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摘 要：本文设计的智能视频监控系统先将各摄像机生产厂家的SDK包用统一的接口进行封装，通过智能解码软件调用不同厂家的SDK实现对不同品牌摄像机的视频流解码及管理，然后通过DVI/HDMI接口连接高清工程投影仪进行投影显示。本系统的推广应用将彻底解决原视频监控系统对单一品牌摄像机及解码器的依赖，彻底颠覆传统监控方案中监视器、解码器、电视墙等硬件设备，简单实用造价低廉。
关键词：高速公路； 监控中心； 智能视频监控； 投影
中图分类号：U412文献标识码： A
1.引言
随着高速公路视频监控网络化数字化高清化的突飞猛进，传统的模拟标清视频已不能满足高速公路营运管理的需求，高速公路道路视频监控的数字化高清升级改造势在必行。受升级改造成本制约，高速公路现有视频监控系统大部分采用逐步升级的方式，因此造成高速公路监控系统模拟标清视频和高清数字视频并存，多个品牌、多种视频格式并存的状态。模拟摄像机、矩阵、编解码器、高清IP摄像机、流媒体、硬盘录像等设备同时存在，数字化码流格式也多种多样，如MPEG2、MPEG4、H.264等，分辨率又有高清、标清、D1等[1]。为解决各种设备之间的兼容性问题，急需一种智能化视频监控技术方案。同时，由于新增接入的监控设备越来越多，实现统一解码、统一管理的难度也越来越大，对原有的视频监控软件进行升级，建立一套能针对不同视频源信号进行智能解码高清输出，并能对多路视频进行自由切换、PTZ控制、多画面分割等智能视频监控系统，为高速公路的运营管理发挥应有的安全、舒适、畅通提供强有力的技术支撑迫在眉睫。
2. 系统架构
智能视频监控及大屏投影系统包括四部分：⑴、视频源，包括标清模拟摄像机+编码器；IP高清摄像机；硬盘录像机；视频存储服务器IPSAN。⑵、通信网络，千兆以太网或万兆以太网。⑶、智能解码，含智能视频解码器及智能视频管理软件。⑷、高清投影系统，工业级高清投影仪和大型投影幕[1]。
其中，视频源可以自由选择不同厂家的摄像机及编码器设备，只需该厂家提供相应的设备通信协议以及SDK码。智能视频解码器为一台专用解码计算机（收费用的工控机即可），它可以根据不同厂家的设备进行多路视频混合解码，视频解码路数根据计算机性能而定，可同时进行4/8/16/32路解码，并可通过DVI/HDMI高清接口输出到高清工程投影仪。智能视频管理软件可以对整个视频监控系统的多种设备进行参数管理，并可与各智能解码器进行通信，制定并执行各种视频监控预案[2]。智能视频监控及大屏投影系统架构如图1所示。
图1. 智能视频监控系统拓扑图
3.系统功能
智能视频解码系统功能主要可分为三大部分：⑴智能视频解码器视频解码输出；⑵智能视频监控管理，含电子地图、视频切换与控制、视频显示预案管理、历史视频查询与回放、基础信息管理；⑶报警联动服务，如路况信息报警、隧道火灾报警、视频事件检测报警等[3]。智能视频解码系统功能如图2所示。
图2. 智能视频监控系统功能架构
3.1智能视频解码器解码及输出
智能视频解码器可根据系统配置信息自动从视频源获取视频流，然后根据不同品牌的监控设备调用不同的软件解码器（即SDK）进行视频解码，并通过DVI/HDMI高清接口输出到工业级高清投影仪，通过高清投影仪直接投射到大屏幕。智能视频解码器可以同时从不同的视频源获取多路不同格式的视频流进行同时多画面解码输出，代替了传统的多画面分割器的功能，实现了用一个解码器在一个监视器上同时显示多路不同来源的视频[4]。
智能视频解码器根据不同的解码需求选择不同性能的硬件配置，一台智能解码器最多可同时解码32路1080P高清视频。
3.2智能视频管理
a)电子地图(GIS)
支持多级电子地图，可以在地图上进行视频图像调用，查看监控系统的相关信息，报警时可以自动弹出报警点所在的地图，并以红色报警图标闪烁显示，同时自动调出该报警点相关的视频图像进行显示。智能视频监控系统应具备监控点状态检测功能，如录像状态、网络连接状态、视频状态等。
b)视频切换与控制
