1. 視頻監控概述
我國網絡視頻監控的發展經歷了三個階段，早期由安防產品演化而來的閉路視頻監控系統是我國第一代模擬視頻監控系統。到了九十年代中期，一種基于PC 機插卡式的視頻監控系統的出現，盡管初步實現了數字化，但由于圖像質量、穩定性以及遠程傳輸監控等技術方面的不足，使這種第二代視頻監控系統仍僅作為安防產品應用于某些特定行業的日常監控。直至九十年代末，隨著計算機、網絡、通信技術的日趨成熟，各種實用型視頻技術的不斷完善，以嵌入式技術為依托，以網絡、通信技術為平臺，以智能圖像分析為特色的網絡視頻監控系統才從根本上使視頻監控從幕后走向了前臺。這就是第三代視頻監控系統。與傳統的視頻監控相比，網絡視頻監控更便于計算機進行視頻信息的壓縮、儲存、分析、顯示以及報警等自動化處理，從而實現無人值守；通過網絡平臺實現了遠距離監控，即使是數千公里外也能達到親臨現場的效果；利用先進的軟件系統不僅在幾分鐘內便可完成傳統視頻監控中大量的數據分析，提高了監控效率，且能獲得更為逼真、清晰的數字化圖像質量與更為便捷、實用的監控管理和維護。
總之，網絡視頻監控是一項集計算機、網絡、通信以及視頻編解碼等多項高新技術的整合產品，與前兩代視頻監控技術相比，有如下特點：
利用計算機和現代通信網絡（包括PSTN 、DDN、ISDN、LAN/WAN等）。采用網絡化的管理使圖像、聲音等多媒體信息和數據、圖形、文字融入監控系統。
采用先進的圖像語音壓縮技術便于傳輸和存儲。壓縮方法附合國際標準，便于系統間互操作。
獨特而形象化的電子地圖式現場監控管理，使監控者更加有身臨其境的感覺 。
人工智能圖像報警，可以用電子地圖或其它多種方式對任何設施進行設防。
在現代監控系統和傳統的模擬錄像、報警系統之間能實現無縫連接。
由于采用數字化技術，使多媒體信息，如音視頻信息，可以隨時隨機地通過硬盤記錄和回放，同時記錄與布防和報警等事件的相關信息。
利用現有多種通信網絡，使監控系統安裝方便，投資少，監控的范圍加大。
監控軟件界面友好，人機交互方便，操作簡單。
監控系統的智能化程度增強，在現實應用中更加方便實用， 能控制其他設備，能自動檢測各種特定的、與設備運行有關的事件，如報警事件等。
監控系統的投資建設要少，組網和擴充靈活。
2. 中興智能交通高速公路監控三網合一解決方案概述
2.1. 方案的產生
高速公路三網合一在網絡層次上是指高速公路現有通信、監控、收費三大機電系統的統一；在業務層次上是指數據、音頻、視頻三種業務的融合。 三網合一是高速公路信息化發展的趨勢,是以高速公路通信系統為網絡傳輸基礎，在同一個網絡上傳輸語音、數據和圖像業務，并且能夠包含其他交通宏觀管理信息，向社會提供網絡服務。
中興智能交通高速公路監控三網合一解決方案是利用現代的計算機網絡技術、新一代寬帶綜合業務接入網系統、新一代光傳輸系統為主要技術及多媒體信息壓縮、解壓技術實現的數字圖像監控系統，是集高速公路通信系統、監控系統、收費系統三大機電系統為一體的綜合解決方案。監控的視頻、音頻、告警、控制信號可傳至網絡所及的每一個節點，同時利用高速公路通信網絡在不同地點同時監視、控制遠程某一或某些場所，并具有移動圖像探測、上報告警信息、并進行遠程指揮功能。
中興智能交通高速公路監控三網合一解決方案提供基于光纖或IP傳輸的圖像監控系列產品。同時可以提供基于EPON傳輸的綜合業務接入網系統，提供基于RPR或IP傳輸的SDH系列產品。其中圖象監控系列產品能夠提供各種編解碼技術，靈活多樣的接入容量，是業內最主要的具有集圖象處理、圖象傳輸、圖象監控方案的通信設備供應商。
1. 豐富的產品系列：提供基于MPEG2編碼方式的1路、2路、4路，最多至16路的視頻接入傳輸設備，提供基于H.264編碼方式的1路、2路、4路，最多至16路的視頻接入傳輸設備。
