高速公路监控系统多级联网解决方案

    高速公路具有车流量大、车流速度快等特点，高速公路监控系统是保障高速公路被有效管理和维护的可靠手段，因此要求监控系统能对整条高速公路进行全方位、多功能的监视和控制，以便运营管理者能对高速公路运营路况实时地、全面地了解和掌控，实现及时地向公众发布高速公路路况信息等。

    监控系统多级联网

    就目前的高速公路视频监控应用，对视频信号的监控和管理自下而上一般有以下几级组成：

    1、各收费站：各收费站需要对本站点的视频信号进行监控。各收费站所辖的摄像机信号全部引入本站视频监控系统，使收费站能实现对本站所有图像进行监控管理；

    2、路段监控分中心：一条高速公路通常设置多个路段监控分中心，以实现对本路段的图像进行监控和管理。该路段各收费站图像应根据路段监控分中心要求选择几路图像上传，路段监控分中心对路段中各收费站上传的图像进行统一监控和管理；

    3、路段监控中心：路段监控中心对路段监控分中心上传的图像进行统一监控和管理。负责整条高速公路的监控管理；

    4、省高速公路管理中心：各省的高速公路管理局需要对省内所有的高速公路进行统一监控、管理和调度。路段监控中心将本路段的视频信号选择性地上传到省高速公路管理中心，由省高速公路管理中心统一进行监控和管理。

    高速公路联网监控系统可以全面、宏观地监控路网交通及运行的状况，当路网内出现交通拥堵、重大交通事故时，监控中心通过发布控制指令给相应分中心监控系统，以方便于对路段内可变情报板、可变限速标志等交通诱导设备进行控制，协调各路段的交通流控制来保证整个路网的畅通。

    一般的高速公路联网监控系统应该是一个四级联网监控系统，分别由省级监控中心、路段级监控中心、路段级监控分中心、收费站级监控中心组成。从目前高速公路监控项目情况来看，即使建设最完善的监控系统，目前做到省级联网的也非常少，只有少数省份做到了全省联网。

    但是高速公路监控系统全省联网是必然的发展趋势，当前及今后无论是新建项目还是改造项目，管理方用户都提出了监控联网的要求。

    联网的难点及解决方案

    因每条高速公路是由多个路段组成的，而且是分期建设、分期通车的，每个路段又多是由不同的投资商投资和管理的，所以在各路段监控系统的建设中，所选的设备品牌都不尽相同。而且在建设初期也没有充分考虑到今后全省的联网问题，由此造成了整条高速公路各个路段的监控设备由众多不同厂家的设备组成（主要指矩阵控制系统），其联网也只能是各路段小范围的基于RS422方式的联网，很难实现整条路段或全省的联网。针对上述问题，已有设备供应厂家推出网络型大型矩阵系统，此类矩阵系统基于IP方式的联网解决方案，能很好地解决上述问题，并已成功地应用于某高速公路监控系统。

    应用案例

    项目概述

    某高速公路是某省交通建设规划中的重点项目，起始于金华、终止于温州，途经武义、永康、缙云、丽水、青田、永嘉三地市五县区，全长234公里，共有15个收费站，5个服务区，4个隧道管理所。分别在金华、丽水、温州设三个监控分中心，1个路级监控中心。

    该项目分四期建设，前三期监控设备的品牌各不相同，也只实现了局部联网，如收费站和监控分中心联网。2005年，第四期选择监控设备时，用户提出要求做到收费站、监控分中心、路监控中心、省级管理中心各级矩阵必须实现四级监控系统的全省联网，而且还要和前三期的设备兼容，能够控制所有前三期的矩阵。 

    解决方案

    方案采用了网络型大型网络矩阵系统，设置下级矩阵，利用以太网来实现对各路段矩阵的控制。矩阵主机有一个专用的以太网接口（RJ45），可以连接到LAN集线器或交换机，实现以太网控制功能。在IP网络条件下，网络版管理软件可以对网络内任意一台主控矩阵进行IP地址、子网掩码及网关的设置。

    由于是采用IP以太网通讯方式，可以实现多级别无限制联网，突破了传统RS422方式最多3级联网的限制。

    在通讯协议一致性方面的设计是：主控矩阵和其他型号的矩阵之间需要增加网络协议转换器，实现RS422和以太网的转换；主控矩阵和其他品牌的矩阵之间也要增加网络协议转换器，实现SANTACHI控制协议与其他品牌控制协议的转换，以及RS422与以太网的转换。这个环节在矩阵联网中是至关重要的，保障了整个系统的互相通讯。

    方案说明

    系统中能连接多台网络矩阵主机，每台网络矩阵主机均有一个IP地址，用于确定信息的发送和回传。通过以太网连接，每台矩阵系统均能对网络中任意一台矩阵的图像进行切换及控制，甚至可以远程编程及参数设定，操作起来就象对本地矩阵一样方便。通过权限设定，多台矩阵之间可以相互控制，网络中任意一台矩阵都可以成为控制中心，以实现管理网络中的任意一台矩阵系统。

    另外，系统中其它辅助设备也可以通过网络来传输控制信号，比如控制键盘、报警控制单元、跟随控制器及音频跟随器等辅助设备，这样就能减少工程的布线量，节省了时间和系统投资。 

    同时为了兼容高速公路早期的基于RS485/RS422的控制联网方式的矩阵系统，系统增加了网络协议转换器，能将RS485/RS422控制信号转换为网络数字信号、并能以IP包的形式在网络上传输。该设备能转换国内外多个品牌矩阵主机的控制信号，适用于高速公路新老设备全线联网的需要。

    在省高速公路监控中心采用一台网络键盘和数字矩阵管理系统计算机，该网络键盘具有以太网接口，通过键盘菜单设定网络键盘的IP地址、子网掩码和网关，通过网络与监控分中心、收费站及隧道管理所的矩阵系统进行组网。以此来实现对各收费站点、隧道管理所及分中心的矩阵系统进行控制。

    控制信号／视频信号经网络，网络矩阵主机经过网络协议转换器接入网络交换机，以实现不同地点、不同品牌的矩阵联网和进行远程控制。

    网络中的视频信号有两种传输方式，一种是通过视频编码器，再经由通信网络到达各监控点，这种视频信号传输方式被用于路级监控中心到省管理中心之间，并在省管理中心可直接通过视频解码器来接收各路段图像。

    另一种是收费站的矩阵的视频输出到路段分控中心矩阵系统的视频输入，再由路段分控中心输出到路级监控中心，均采用光缆来进行传输，具体通路设置可在矩阵系统管理软件上进行设置来实现。