通过联网监控系统可以对远程视频进行实时监控，可在监控中心查看任意一个监控点的视频图像，可在同一个界面上同时查看多个监控点的视频画面，即可以在软件界面上进行视频浏览显示，并可以对带云台摄像机进行PTZ控制。
c)视频显示预案管理
可以根据用户使用需求，通过软件预先设定各种视频显示预案，包括设置画面分割方案，视频轮询方案等，便于用户使用，提高效率。
d)历史视频查询与回放
通过智能视频管理软件可对硬盘录像机或视频存储服务器IPSAN中任意一路视频图像进行历史视频查询及回放。回放时可对图像进行抓拍、放大、打印及下载，同时可以进行远程备份，备份可以是本地硬盘、USB移动硬盘或其他可存储介质。
e)基础信息管理
⑴设备信息管理。智能视频管理软件能够对所有摄像机、编解码器、硬盘录像机、视频存储服务器（IPSAN）的信息进行集中管理和配置，并通过网络进行远程升级等。⑵权限分配管理。可设置不同权限级别的用户组，每个用户组可以设置符合相应级别的权限，设置支持集中授权方式，包括集中所有组成员及所有前端设备进行授权。
系统可统一配置所有操作人员的权限和密码，操作人员登录时，系统自动根据其权限，产生不同的应用模块界面，分配不同的视频图像列表。还可以即时显示所有在线用户，以及其访问的视频等信息。
3.3报警联动服务
报警服务联动负责采集其他系统的报警信息，并联动智能视频加快系统自动切换报警点视频，以便监控员能在第一时间发现并确认突发事件，提高突发事件反应速度。
a)路况信息报警
从交通监控系统获取道路车流量报警数据，一旦发生超限报警，立即切换报警点摄像机视频到智能解码器进行解码投影输出。
b)隧道火灾报警
从隧道监控系统获取火灾报警数据，一旦发生火灾报警，立即切换报警点摄像机视频到智能解码器进行解码投影输出。
c)视频事件检测报警
从视频事件检测器获取特殊事件报警数据，一旦发生特殊事件报警，立即切换报警点摄像机视频到智能解码器进行解码投影输出。
d)收费站脚踏报警
从收费系统获取收费站脚踏报警数据，一旦发生收费站现场报警，立即切换报警点摄像机视频到智能解码器进行解码投影输出。
4.大屏幕投影系统
大屏幕投影系统分为两个部分：⑴智能视频解码器；⑵高清工程投影仪及大型投影幕。为了实现多路高清视频流稳定解码输出的效果，智能视频解码器建议选用高性能配置的计算机，建议配置如下：Intel Core i7 4770(3.4GHz/L3 8M) 第四代处理器、16GB内存、2T硬盘容量、独立显卡及windows 8系统软件[5]。
智能视频监控及大屏幕投影系统采用工业级高清投影仪进行背投视频显示。在实际应用中，高清工程投影仪的选择主要考虑投影仪的投射距离即镜头、亮度和灯泡寿命等几个重要指标，升级改造时应结合监控中心原电视墙后面的投影距离选择镜头。投影仪亮度一般在3500lm—6000lm可调，具体选择应结合监控中心的照明效果。灯泡寿命即工作时间一般在3000h—10000h，灯泡的选择直接决定了投影仪的采购成本及维护成本。
5．应用案例
目前本系统已成功应用于广东省高速公路有限公司所属的惠河高速公路、粤赣高速公路、粤东（捷普惠）高速公路、开阳高速公路及京珠高速粤境北段高速公路，系统投入使用已超过半年且运行效果十分明显，监控员工作效率明显提高，更重要的是节省了监控升级改造的成本投入。本系统涉及的硬件投入仅有高清工程投影仪、大型幕布（一般为120寸、150寸和180寸）、智能视频解码计算机及工作站。与监控中心传统的建设和升级改造方案相对比，建设成本可节约投资约60%。智能视频监控及大屏幕投影系统现场使用效果如下图所示。
圖3. 智能视频监控及大屏幕投影系统实际使用效果图
结语：
系统通过投入实践使用证明了其技术的可靠性、稳定性及实用性。本智能视频监控及大屏幕投影系统的设计使用彻底颠覆了高速公路监控中心传统的建设理念，是高速公路从传统标清视频到高清视频的逐步过渡时期升级改造的最佳选择。它完全可以满足日后全高清视频的监控需求，既提高了高速公路监控效率，又节约了升级改造投资成本，更为今后新建高速公路监控设计及建设指明了方向。
参考文献：
[1]西刹子.安防天下—智能网络视频监控技术详解与实践[M].北京：清华大学出版社,2010
[2]梁笃国.网络视频监控技术及应用[M].人民邮电出版社,2011
