高速公路隧道视频监控系统设计

高速公路隧道视频监控系统设计

翁康康

广东广乐高速公路有限公司511533

摘要：随着社会经济的不断发展，高速公路建设规模的逐渐扩大，越来越多的高速公路穿越隧道。隧道是高速公路的一个特殊路段，隧道内行车环境差、空间封闭狭长等环境因素易引起交通事故及二次事故的发生。在隧道内设置视频监控系统，能实时、直观、准确地监视隧道内的交通运行状况、各种信号状态、车流密度；能发现隧道中的异常情况，对隧道内的火灾报警信息、交通阻塞、事故信息予以确认；并为监控室的指挥调度人员提供直观的现场情况，有效指挥异常状况的处理和交通疏导；同时能为值班人员进行事后分析、处理各种异常事故提供直接可靠的依据。

关键词：高速公路；隧道；视频监控系统；设计

1隧道视频监控设计方案

1.1摄像机选型

目前，隧道视频监控系统的摄像机大多以标清摄像机为主，高清摄像机也慢慢地进入到了监控系统领域中。标清摄像机分辨率标准为752（H）×582（V），采用隔行扫描方式，监控画面清晰度不高，一般传输模拟视频信号，占用宽带多，传输过程中每转录一次，会有一次误差积累，产生信号失真，长时间存放视频质量降低。

与传统的标清摄像机相比，高清摄像机分辨率标准为1280（H）×720（V）或1920（H）×1080（V），采用隔行或逐行扫描方式，逐行扫描具有最高等级视频清晰度标准，监控画面更清晰更详细，信息更有效，传输数字视频信号。对于隧道特殊环境，获取高质量画面无疑是隧道监控的重点，因此选用高清摄像机。而高清视频摄像机又根据压缩方式分为数字非压缩编码摄像机及数字压缩编码（IP网络高清）摄像机两种。数字非压缩编码的视频信号不经过任何压缩技术处理，视频质量非常高，实时性好，延时低，但传输码流非常大，对传输光纤需求、存储设备硬盘容量要求非常高。相对于数字非压缩方式，数字压缩编码视频信号经过压缩处理，其码流大幅度降低，占用带宽少，后期存储发布等也较非压缩方式更为方便，回放录像与实时画面达到同样高清效果，提高了监控系统的工作效率。针对隧道内摄像机布设数量较多情况，推荐采用网络高清摄像机。

1.2摄像机布设方案

高速公路隧道内每150ｍ设置1套高清枪式摄像机，监视范围覆盖全部隧道；隧道内每处人行横洞设置1套高清枪式摄像机，每处车行横洞设置1套高清快球摄像机，及时、快速地发现隧道内异常情况；每处变电所设置３套高清半球网络摄像机，用于监控隧道变电所内的异常事件；隧道洞外设置高清带云台摄像机，对隧道洞口交通流、路况以及运行情况进行视频监视。

1.3视频传输方案

高速公路隧道内前端高清摄像机采用光纤环网方式完成监控传输一体化，减少监控摄像机到传输设备之间的故障点，减少视频线缆或电缆的受雷电破坏信号传输，避免当某处发生故障或光路不通时视频丢失的情况。前端每台高清摄像机配1套工业交换机，隧道内左右线分别构建千兆自愈环网，将视频信号上传至隧道变电所，由变电所出现视频系统上传至隧道监控管理站。本文提出以下两种视频传输方案：

方案一：利用通信系统上传至隧道监控管理站

该方案摄像机摄取现场视频信号，采用以太网交换机＋单模光纤环网方式传送至隧道口变电所，经隧道垌口变电所／箱变内设置的以太网视频交换机与附近隧道组网后上传至就近通信站，经通信系统实现各隧道视频至隧道监控管理站的汇聚。

方案二：所有隧道组成千兆光纤环网上传

该方案摄像机摄取现场视频信号，采用以太网交换机＋单模光纤环网方式传送至隧道口变电所，经隧道洞口变电所／箱变内设置的以太网视频交换机与其他隨道组成千兆光纤自愈环网，实现各隧道视频图像到隧道监控管理站的汇聚。

若高速公路项目隧道较多，图像数量较大，视频在传输过程中占用大量传输带宽，造成传输速率下降，影响画面质量，推荐采用方案一。

1.4视频存储方案

正常情况下，隧道图像在隧道管理站直接存储，然而考虑有些高速公路工程隧道图像较多，本文提出了两种方案。

方案一：分布式存储

在隧道变电所无人值守站设置视频存储设备，分布式存储单个隧道图像相对较少，选用NVR硬盘录像机进行本地存储，本地可对隧道图像进行存储、查询、控制，隧道管理站通过视频网络对各隧道图像调用、查看、控制，存储时间不小于30天。该方案在主线光缆中断或故障情况下，可本地存储、查询，可靠性高，但需在隧道洞口变电所进行维护。

方案二：集中存储

在隧道监控管理站设置视频存储设备，集中存储视频数量较大，选用IPSAN磁盘阵列进行集中存储，并设置视频存储服务器及流媒体发布服务器配套设备。该方案仅需在管理站进行维护，但若在光缆中断或故障情况下，需修复完成后才能实现存储，造成部分视频遗漏，可靠性较差，且本次设计隧道较多，隧道内视频数量较大，视频在传输过程中占用大量传输带宽，造成传输速率下降。

本文推荐采用方案一。

2系统方案

隧道采用高清网络摄像机，在隧道内左右线分别采用以太网交换机＋单模光纤环网跳接方式，组成视频环网接入隧道变电所／箱变三层以太网视频交换机，并与其他隧道变电所／箱变三层以太网视频交换机组成千兆视频自愈环网接入就近通信站，经通信系统上传至隧道监控管理站。隧道视频存储采用本地分布式存储方式，在变电所无人值守点设置视频存储设备NVR（硬盘录像机）、视频控制工作站等。隧道监控视频系统方案如图１所示。隧道无人值守点视频系统方案如图２所示。

3结束语

综上所述，本文高速公路隧道内采用高清摄像机，通过光纤自愈环网方式并经通信系统完成视频及控制信号的传输，视频存储采用硬盘录像机，实现变电所无人值守站分布存储，通过分中心监视墙显示隧道图像。该系统性价比高，可靠安全，视频光传输设备集成智能化监控系统，图像清晰度高，满足了隧道特殊环境下对高质量画面的显示需求。

参考文献：

[1]中华人民共和国交通运输部.公路隧道设计规范.第二册.交通工程与附属设施（JTGD70/2-2014[S]．北京：人民交通出版社，2014.

[2]陕西省交通运输厅，陕西省高速公路监控系统技术指南，2015．