高速公路是一个国家公路运输现代化程度的主要标志，高速公路车流量大，流动速度快，推动国民经济发展起重要作用。 至2004 年底，全国已建成高速公路3 万km，总里程居世界第二位。河南地处全国高速公路中心地带，连霍、京珠两大高速公 路主干道在河南交会，外省过境车辆较多，交通繁忙。为了提高高速公路的通行效率以及确保交通安全，河南省交通厅开始对 重要路段实行全程电子监控。高速公路全程监控图像数量多，对传输系统和控制系统都有较高的要求。本文通过介绍近通车 的郑州西南绕城高速公路监控系统讲述高速公路全程电视监控系统中如何实现大容量图像传输和控制。
河南地处全国高速公路中心地带，连霍、京珠两大高速公路主干道在河南交会，外省过境车辆较多，交通繁忙。
今年 8 月12 日通车的郑州西南绕城高速公路全长52.06 公里， 全线共设有互通式立交桥6 处，分离式立交桥26 座，大中桥57 座， 铁路立交桥2 座，天桥21 座，各类通道68 道，涵洞46 道，植物防护 达89 万平方米。她两穿南水北调工程，一过西气东输工程，跨京广、 陇海两大铁路干线，双向六车道，全封闭，设计时速为120 公里/小时。 西南绕城高速公路通车前，郑州市城区面积只有300 多平方公里；这 条路通车后，郑州城区面积将扩大到600 多平方公里。在“一定要树 立精品意识，争创一流工程”指导思想下，同时为了保证绕城高速公 路通车后通行效率和交通安全，对郑州西南绕城高速公路实行全程电 子监控。
系统概述
高速公路监控系统作为高速公路有效的管理和维护手段，在高速公路建设中显示出其必要性和优越性，系统要求能对整条 高速公路进行全方位、多功能的监视和控制。高速公路监控系统属于高速公路机电项目的一部分，它主要由信息采集系统、路 面监控、收费监控及信息提供系统组成。信息采集系统包括：车辆检测器、气象检测器、紧急电话。路面监控提供直观、具体 的路面消息，并通过监视器、大屏幕等显示设备直观了解重点路段摄像覆盖区的交通情况，及时发现和处理交通事故、车道堵 塞或其它以外事件等。收费监控保证收费岗亭的正常工作、设备、人员的安全，并通过硬盘录像机对某些特殊事件记录存档， 还可以为以后的分析、取证提供可靠的依据。信息提供系统包括交通标志、可变情报板和信号等，是交通监控管理为汽车用户 服务的主要形式。
郑州西南绕城高速公路全程电视监 控系统主要包含收费站监控以及全路面 圃田分中心监控。全路有豫龙、樱桃沟、 十八里河三个收费站和圃田分中心，三 个收费站分别安装独立的一套小型监控 系统，每个收费站上传4 路图像到圃田 分中心。圃田分中心矩阵与收费站矩阵 联网，实现中心对收费站图像切换控制。 各收费站有一台小型网络矩阵，负责监 控收费亭图像、收费车道图像以及收费 广场图像。收费站监控系统具有语音视 频跟随和报警图像跟随功能，当收费站报警信号被触动，立刻收费站监控室显示对应的图像，同时启动声音监听。（站级监控系 统图）
圃田分中心是新郑高速和西南绕城高速总中心，同时监控两路。圃田分中心有一台大型矩阵，负责监控三个收费站上传图 像以及全程路面监控的33 台可控云台摄像机。在每距离约两公里处安装一台可控的云台长变焦摄像机，重点路段适当加密，通 过中心键盘操作，能控制摄像机双向移动和镜头变焦远近景观察。基本实现了全路面图像监控，通过图像分析软件，能很快的 了解全路程的交通情况，提高高速公路管理以及公安出警效率。
由于全程监控摄像机较多，并且都需要控制信号。在光端机传输方式上采用波分复用节点光端机，视频数据分开光纤传输。 矩阵反向控制信号是广播形式带地址码发送到各台摄像机的，所以采用1 芯光纤同时传输控制信号数据到33 台摄像机，每一台 摄像机的解码器通设置不同的地址码区别，在中心选择控制摄像机时，互不干扰。（控制数据传输系统图）
视频传输如果全部采用一路视频光端机则需要 33 芯光纤，在考虑稳定性和经济性基础上，视频传输采用单路视频光端机把 8 台图像汇聚在一起，通过波分复用视频光端机传输到中心。（视频传输结构如下图）
圃田收费监控中心通过矩阵联网控制方式实现视频切换、矩阵控制等功能：
收费监控中心的以太网矩阵和三个收费站的以太网矩阵通过 tcp/ip 通信协议相连，传输联网信控制信号，这样，收费监控 中心的矩阵控制用户就可以通过网络来控制各收费站的ptz。
收费站的以太网矩阵各输出 4 路图像给收费监控中心以太网矩阵，实现多级视频矩阵联网控制的功能。在收费监控中心可 同时监控每个收费站的4 路视频图像，通过手动、自动切换方式完成对各收费站所有前端图像的视频监控。
收费监控中心具有全程监控权限，通过矩阵切换控制 33 台摄像机，统一管理全路段图像。
收费站与分中心矩阵联网结构图
总结：
郑州西南绕城高速公路建设标准要求高，作为河南省的精品工程，机电项目方案经过多次论证和实地考察。在全程电视监 控系统中，视频传输和联网控制都经过精心考虑。在设备上选型上遵从稳定性、先进性和经济性的原则。摄像机采用的是日本 jvc 产品，在矩阵控制系统上，由于收费站与中心需要联网控制，目前矩阵系统联网主要有以太网联网和rs485 联网方式，采 用rs485 联网需要光端机提供一个rs485 通道，采用以太网可以利用通信系统的网络通道。考虑到以后多路段联网监控的需求， 矩阵主机采用了美国英飞拓的ad 以太网矩阵。光端机系统采用infinova 单点光端机和节点光端机混合使用，数字化的视频 信号传输系统，充分利用了现代先进的数字传输技术提供了很高的监控图像质量，并延长了传输系统使用的寿命。反向控制信 号数据分离视频传输，33 台摄像机控制信号是广播型发送的，所以采用一个通道传输33 路控制信号，可以降低传输成本，同时 也不会互相影响控制。从目前运行状况来看，电视监控系统到达预期效果。
