系統(tǒng)開關(guān)量、語音監(jiān)聽等都需要單獨(dú)的傳輸，造成外場傳輸資源的浪費(fèi)，多類業(yè)務(wù)起終點(diǎn)一致，卻采用多個(gè)設(shè)備及多條光纖實(shí)現(xiàn)不同類別的傳輸。
正是由于以上提到的問題，造成高速公路機(jī)電系統(tǒng)構(gòu)架的復(fù)雜性，在后期的維護(hù)管理中為高速公路運(yùn)營部門埋下了不同程度的隱患，致使整個(gè)機(jī)電系統(tǒng)無法進(jìn)行完善的管理。
機(jī)電系統(tǒng)中圖像傳輸應(yīng)用分析
伴隨各省高速公路路網(wǎng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，機(jī)電構(gòu)架越來越復(fù)雜，模擬圖像的應(yīng)用已經(jīng)不能夠靈活地適應(yīng)于規(guī)模化的機(jī)電系統(tǒng)構(gòu)架。因此，在各省數(shù)字化的視頻傳輸模式已經(jīng)廣泛得到認(rèn)可，并在大部分省份路中心至省聯(lián)網(wǎng)中心的調(diào)看中采用。因而接入網(wǎng)及外場的視頻模式選擇應(yīng)逐步過渡到數(shù)字化應(yīng)用，數(shù)字化的視頻應(yīng)用可以為機(jī)電系統(tǒng)帶來如下好處：[nextpage]
·避免模擬傳輸模式多級(jí)傳輸及跨越多個(gè)矩陣帶來的視頻圖像損失；
·無需點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的使用方式，一次編碼圖像通過組播技術(shù)，在不占用多余帶寬的情況下支持多點(diǎn)同時(shí)調(diào)用；
·圖像存儲(chǔ)不再需要DVR設(shè)備二次編碼轉(zhuǎn)換，可以通過網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)一次編碼圖像存儲(chǔ)；
·設(shè)備普遍支持遠(yuǎn)程的網(wǎng)管能力，便于維護(hù)；
·數(shù)字化的視頻圖像更適合業(yè)務(wù)擴(kuò)展的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)對(duì)外發(fā)布業(yè)務(wù)等。
通過上述分析可以看到，數(shù)字化的視頻模式更適合高速公路機(jī)電系統(tǒng)中的應(yīng)用，那么選擇哪種編碼格式便是接下來需要探討的話題。從現(xiàn)有全國各省機(jī)電系統(tǒng)中監(jiān)控圖像、收費(fèi)圖像的編碼協(xié)議主要采用包括MPEG-2、MPEG4-AVC（H.264）等。
在使用過程中，MPEG-2的圖像質(zhì)量在高帶寬情況下可以得到保障，但存儲(chǔ)需要轉(zhuǎn)換成模擬圖像后再通過DVR轉(zhuǎn)成MPEG-4的低碼流模式存儲(chǔ)，網(wǎng)絡(luò)模式繁復(fù)，管理不便，而且對(duì)圖像質(zhì)量的二次編碼造成較大的損失，同時(shí)高帶寬的碼流對(duì)通信系統(tǒng)的負(fù)荷也是比較重的；MPEG-4 AVC（H.264）這種協(xié)議是ITU-T與MPEG聯(lián)合制定的，作為下一代網(wǎng)絡(luò)的視頻標(biāo)準(zhǔn)，專注于視頻通信以及流媒體應(yīng)用。相對(duì)已往的各類編碼協(xié)議主要采用了更復(fù)雜的算法，實(shí)現(xiàn)視頻圖像在較低帶寬下更高的圖像質(zhì)量，在對(duì)比中可見MPEG-4 AVC（H.264）在3M帶寬下可以實(shí)現(xiàn)MPEG-2近8M碼流下的圖像質(zhì)量。因此在機(jī)電系統(tǒng)中，建議采用MPEG-4 AVC（H.264）的標(biāo)準(zhǔn)，這樣可以減少大量數(shù)字圖像對(duì)通信系統(tǒng)的帶寬占用，同時(shí)，對(duì)于數(shù)字圖像的存儲(chǔ)調(diào)用帶來了更大的靈活性。在現(xiàn)有部分廠家的雙碼流傳輸模式下，更可以實(shí)現(xiàn)高碼流圖像的實(shí)時(shí)圖像調(diào)用，低碼流圖像的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，是更適合高速公路監(jiān)控系統(tǒng)以及收費(fèi)圖像應(yīng)用的解決方式。
