摘要:在高速公路上，监控系统可以最大程度的提供现场信息，针对传统监控系统未能实现全程监控所带来的不足，本文以3G无线通信技术为基础，研究设计了由场外路政车辆到监控中心的无线视频监控系统。对流媒体播放技术进行研究，分析传输可行性，并对系统中的关键部分进行详细阐释。通过无线视频监控系统的应用，来实现高速的全程监控。
关键词:高速公路;监控系统;3G;无线
中图分类号:U49 文献标识码:B
高速公路的监控系统主要通过对现场的实时监控，然后依据监控反馈采取相对应的措施，是高速公路管理部门保持各个管理区域内交通安全、顺畅的重要手段。同时还可以通过对采集到的各类信息进行分析整合，对未来做一定的预期判断，如未来几天的车流量问题、恶劣环境下的道路交通问题等。有的高速公路监控系统为有线监控系统，通过在高速公路上铺设光纤或者电缆来实现现场与控制中心的信息传输，这种有线控制系统，铺设线路长，且容易发生线路故障，同时，高速公路线路较长，肯定存在监控盲区，如果要想实现道路的全程覆盖，则需要投入大量的资金，且效果不理想。无线视频监控系统可根据前端视频采集车辆将巡查过程中的实时画面利用无线传输技术传输给控制中心，灵活性高，监控范围广，是对有线监控系统的补充，对高速实现全程监控，更有效的指导高速交通，具有重要意义。
13G通信技术简介
3G通信是指第三代骨干网络通信技术，是目前应用最广的移动通信技术，国内技术标准为W－CDMA、CDMA2000及TD－SCDMA三种格式，3G通信技术传输速度快，相对于第二代移动通信技术GSM制式，第三代移动通信技术对图像、音频及视频流传输速度更快，使得无线视频传输可以大面积应用。本文研究的无线移动视频监控系统就是基于3G技术才能得以实现。三种网络制式的比较如表1所示。
2流媒体播放技术
流媒体是一种以流式传输的方式在Internet播放的媒体格式，是多媒体的一种，可以边传边播。流媒体系统主要由编码器，流媒体服务器和客户端播放器3个部分组成，如图1所示，各个模块通过约定的协议进行数据交换，编码器主要完成原始视频的格式转换，服务器用来存储接收和编码的流媒体数据，客户端则负责视频的解码和播放。现行的流媒体传输主要分为顺序流式传输(Pro-gressiveStreaming)和实时流式传输(Ｒeal一TimeStreaming)2种。(1)顺序流式传输顺序流式传输基于HTTP或FTP来传输文件，采用顺序下载的方式，这种方式管理起来方便，并且整个过程不需要别的协议，下载的视频是无损的，视频质量有保证，但这也同样是该传输方式的弊端，由于视频是无损的，容量比较大，要想实现实时传输，对网络传输的速率要求比较高，所以这种方式适合对视频质量要求较高，但对视频的实时性要求低的场合。(2)实时流式传输实时流式传输对网络的传输速率要求不是特别高，在现行的网络速率下能够匹配网络连接和信号带宽，实现视频的实时传送完成现场直播，同时在这种传输方式下，可以实现用户随机访问，流媒体服务器常见如QuickTimeStreamingserver等，传输协议一般采用ＲTSP等，由于这些协议与防火墙有关，在使用时比较复杂一般需经过配置系统设置，因此这种传输方式比顺序流式传输复杂［3］，而且当宽带匹配不合适或者网络出现拥塞时，会造成视频丢帧，但总体可以实现现场监控的要求。
3无线监控系统构成
3.1系统结构
系统结构图如图2所示，通过场外的车载摄像机将现场监控画面通过3G视频编码器进行压缩，然后通过无线网络传输给控制中心，并对采集到的视频进行存储，同时在管理中心，管理人员可以通过监控客户端对不同地点的监控画面进行切换。在监控中心的计算机上运行的是客户端，可以实现对现场画面的实时预览，录像回放等功能。
3.2功能模块设计