[3]汪光华.智能安防—视频监控全面解析与实例分析[M].机械工业出版社,2011
[4]四维科技.Visual C++视频/音频开发实用工程案例精选[M].人民邮电出版社,2004
[5]韩雪涛.各种投影仪技术内部资料汇编[M].机械工业出版社,2012
关键词：高速公路； 监控中心； 智能视频监控； 投影
中图分类号：U412文献标识码： A
1.引言
随着高速公路视频监控网络化数字化高清化的突飞猛进，传统的模拟标清视频已不能满足高速公路营运管理的需求，高速公路道路视频监控的数字化高清升级改造势在必行。受升级改造成本制约，高速公路现有视频监控系统大部分采用逐步升级的方式，因此造成高速公路监控系统模拟标清视频和高清数字视频并存，多个品牌、多种视频格式并存的状态。模拟摄像机、矩阵、编解码器、高清IP摄像机、流媒体、硬盘录像等设备同时存在，数字化码流格式也多种多样，如MPEG2、MPEG4、H.264等，分辨率又有高清、标清、D1等[1]。为解决各种设备之间的兼容性问题，急需一种智能化视频监控技术方案。同时，由于新增接入的监控设备越来越多，实现统一解码、统一管理的难度也越来越大，对原有的视频监控软件进行升级，建立一套能针对不同视频源信号进行智能解码高清输出，并能对多路视频进行自由切换、PTZ控制、多画面分割等智能视频监控系统，为高速公路的运营管理发挥应有的安全、舒适、畅通提供强有力的技术支撑迫在眉睫。
2. 系统架构
智能视频监控及大屏投影系统包括四部分：⑴、视频源，包括标清模拟摄像机+编码器；IP高清摄像机；硬盘录像机；视频存储服务器IPSAN。⑵、通信网络，千兆以太网或万兆以太网。⑶、智能解码，含智能视频解码器及智能视频管理软件。⑷、高清投影系统，工业级高清投影仪和大型投影幕[1]。
其中，视频源可以自由选择不同厂家的摄像机及编码器设备，只需该厂家提供相应的设备通信协议以及SDK码。智能视频解码器为一台专用解码计算机（收费用的工控机即可），它可以根据不同厂家的设备进行多路视频混合解码，视频解码路数根据计算机性能而定，可同时进行4/8/16/32路解码，并可通过DVI/HDMI高清接口输出到高清工程投影仪。智能视频管理软件可以对整个视频监控系统的多种设备进行参数管理，并可与各智能解码器进行通信，制定并执行各种视频监控预案[2]。智能视频监控及大屏投影系统架构如图1所示。
图1. 智能视频监控系统拓扑图
3.系统功能
智能视频解码系统功能主要可分为三大部分：⑴智能视频解码器视频解码输出；⑵智能视频监控管理，含电子地图、视频切换与控制、视频显示预案管理、历史视频查询与回放、基础信息管理；⑶报警联动服务，如路况信息报警、隧道火灾报警、视频事件检测报警等[3]。智能视频解码系统功能如图2所示。
图2. 智能视频监控系统功能架构
3.1智能视频解码器解码及输出
智能视频解码器可根据系统配置信息自动从视频源获取视频流，然后根据不同品牌的监控设备调用不同的软件解码器（即SDK）进行视频解码，并通过DVI/HDMI高清接口输出到工业级高清投影仪，通过高清投影仪直接投射到大屏幕。智能视频解码器可以同时从不同的视频源获取多路不同格式的视频流进行同时多画面解码输出，代替了传统的多画面分割器的功能，实现了用一个解码器在一个监视器上同时显示多路不同来源的视频[4]。
智能视频解码器根据不同的解码需求选择不同性能的硬件配置，一台智能解码器最多可同时解码32路1080P高清视频。
3.2智能视频管理
a)电子地图(GIS)
支持多级电子地图，可以在地图上进行视频图像调用，查看监控系统的相关信息，报警时可以自动弹出报警点所在的地图，并以红色报警图标闪烁显示，同时自动调出该报警点相关的视频图像进行显示。智能视频监控系统应具备监控点状态检测功能，如录像状态、网络连接状态、视频状态等。
b)视频切换与控制
通过联网监控系统可以对远程视频进行实时监控，可在监控中心查看任意一个监控点的视频图像，可在同一个界面上同时查看多个监控点的视频画面，即可以在软件界面上进行视频浏览显示，并可以对带云台摄像机进行PTZ控制。
c)视频显示预案管理
可以根据用户使用需求，通过软件预先设定各种视频显示预案，包括设置画面分割方案，视频轮询方案等，便于用户使用，提高效率。