2. 多種傳輸方式：ZKON掌控監控系統提供靈活的組網方式，可以方便快捷的搭建監控中心。產品基于復合E1、單E1、IP、HDSL、ADSL、無線、光纖等多種傳輸模式。
3. 壓縮模式多樣性：ZKON掌控監控產品采用的壓縮編碼技術有MPEG2、H.264Baseline、H.264Mainprofile等多種形式；圖像格式支持D1、HD1、DCIF、CIF、QCIF。
4. 模塊化的結構：所有系統設備均具有高度的模塊化設計，這些模塊化包含了所有相關的硬件和軟件，并且所有硬件和軟件模塊均具有標準的接口和標準，可以進行方便靈活的組網設計和互聯。
ZKON掌控監控解決方案以其組網的便利性、對各類傳輸路由的適應性和開放標準的接入方式，適合高速公路廣泛應用，目前已經在四川等省的高速公路機電系統中得到了應用。
2.2. 網絡結構
中興智能交通高速公路三網合一解決方案，是在ZKON掌控監控業務產品的基礎上，針對高速公路監控特點做了進一步改進、并結合高速公路通信系統網絡推出的一套全新解決方案。它集成了ZKON掌控監控產品和中興通信產品的優勢，全面滿足高速公路對視頻監控業務的需要。整體解決方案主要由遠端多業務接入單元、本地多業務接入單元、A-MSTP傳輸網、MSAN接入網等部分組成。
高速公路收費站及沿途（外場、隧道）的視頻、音頻、低速數據等業務接入到ZKON掌控遠端多業務接入單元，轉換成統一的以太網信號，直接接入光纖網絡，高速公路沿途的監控信號都可以接入到相同光纖網絡，由光纖網絡局端的本地接入單元提供給中興通訊ZXA10 MSAN寬窄帶一體化綜合業務接入網，通過高速公路綜合業務接入網（接入層通信系統）將高速公路沿途監控信息傳輸到監控分中心。分中心再把監控信號通過A-MSTP光傳輸系統（匯聚層通信系統）上傳至全省監控中心。如圖1所示。
此外對于無法提供充足接入層通信系統帶寬的路段，可以通過ZKON本地接入單元利用光纖直接組成光纖自愈環網，將監控數據傳輸到監控分中心，再由A-MSTP光傳輸系統上傳至全省監控中心。如圖2所示。
中興智能交通高速公路監控三網合一解決方案網絡結構圖如下：
2.3. 貴廣高速公路監控系統解決方案
2.3.1. 監控數據傳輸網絡
ZKON掌控監控系統設備支持各種方式的傳輸，只要是在統一的IP網絡內，各種物理傳輸方式均支持。在貴廣高速公路監控系統中，根據項目的具體情況，我們推薦采用高速公路通信系統提供的IP網絡進行傳輸。在高速公路沿途(主要是外場、隧道)監控點到通信站之間，采用光纖自愈環網絡技術將高速公路沿途監控信息直接接入通信系統中；各通信站和通信分中心之間的監控系統信息傳輸采用IP/RPR over SDH的方式。由于圖象數量較多、需要動態調整通信系統傳輸帶寬，因此推薦采用內嵌RPR功能的SDH網絡傳輸，以有效利用帶寬。網絡結構如圖3所示：
2.3.2. 貴廣分中心監控網絡
2.3.2.1. 監控中心結構
貴廣高速全段各收費站本地監控業務通過接入層通信系統傳輸到貴廣分中心，接入到分中心的監控網絡中。通過系統服務器的控制，本地接入設備（ZKON2000B）將貴廣高速收費、隧道、外場的監控視頻解壓輸出至監視器或大屏幕。分中心監控網絡由ZKON掌控局端接入單元、系統服務器、數字視頻檢測服務器、存儲服務器、系統客戶端、網絡交換機和監視器等設備組成。系統結構如圖4所示。
其中系統服務器、數字視頻檢測服務器、存儲服務器、系統客戶端是監控中心的主要設備，可以進行圖象顯示、告警設置、智能視頻檢測、報表統計、對現場圖像進行聚焦、調光、拉近、拉遠，以及調用存儲圖像顯示等。
ZKON掌控監控系統中心網管軟件可以進行顯示、配置、告警、控制等功能。以樹型方式顯示監控范圍內的全部被監控對象工作狀態、運行參數的畫面，存放系統所有的數據(包括：配置信息、告警閥值設置信息、安全及操作員權限信息、操作維護記錄、告警記錄等)。
