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高速公路监控系统的发展方向与应用分析

  近年来,由于国家政策推动,高速公路建设不断发展,有数据预测2015年国家高速公路网全部建成,通车里程达到8.3万公里,地方高速公路网5年建设约3万公里。监控系统作为高速公路机电系统的一部分,面对如此庞大的发展规划,自然也要跟上时代脚步,网络化、高清化、智能化作为行业的发展趋势已势不可挡。
  
  网络化打造信息科技高速公路网
  
  虽然目前高速公路视频监控系统应用较为成熟的依然是模拟视频监控系统,而此系统主要是基于早期高速公路分段投资、分段建设等原因,才以单路段独立建设的监控系统。从高速公路机电工程的系统组成来看,监控系统、通信系统、的独立构成,不论是从设备投入和运营成本,还是使用管理上看,都不能完全满足未来国家高速公路网的发展规划。伴随着交通量、运输规模的持续扩大,交通运输安全风险也随之增长,以往“三独”——独立系统、独立使用管理、独立信息模式下的模拟视频监控系统显然由于其资源无法实现共享、无法集中监控管理等现状与未来现代化、信息科技化的智能高速公路网的发展目标背道而驰。假若仅关注时下的应用状况,高速公路监控系统不能实现联网监控的弊端也已有所显现,如目前系统传输距离短、扩展能力不足等。虽然目前系统还不足以取代模拟系统,但网络监控系统的优势已逐步彰显。
  
  目前,高速公路联网监控系统一般可由省监控中心、地区监控中心、路段监控中心三级联网构成。联网后,开放的平台可对除闭路电视监控系统以外的车辆检测子系统、路面状态及气象检测子系统、信息发布子系统、环境检测子系统、报警系统等其他子系统进行集成。同时,开放的平台架构具有模块化、标准化、可扩展等特性。除此之外,高速公路联网监控系统不仅能实现路网的视频监控功能,同时可进行信息管理与发布,构建应急指挥系统等其他应用功能。联网后的高速公路监控系统,可以全面宏观的监控路网交通及运行状况,如遇交通拥堵、重大交通事故等状况,监控中心可第一时间积极采取措施,联动其他系统并发布相关信息给各分监控中心进行路网运行的调整,保证路网畅通。
  
  从监控系统的各环节对比来看,网络视频监控系统的前端设备和管理平台比原有的模拟监控系统更具开发性。一般,很多厂家在进行网络设备的开发时多会提供SDK开发包,方便用户进行日后的功能开发,如金三立的网络前端及管理平台均能满足。另一方面,网络视频监控系统的传输方式更为多元,其可采用光纤、无线等多种传输方式进行数据传输。
  
  高清化全面提升监控品质
  
  如果说网络化是单就高速公路监控系统的升级,那么高清化无疑是实实在在的画质革新。当前,在大多数高速公路视频监控系统中,图像清晰度只有CIF、D1等画质效果,一旦接入后端存储显示设备,可呈现的清晰度恐怕还有提升的空间。而高清设备则不然,仅就前端采集的效果来看,高清摄像机对路网的过往车辆车牌号码及局部特征均可进行更细致的拍摄。对于视频监控而言,图像清晰度是最关键也是最基本的需求。视频监控图像越清晰,画面细节越完整,智能分析功能的准确度也越高。众所周知,识别分析的前提是识别画面能满足识别条件的最小像素。当目标像素越大,识别越清晰,分析准确度也更高。
  
  简而言之,智能分析功能的使用都是在图像识别清晰的前提下进行处理过滤。高清前端产品相对于标清而言,在相同焦长及视场距离条件下,其单位面积的有效像素点更多,也就是能为视频分析处理运算提供更清晰的目标信息,从而提高数据准确性。无论是针对智能前置的分析模式还是后端平台分析处理,高清画质都是提高智能分析准确性的重要因素。由此可见,高清画质不仅是单一的视觉效果上的满足,同时,也能为智能分析提供更有用的分析环境。
  
  时下,对于高清监控的真正认可,多是指整体高清的概念,即由高清前端设备、高清存储、高清管理平台、高清解码、高清显示等各环节组成的系列高清。整体高清系统是对现场画面的真实还原,任何一个环节的缺失,均不足以呈现完全意义上的高清。如显示环节,高清显示设备对比标清显示设备,其能更优质的处理前端采集的画面。高清显示设备所具有的动态超解像技术,通过对每个图像帧的数据进行解析、处理,将低解析度图像处理成高清影像后进行显示。此外,针对高速公路行业高速运动的物体解像,高清显示设备可通过运动补偿技术实现,运动补偿技术是以先前的局部图像来预测、补偿当前的局部图像,从而消除图像出现的锯齿、拖尾现象,使画面更为流畅清晰。因此,整体高清才能做到高清画面从一而终的采集还原。
  
  可以看到的是,市场上现有的高清设备已琳琅满目,高清整体解决方案也较为多元。针对现有的高速公路安防系统,可选择以下几种模式进行系统搭建或改造:一、整体HD-SDI或整体网络高清解决方案;二、HD-SDI及网络高清产品的混合应用与系统组成;三、模拟、HD-SDI、网络高清产品的综合解决方案。HD-SDI系统能较好完成高清图像的采集、无延时传输及无失真高清显示等环节,而网络高清系统则可以更便捷的进行平台的搭建和系统的管理与分配。当项目建设中监控点间的距离小于100米,整套系统则可采取整体HD-SDI系统,通过同轴电缆或光端机直接接入高清矩阵,并输出显示。此种模式适用于中小型高速公路监控系统项目的高清改造,其在保留原有模拟系统的布线状态下,更新设备即可,满足用户的习惯性需求。若采用HD-SDI与网络高清监控系统结合应用的模式,则可在HD-SDI产品完成采集传输、显示后将前端的SDI非压缩高清视频信号压缩编码之后,打包成IP数据传输共享及并进行存储。其在网络系统的架构下,可进行庞大灵活的系统管理、便捷的远程访问以及大平台的组建,同时通过采用HD-SDI的高清视频监控画面,将整套系统的监控效果推向极致。
  
  智能分析,打造有“大脑”的高速公路监控系统
  
  伴随着高速公路监控系统网络化、高清化趋势发展,系统所带来的海量信息过滤及存储需求等都亟需解决,如何从海量数据中挖掘出有用信息,提高监控效率,恐怕还得依靠智能视频分析功能来完成。
  
  目前,针对高速公路视频监控所能进行的智能分析包括车牌识别、交通事件检测和分析、以及视频交通状态检测等。车牌识别在高速公路收费系统中已成熟应用,其可对过往的车辆进行自动登记、验证、监控、报警等。交通事件智能视频分析主要包含:物体移动监测、物体滞留监测、突然出现监测、移动路径监测、物体徘徊监测。交通事件智能分析在采集的图像区域内,能对不同车道和交通状况进行车辆超速、低速、逆行、物体遗散等的实时分析,当发生交通车辆事故时系统能够快速联动报警和录像,为交通安全提供保障。
  
  交通状态检测则是通过前端采集的实时数据自动识别路段的交通状态,当检测到道路交通发生拥挤或堵塞时,系统自动报警,并进行拥堵数据的统计,且通过平台对各级监控中心发布交通信息。
  
  当然,未来高速公路视频监控的智能分析远不止这些,其会随着交通信息的复杂化更为深入。另外,值得关注的一点是,未来智能视频监控是以数字化、网络化视频监控为基础,高速公路的联网将直接影响智能分析功能的应用规模和应用层次。
  
  因此,未来高速公路监控系统的发展建设,网络化、高清化、智能化的发展将并驾齐驱。

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