d)历史视频查询与回放
通过智能视频管理软件可对硬盘录像机或视频存储服务器IPSAN中任意一路视频图像进行历史视频查询及回放。回放时可对图像进行抓拍、放大、打印及下载，同时可以进行远程备份，备份可以是本地硬盘、USB移动硬盘或其他可存储介质。
e)基础信息管理
⑴设备信息管理。智能视频管理软件能够对所有摄像机、编解码器、硬盘录像机、视频存储服务器（IPSAN）的信息进行集中管理和配置，并通过网络进行远程升级等。⑵权限分配管理。可设置不同权限级别的用户组，每个用户组可以设置符合相应级别的权限，设置支持集中授权方式，包括集中所有组成员及所有前端设备进行授权。
系统可统一配置所有操作人员的权限和密码，操作人员登录时，系统自动根据其权限，产生不同的应用模块界面，分配不同的视频图像列表。还可以即时显示所有在线用户，以及其访问的视频等信息。
3.3报警联动服务
报警服务联动负责采集其他系统的报警信息，并联动智能视频加快系统自动切换报警点视频，以便监控员能在第一时间发现并确认突发事件，提高突发事件反应速度。
a)路况信息报警
从交通监控系统获取道路车流量报警数据，一旦发生超限报警，立即切换报警点摄像机视频到智能解码器进行解码投影输出。
b)隧道火灾报警
从隧道监控系统获取火灾报警数据，一旦发生火灾报警，立即切换报警点摄像机视频到智能解码器进行解码投影输出。
c)视频事件检测报警
从视频事件检测器获取特殊事件报警数据，一旦发生特殊事件报警，立即切换报警点摄像机视频到智能解码器进行解码投影输出。
d)收费站脚踏报警
从收费系统获取收费站脚踏报警数据，一旦发生收费站现场报警，立即切换报警点摄像机视频到智能解码器进行解码投影输出。
4.大屏幕投影系统
大屏幕投影系统分为两个部分：⑴智能视频解码器；⑵高清工程投影仪及大型投影幕。为了实现多路高清视频流稳定解码输出的效果，智能视频解码器建议选用高性能配置的计算机，建议配置如下：Intel Core i7 4770(3.4GHz/L3 8M) 第四代处理器、16GB内存、2T硬盘容量、独立显卡及windows 8系统软件[5]。
智能视频监控及大屏幕投影系统采用工业级高清投影仪进行背投视频显示。在实际应用中，高清工程投影仪的选择主要考虑投影仪的投射距离即镜头、亮度和灯泡寿命等几个重要指标，升级改造时应结合监控中心原电视墙后面的投影距离选择镜头。投影仪亮度一般在3500lm—6000lm可调，具体选择应结合监控中心的照明效果。灯泡寿命即工作时间一般在3000h—10000h，灯泡的选择直接决定了投影仪的采购成本及维护成本。
5．应用案例
目前本系统已成功应用于广东省高速公路有限公司所属的惠河高速公路、粤赣高速公路、粤东（捷普惠）高速公路、开阳高速公路及京珠高速粤境北段高速公路，系统投入使用已超过半年且运行效果十分明显，监控员工作效率明显提高，更重要的是节省了监控升级改造的成本投入。本系统涉及的硬件投入仅有高清工程投影仪、大型幕布（一般为120寸、150寸和180寸）、智能视频解码计算机及工作站。与监控中心传统的建设和升级改造方案相对比，建设成本可节约投资约60%。智能视频监控及大屏幕投影系统现场使用效果如下图所示。
圖3. 智能视频监控及大屏幕投影系统实际使用效果图
结语：
系统通过投入实践使用证明了其技术的可靠性、稳定性及实用性。本智能视频监控及大屏幕投影系统的设计使用彻底颠覆了高速公路监控中心传统的建设理念，是高速公路从传统标清视频到高清视频的逐步过渡时期升级改造的最佳选择。它完全可以满足日后全高清视频的监控需求，既提高了高速公路监控效率，又节约了升级改造投资成本，更为今后新建高速公路监控设计及建设指明了方向。
参考文献：
[1]西刹子.安防天下—智能网络视频监控技术详解与实践[M].北京：清华大学出版社,2010
[2]梁笃国.网络视频监控技术及应用[M].人民邮电出版社,2011
[3]汪光华.智能安防—视频监控全面解析与实例分析[M].机械工业出版社,2011
[4]四维科技.Visual C++视频/音频开发实用工程案例精选[M].人民邮电出版社,2004
[5]韩雪涛.各种投影仪技术内部资料汇编[M].机械工业出版社,2012