數字視頻檢測服務器的作用是對前端采集的視頻檢測數據直接進行智能分析，根據設定的分析條件進行監測與報警。數字視頻檢測服務器可以有效的避免多次編解碼對原始圖像信息的損害。
2.3.2.2. 監控中心功能
本解決方案中心網管是一個基于TCP/IP協議的視頻管理系統。提供視頻采集、壓縮、保存、顯示、回放以及告警管理等功能。中心網管軟件具有靈活的組網方式，可方便搭建監控中心，對全網監控視頻進行統一管理。
主要包括視頻管理、告警管理、設備管理、系統管理和增值功能5大功能模塊。所有功能提供C/S和B/S兩種實現方式，用戶既可以使用專用的客戶端軟件實現，也可以通過IE瀏覽器實現。
2.3.3. 收費站監控網絡
貴廣高速各收費站收費車道設置的車道攝像機、亭內攝像機、拾音器、告警踏板采集到的監控數據通過電纜接入收費亭內的2路遠端接入設備（ZKON2000A-2），各車道的ZKON2000A設備與收費站機房內設置的本地接入設備（ZKON2000B）通過光纖連接，構成光纖自愈環網。收費廣場設置的廣場攝像機通過電纜接入臨近的單路遠端接入設備（ZKON2000A-1），ZKON2000A設備通過光纖與機房內的本地接入設備（ZKON2000B）進行點對點連接 。收費站機房內的ZKON2000B設備通過IP網絡連接系統終端、數字視頻檢測服務器、存儲服務器、磁盤陣列，實現對系統的控制、管理、智能視頻分析和錄像存儲功能；同時收費站監控網絡通過通信系統的IP通道與分中心的監控系統連接，構成路段整體監控系統。結構如圖5所示。
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收費站監控視音頻數據存儲方式：根據貴廣高速公路監控系統特點，本方案推薦分布式存儲方式，即在每個收費站設置存儲服務器和磁盤陣列，用來存儲本地的監控視音頻數據。這種方式具有如下優點：
降低了視頻存儲對網絡帶寬的需求；
降低了通信系統故障對視頻存儲系統的影響；
降低了監控分中心網絡故障對視頻存儲系統的影響；
降低了存儲系統的硬件需求，減少了系統投資。
2.3.4. 外場監控網絡
貴廣高速公路外場（全程監控）設置的攝像機采集到的監控視音頻數據，以及外場設置的數據終端（如LED屏、微波車檢器、氣象檢測器等）所需的低速數據，統一通過電纜接入臨近的遠端接入設備（ZKON2000A），貴廣高速水格段和格都段的ZKON2000A設備分別與監控分中心機房內設置的本地接入設備（ZKON2000B）構成2個光纖自愈環網，接入到分中心監控網絡。如圖6所示。
外場監控網絡中，與攝像機相連的遠端接入設備提供哦那個對視頻的編解碼和數據的傳輸功能，而與數據設備相連的遠端接入設備則為與其相連的數據設備提供點對點的透明傳輸通道，使相連設備可以通過外場監控網絡與分中心管理設備連接。
2.3.5. 隧道監控網絡
2.3.5.1. 隧管所設置ONU的監控網絡
對于設置了通信系統ONU的隧道管理所，隧道監控數據通過接入層通信系統傳輸到監控分中心。具體結構為：隧道內設置的攝像機采集到的監控視頻信號和反向控制信號，通過電纜以每三路視頻和控制信號接入一臺設備的方式，接入居中設置的遠端接入設備（ZKON2000A），各ZKON2000A設備與隧道管理所機房內設置的本地接入設備（ZKON2000B）通過光纖連接，構成光纖自愈環網。根據隧道內視頻的數量可以同時構成多個相切結構自愈環網。
隧道管理所內的監控網絡由本地接入設備、系統終端、數字視頻分析服務器、存儲服務器、磁盤陣列、監視器等設備構成。如圖7所示。
2.3.5.2. 隧管所未設置ONU的監控網絡