(1)车载视频采集模块视频采集模块要完成视频采集、视频的压缩转换、视频的网络传输等功能。为了满足这些功能，首先要解决电源问题，在场外车上放置逆变电源，将车载电源逆变成220V交流电。在视频的压缩处理上，采用嵌入式的处理模块，电压采用12V，因此在视频采集模块上需要预留系统常见的接口如USB、COM口，外观上将各个功能模块整合在一起，设备整体外观一体性要好，本设计采用功能指示灯，方便工作人员了解设备工作情况［4］。设计面板如图3所示，同时还要满足现场视频录制功能，内置200G的硬盘一个，同时支持国内三家3G网络制式，可根据具体的地理位置，选择最优的网络通信。(2)无线传输模块系统上电后，系统自动进行3G网络拨号，为了避免因当地3G信号差，而造成视频传输失败的问题，在无线移动视频监控系统的传输模块上设置了2个支持不同3G制式的接口，将采集到的视频信息进行压缩、打包、分步传输，在控制中心设计相对应的程序，对收集到的信息进行分类整理、解码、撮合显示，采用这样的方式可以提高系统数据传输的稳定性。数据的传输采用DES加密技术进行加密，用户登录客户端时，输入用户名和密码，之后用户名和密码传输首先经过DES加密，之后在传输到目标，由目标系统解码还原视频数据。(3)车载云台模块当需要对恶劣环境下的高速路段进行现场监控时，需要选取车载云台来对现场进行视频采集，经过在不同环境下的测试，最终本设计采用了的车载云台如图4所示，外壳采用PVC材质，轻度大，抗腐蚀性能强。由于车载云台需要安装在车顶才能起到效果，所以在安装之前需要安装固定支架，要根据具体的车型设计合理的支架，支架设计重点要保证车载云台的稳定。(4)存储、显示模块本次设计的高速公路无线视频监控系统的存储和显示模块均采用主备两部分设计。在存储方面，为了保证信号的不丢失，在车载系统上也设计了存储模块，进行数据传输时，当出现无线信号中断时，车载系统可以将视频数据存储，避免数据丢失，同时在控制中心，利用管理平台服务器存储器将接收到的视频数据进行存储，也可以将视频数据进行解码还原，压缩成光盘，进行存储保存。显示模块主要有车载显示和监控中心的显示模块，方便现场管理者对采集的视频进行观察。
3.3系统软件设计
监控客户端设计分为控制中心的客户端设计和移动终端的客户端设计。具体的功能图框图如图5所示。通过客户端管理者可以对用户划分不同的权限，对同级别的不同设备分配同级别的控制权限，权限的高低可以实现不同的功能，高级的权限可以对设备进行较高级别的控制，如调节现场视频采集设备的方向和选取的对象，还可以控制不同设备的开关，来达到对现场的控制。在控制中心的客户端上，可实现多画面同时监控，将来自不同地点的监控画面划分为多窗口显示，方便管理者对各个监控地点的监控。同时除了多画面显示，在客户端上管理者还可以实现多画面轮询，首先将视频窗口进行划分，然后设定轮询画面的轮询时长，设定完成后可实现多画面的轮询显示。除了监控画面的显示外，管理者通过监控客户端还可以实现录像的回放和抓图功能。用户可通过录像回放功能，调用存储的视频信息，通过输入指点的时间，回放当时的视频。在对视频画面进行浏览时，可通过抓图功能实现对画面的捕获，并保存为JPG或BMP格式。为了监控系统的安全，本系统具有严格的密码保护机制，系统内的所有设备及客户端都设置了密码登陆，只有经过授权的才能进行系统，修改密码则需要最高的设置权限。监控画面如图6所示。
4结论
基于3G无线通信技术的移动视频监控系统，操作灵活，监控范围广，且更具方向性，对于高速公路上的突发事件，可以迅速的对现场进行有效的监控，更加科学有效的远程指导高速公路上的交通，弥补了高速公路上无法实现全程监控的不足。同时该系统相对于传统有线监控系统，运行稳定，操作方便，故障率低。
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作者：牛蕾 单位：河北承德承唐高速公路管理处