面向高速公路機(jī)電系統(tǒng)的革新綜合接入方案
正是上述原因的存在，從高速公路機(jī)電系統(tǒng)發(fā)展的必要性來說，需要更整合的系統(tǒng)構(gòu)架，才能滿足未來機(jī)電各系統(tǒng)的建設(shè)，從市場應(yīng)用角度觀察，全光視頻綜合接入解決方案正是切合機(jī)電系統(tǒng)此類要求的一個(gè)比較好的解決方式（見圖1）。
[nextpage] 全光視頻綜合接入系統(tǒng)解決方案的主要特點(diǎn)可以概括為以下幾個(gè)方面：
·全能的綜合接入能力。除可以實(shí)現(xiàn)數(shù)字編碼的圖像接入外，還可以實(shí)現(xiàn)RS-232/RS-485子速率業(yè)務(wù)的接入，開關(guān)量（告警信息）的接入以及對(duì)講語音的傳輸通道等功能，基本涵蓋了高速機(jī)電系統(tǒng)中外場至收費(fèi)站側(cè)的各類接入方式；
·支持大容量的MPEG-4 AVC（H.264）視頻編碼圖像接入，并實(shí)現(xiàn)圖像組播以及軟切換等功能，為圖像調(diào)用帶來便利；
·雙碼流的傳輸模式，高碼流圖像大屏調(diào)看，并實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)低碼流視頻數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)；
·可以實(shí)現(xiàn)ONU系列產(chǎn)品間的全光傳輸以及成環(huán)保護(hù)功能，節(jié)省光纖資源并減少網(wǎng)絡(luò)故障風(fēng)險(xiǎn)；在收費(fèi)站之間形成有效的傳輸網(wǎng)，并適合在隧道中應(yīng)用；
·在收費(fèi)站至分中心乃至省中心，數(shù)字視頻圖像借助于通信系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通道承載能力，整合于機(jī)電通信系統(tǒng)中；
·支持IP SAN的存儲(chǔ)模式，在網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)下實(shí)現(xiàn)更高安全性的視頻數(shù)據(jù)存儲(chǔ)；
·整合的管理平臺(tái)，通過華為服務(wù)器實(shí)現(xiàn)ONU設(shè)備、實(shí)時(shí)圖像、存儲(chǔ)圖像、各類其他接入業(yè)務(wù)的管理，并可以實(shí)現(xiàn)通信系統(tǒng)內(nèi)各類華為設(shè)備的統(tǒng)一管理；
·ONU全光視頻綜合接入系列產(chǎn)品業(yè)務(wù)板卡通用，各類板卡可以混插，節(jié)省行業(yè)用戶的備件資源，管理更容易。
此方案是符合高速公路機(jī)電現(xiàn)有結(jié)構(gòu)的一個(gè)比較完善的解決方式，在原有機(jī)電通信傳輸系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，構(gòu)架了一層更為安全的外場接入網(wǎng)，全能的接入能力實(shí)現(xiàn)了高速公路外場至收費(fèi)站各類業(yè)務(wù)的接入，并將監(jiān)控視頻和收費(fèi)視頻的接入也融入其中。采用此方案將使機(jī)電系統(tǒng)的構(gòu)架大大簡潔化，在安全性得到進(jìn)一步提高的同時(shí)也可以實(shí)現(xiàn)端到端的管理，可以說是近年來在高速公路機(jī)電系統(tǒng)當(dāng)中比較創(chuàng)新的一種解決模式，在這種模式下，各省高速公路的建設(shè)將更加合理，管理也將更為方便。（本文作者徐海威現(xiàn)任北京亞邦偉業(yè)技術(shù)有限公司市場經(jīng)理）