對于未設置通信系統ONU的隨管所，隧道監控數據通過本地接入設備構成的光纖自愈環網傳輸到監控分中心。隧道內及隧道管理所內其他部分網結構與前述相同。網絡結構如圖8所示。
2.4. 系統軟件的基本功能
ZKON掌控監控網絡管理軟件設計基于開放式平臺，用戶界面友好，功能豐富，操作簡便，接口靈活，主要包括視頻管理、告警管理、設備管理、系統管理和增值功能5大功能模塊。所有功能提供C/S和B/S兩種實現方式，用戶既可以使用專用的客戶端軟件實現，也可以通過IE瀏覽器實現。
1. 視頻管理功能
ZKON掌控監控系統提供視頻的實時瀏覽、存儲、檢索、回放。
實時瀏覽：同時顯示16路視頻，提供單畫面、4畫面、9畫面、16畫面及全屏顯示方式。提供自動輪巡列表，在用戶指定窗口進行切換，設置畫面停留時間。
控制管理：可在本地或通過網絡遠程控制云臺和鏡頭，包括對云臺上、下、左、右和自動旋轉等控制；鏡頭的縮放、聚焦、光圈調整以及自動巡航等控制，并可對其他可控外部設備進行操作控制。
遠程視頻傳送：采用“點播”方式，只有中心需要的視頻數據才在網絡上傳送，減少帶寬的占用，提供個性化的播放列表，登錄時自動播放。
視頻存儲：可采用分散存儲、集中存儲、混合存儲的方式，可在遠端多業務接入單元端和監控中心流媒體服務器同時存儲，提供按時間段、按告警觸發、按時間段告警觸發等多種存儲方 式。
抓拍管理：管理員設定存儲圖片路徑后，使用者可以抓拍實時圖片、也可以抓拍回放圖片，管理員可自行更改圖片的存放路徑。圖片可進行打印，作為線索證據，文檔素材等資料。
視頻文件檢索及回放：多條件組合方式查詢。可按現場監控攝像機名稱、日期時間作為條件進行查詢，供用戶從中選取需要的錄像進行回放。對查詢到的錄像文件提供完整的回放功能，包括播放及暫停、顯示錄像時間、抓拍圖像、畫面全屏等功能。用戶也可以拖動播放滑塊，對視頻進行手工的快速搜索。重要的錄像資料可以另行分類保存。
導出查詢錄像：系統提供導出錄像功能，把重要的錄像文件，按錄像類型、日期時間、攝像機IP、攝像機名稱等條件導出來，轉儲（備份）到硬盤、光盤等儲存介質，并可通過專用播放器回放。
2. 告警管理功能
根據告警來源分為移動偵測和外部系統接入。
多達8個可設置區域和敏感度的移動偵測區域，可以分別設置有效時間。
提供短信、告警箱、實時打印等等多種告警提示和告警輸出以及燈控等告警聯動手段。
告警與視頻聯動，包括告警時自動切換視頻、自動保存視頻、自動抓拍。
設置視頻與告警量關聯，查詢該告警時，系統自動查找告警時間段內保存的對應視頻文件。
3. 設備管理功能
各監控設備可按名稱、IP地址等分組進行管理。
遠程管理：具有對監控前端進行遠程配置、遠程復位、遠程升級以及IP地址更改等功能。
可配置視頻圖像的對比度、亮度、飽和度、色度、編碼幀率、幀數、信號制式和圖像格式（QCIF、CIF、DCIF、D1）等參數。
攝像機管理：可遠程調用攝像頭菜單，實現對攝像頭參數的遠程設置。
對于遠端多業務接入單元、多媒體交換單元、攝像頭以及其他設備的配置、啟用/停用、故障進行管理。
提供設備故障和視頻丟失告警。
4. 系統管理功能
ZKON掌控監控系統用戶權限分為3級：系統管理員、管理人員、值班人員，系統管理員為最高權限。
根據用戶對設備的操作權限系統分為5級權限：無權限、瀏覽、查詢、控制、刪除視頻記錄權限。
日志管理：系統可以記錄用戶的操作，形成日志，方便日后查詢。
5. 增值功能
GIS功能：對攝像機進行分類、按層次管理。使用者可以縱觀整個“地圖”里的攝像機布防狀態, 快速查看各個監控點工作狀態和所屬地點。根據情況快速切換周圍攝像機監控區域。提供“鷹眼”功能。
根據用戶的需求可以提供面部識別、車牌識別、事件檢測等軟件模塊。（選配）
可與IPTV、NGN、3G等應用系統有效結合。