关于高速公路视频移动监控系统的发展与应用研究

　　在现有高速公路网络视频监控的基础上，建设移动视频监控系统。应用移动流媒体、视频压缩及信息流化、带宽自适应传输等技术，将高速路段以及收费站视频监控信号压缩处理后通过移动通信网络转发到移动终端，实现监控端的移动性。本系统通信网络不需单独建设，而是利用中国移动GPRS网络或中国联通CDMA1X网络，节省了无线网络建设与维护的费用，同时保证了网络的覆盖范围。

　　一、发展的需要

　　河南省是国家重要的交通枢纽，具有突出的交通区位优势。随着国家和河南省国民经济持续快速发展，交通需求将继续保持快速增长；而且，随着高速公路网络不断完善，高速公路网络在整个公路网络体系中对于车流量的汇聚效应也已开始显现并将不断增强。为解决高速公路管理人员受监控场所和监控条件限制的问题，进一步提高高速公路的管理水平，河南省高速公路发展有限公司(以下简称高发司)提出在高速公路视频监控中引入移动视频监控技术。高速公路路况信息的移动视频监控是交通道路监控的典型应用。

　　高速公路的移动视频监控相对市区道路要求更为迫切，一则高速路承担着城市间的骨干运输功能；另一方面，由于道路远离城区，高速路监管单位也有需求利用移动通信网来实现对路况的移动视频监控，以增强管理、调度和应急响应能力，缓解交通流量大、战线长和警力不足等矛盾。

　　二、移动视频监控技术支撑

　　视频监控技术经过多年的发展，经历了模拟监控系统、数字视频监控系统、网络视频监控系统等阶段；随着通信技术的发展、移动终端功能的增强，移动视频监控成为监控行业新的技术发展趋势。相对于模拟监控和网络监控的局限性而言，移动视频监控采用了移动流媒体技术，实现了“随时随地，自由掌控”的监控。

　　移动流媒体技术是20世纪末发展起来的技术，目前仍在发展过程中，移动流媒体业务也被认为是未来第三代移动通信网络中“杀手锏”级业务，它的开发与应用是目前移动通信增值业务领域的研究重点。国内移动通信运营商和通信设备制造商自21世纪初开始研究移动流媒体技术的应用，各大运营商在3G试验网中将移动流媒体业务作为主要业务研究，先后制定了具有运营商特色的流媒体业务标准，设备制造商也积极参与了流媒体业务标准的制定和试验，大力推动了移动流媒体技术的研发进度以及推广应用。同时高速公路视频监控网络的建立，使我们具备了丰富的视频监控资源，并积累了大量视频监控系统维护经验。

　　移动网络逐渐成熟，使得移动视频监控成为可能。中国联通CDMA1X网络支持50—80kbps传输速率，中国移动GPRS网络可提供30—50kbps传输速率。在这些速率下可传输清晰流畅的视频监控信号。我国将开始第三代移动通信网络(3G)的建设，提供更高的数据传输速度，可传输更清晰流畅的视频信号，届时通信资费也将大幅降低。

　　三、移动视频监控系统简介

　　（一）移动视频监控系统的组网结构

　　采用移动流媒体、视频编解码及信息流化处理、带宽白适应传输等技术，在高速公路现有网络视频监控的基础上，叠加移动视频监控系统。整个系统包含五个部分：视频编码器、视频矩阵控制程序、移动流媒体服务器、监控业务管理服务器、移动终端播放器。

　　从原有监控中心分路出视频信号，对其进行压缩编码、流化处理后发送到流媒体服务器，由流媒体服务器发布给移动终端。用户可通过移动终端接入到监控业务管理平台，通过用户认证和业务鉴权后，边下载边观看流媒体服务器上转发的高速路况监控内容。从而突破地域的限制，在移动终端上实现视频监控。

　　（二）移动视频监控系统关键技术

　　1.为实现移动流媒体视频监控，必须解决以下关键技术问题：

　　（1）移动流媒体服务器实现。本系统基于移动流媒体技术，通过流媒体服务器为用户提供业务，需实现流媒体相关协议(RTSP、RTP和RTCP)。

　　（2）适应传输。流媒体服务器实时侦测移动终端带宽情况，调整视频传输速率，保证移动终端视频质量。在视频监控过程中，移动终端统计从服务器接收的视频数据包和数据包达到的时间信息，周期向流媒体服务器发送实时传输控制协议RTCP；流媒体服务器从这些反馈信息中侦测网络的丢包率、抖动、传输延迟，综合评估网络带宽，根据带宽调整传输速率。当需要降低传输速率时，流媒体服务器动态修改视频信息的时戳，通过降低帧率达到降低速率的目的。

　　（3）控制策略。由于实时视频传输对时延敏感，出错数据不可能重传，因此，需采取差错控制策略。差错控制采用两种方法：差错隐蔽和差错弹性。编码器在流化处理时，将视频信息采用前向纠错(FEC)、数据分割技术将差错控制在较小范围，防止差错蔓延。移动终端解码时采用零冗余差错隐蔽技术对错误视频信息进行校正。

　　（4）防火墙穿透。移动流媒体服务器和移动终端通过支持视频信息TCP承载，可完成防火墙穿透。

　　（5）流式内容存储。流媒体服务器需要将编码器传来的流式视频信息进行存储，便于日后查找。目前标准的存储文件格式为3GP格式和MP4格式，文件组织较复杂，因此实现一种私有文件格式，将视频信息存储在服务器，移动终端可以从服务器上获取并播放。

　　2.统开发时，分析系统要解决的主要问题，将主要的精力用在解决主要问题。本系统的主要目的是在现有视频监控网络的基础上，建设移动视频监控系统，为此，系统开发采取如下策略：

　　（1）软件平台采用自主开发的方式进行；项目组在相关领域具有很深的技术积累，前期预研工作已经非常充分；在产品开发中的过程中将严格按照CMM模型和IS09000质量保证的要求严格管理，确保系统的开发进度、稳定性和成熟度。

　　（2）对于所需的硬件如硬盘录像机、服务器硬件采用购买的方式，所选品牌均为国内外知名品牌，系统稳定能够得到有效的保证。

　　（三）移动视频监控系统功能

　　1.通过本系统的建设，能够实现以下功能：

　　（1）分布式多级组网监控平台；

　　（2）采用多级组网监控管理平台，建立省中心、分监控中心，以及收费站＼路况多级监控网络，多级组网，实现对全网监控业务的统一调度。

　　2.灵活的实时图像监控功能

　　组网方式灵活，既可以是局域网、专网，也可以是internet网络等有线网络，也可以采用CDMA＼GPRS移动通信网络。

　　监控方式多种多样，既可以采用PC等监控终端，也可以采用手机、PDA等无线终端。

　　3.基于手机＼PC的多级视频矩阵切换功能

　　可以通过手机、PC等监控终端，灵活控制收费站、分监控中心各级视频切换矩阵，选择需要监控的视频信号。

　　4.用户权限管理功能

　　可以对接入用户进行身份鉴全管理，只有合法用户才可以接入监控管理平台，拒绝未授权用户接入。

　　四、系统实施方案

　　河南省高速公路移动视频监控系统中，各收费站、路况监控信号，通过光纤通道传送至各分监控中心，在各分监控中心设置多路采编

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