關于高速公路視頻移動監控系統的發展與應用研究

　　在現有高速公路網絡視頻監控的基礎上，建設移動視頻監控系統。應用移動流媒體、視頻壓縮及信息流化、帶寬自適應傳輸等技術，將高速路段以及收費站視頻監控信號壓縮處理后通過移動通信網絡轉發到移動終端，實現監控端的移動性。本系統通信網絡不需單獨建設，而是利用中國移動GPRS網絡或中國聯通CDMA1X網絡，節省了無線網絡建設與維護的費用，同時保證了網絡的覆蓋范圍。

　　一、發展的需要

　　河南省是國家重要的交通樞紐，具有突出的交通區位優勢。隨著國家和河南省國民經濟持續快速發展，交通需求將繼續保持快速增長；而且，隨著高速公路網絡不斷完善，高速公路網絡在整個公路網絡體系中對于車流量的匯聚效應也已開始顯現并將不斷增強。為解決高速公路管理人員受監控場所和監控條件限制的問題，進一步提高高速公路的管理水平，河南省高速公路發展有限公司(以下簡稱高發司)提出在高速公路視頻監控中引入移動視頻監控技術。高速公路路況信息的移動視頻監控是交通道路監控的典型應用。

　　高速公路的移動視頻監控相對市區道路要求更為迫切，一則高速路承擔著城市間的骨干運輸功能；另一方面，由于道路遠離城區，高速路監管單位也有需求利用移動通信網來實現對路況的移動視頻監控，以增強管理、調度和應急響應能力，緩解交通流量大、戰線長和警力不足等矛盾。

　　二、移動視頻監控技術支撐

　　視頻監控技術經過多年的發展，經歷了模擬監控系統、數字視頻監控系統、網絡視頻監控系統等階段；隨著通信技術的發展、移動終端功能的增強，移動視頻監控成為監控行業新的技術發展趨勢。相對于模擬監控和網絡監控的局限性而言，移動視頻監控采用了移動流媒體技術，實現了“隨時隨地，自由掌控”的監控。

　　移動流媒體技術是20世紀末發展起來的技術，目前仍在發展過程中，移動流媒體業務也被認為是未來第三代移動通信網絡中“殺手锏”級業務，它的開發與應用是目前移動通信增值業務領域的研究重點。國內移動通信運營商和通信設備制造商自21世紀初開始研究移動流媒體技術的應用，各大運營商在3G試驗網中將移動流媒體業務作為主要業務研究，先后制定了具有運營商特色的流媒體業務標準，設備制造商也積極參與了流媒體業務標準的制定和試驗，大力推動了移動流媒體技術的研發進度以及推廣應用。同時高速公路視頻監控網絡的建立，使我們具備了豐富的視頻監控資源，并積累了大量視頻監控系統維護經驗。

　　移動網絡逐漸成熟，使得移動視頻監控成為可能。中國聯通CDMA1X網絡支持50—80kbps傳輸速率，中國移動GPRS網絡可提供30—50kbps傳輸速率。在這些速率下可傳輸清晰流暢的視頻監控信號。我國將開始第三代移動通信網絡(3G)的建設，提供更高的數據傳輸速度，可傳輸更清晰流暢的視頻信號，屆時通信資費也將大幅降低。

　　三、移動視頻監控系統簡介

　　（一）移動視頻監控系統的組網結構

　　采用移動流媒體、視頻編解碼及信息流化處理、帶寬白適應傳輸等技術，在高速公路現有網絡視頻監控的基礎上，疊加移動視頻監控系統。整個系統包含五個部分：視頻編碼器、視頻矩陣控制程序、移動流媒體服務器、監控業務管理服務器、移動終端播放器。

　　從原有監控中心分路出視頻信號，對其進行壓縮編碼、流化處理后發送到流媒體服務器，由流媒體服務器發布給移動終端。用戶可通過移動終端接入到監控業務管理平臺，通過用戶認證和業務鑒權后，邊下載邊觀看流媒體服務器上轉發的高速路況監控內容。從而突破地域的限制，在移動終端上實現視頻監控。

　　（二）移動視頻監控系統關鍵技術

　　1.為實現移動流媒體視頻監控，必須解決以下關鍵技術問題：

　　（1）移動流媒體服務器實現。本系統基于移動流媒體技術，通過流媒體服務器為用戶提供業務，需實現流媒體相關協議(RTSP、RTP和RTCP)。

　　（2）適應傳輸。流媒體服務器實時偵測移動終端帶寬情況，調整視頻傳輸速率，保證移動終端視頻質量。在視頻監控過程中，移動終端統計從服務器接收的視頻數據包和數據包達到的時間信息，周期向流媒體服務器發送實時傳輸控制協議RTCP；流媒體服務器從這些反饋信息中偵測網絡的丟包率、抖動、傳輸延遲，綜合評估網絡帶寬，根據帶寬調整傳輸速率。當需要降低傳輸速率時，流媒體服務器動態修改視頻信息的時戳，通過降低幀率達到降低速率的目的。

　　（3）控制策略。由于實時視頻傳輸對時延敏感，出錯數據不可能重傳，因此，需采取差錯控制策略。差錯控制采用兩種方法：差錯隱蔽和差錯彈性。編碼器在流化處理時，將視頻信息采用前向糾錯(FEC)、數據分割技術將差錯控制在較小范圍，防止差錯蔓延。移動終端解碼時采用零冗余差錯隱蔽技術對錯誤視頻信息進行校正。

　　（4）防火墻穿透。移動流媒體服務器和移動終端通過支持視頻信息TCP承載，可完成防火墻穿透。

　　（5）流式內容存儲。流媒體服務器需要將編碼器傳來的流式視頻信息進行存儲，便于日后查找。目前標準的存儲文件格式為3GP格式和MP4格式，文件組織較復雜，因此實現一種私有文件格式，將視頻信息存儲在服務器，移動終端可以從服務器上獲取并播放。

　　2.統開發時，分析系統要解決的主要問題，將主要的精力用在解決主要問題。本系統的主要目的是在現有視頻監控網絡的基礎上，建設移動視頻監控系統，為此，系統開發采取如下策略：

　　（1）軟件平臺采用自主開發的方式進行；項目組在相關領域具有很深的技術積累，前期預研工作已經非常充分；在產品開發中的過程中將嚴格按照CMM模型和IS09000質量保證的要求嚴格管理，確保系統的開發進度、穩定性和成熟度。

　　（2）對于所需的硬件如硬盤錄像機、服務器硬件采用購買的方式，所選品牌均為國內外知名品牌，系統穩定能夠得到有效的保證。

　　（三）移動視頻監控系統功能

　　1.通過本系統的建設，能夠實現以下功能：

　　（1）分布式多級組網監控平臺；

　　（2）采用多級組網監控管理平臺，建立省中心、分監控中心，以及收費站＼路況多級監控網絡，多級組網，實現對全網監控業務的統一調度。

　　2.靈活的實時圖像監控功能

　　組網方式靈活，既可以是局域網、專網，也可以是internet網絡等有線網絡，也可以采用CDMA＼GPRS移動通信網絡。

　　監控方式多種多樣，既可以采用PC等監控終端，也可以采用手機、PDA等無線終端。

　　3.基于手機＼PC的多級視頻矩陣切換功能

　　可以通過手機、PC等監控終端，靈活控制收費站、分監控中心各級視頻切換矩陣，選擇需要監控的視頻信號。

　　4.用戶權限管理功能

　　可以對接入用戶進行身份鑒全管理，只有合法用戶才可以接入監控管理平臺，拒絕未授權用戶接入。

　　四、系統實施方案

　　河南省高速公路移動視頻監控系統中，各收費站、路況監控信號，通過光纖通道傳送至各分監控中心，在各分監控中心設置多路采編

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