基于光端機(jī)實現(xiàn)城市道路交通監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用設(shè)計

隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和城市人口的快速增長，很多大中城市面臨著城市人口和車輛增長帶來的交通擁擠問題。而要適應(yīng)并促進(jìn)城市的快速發(fā)展，就必須要解決好城市內(nèi)主要路段和路口的交通阻塞和擁擠狀況，盡量減少事故發(fā)生和違章現(xiàn)象。事實證明，在加強(qiáng)城市交通規(guī)劃和城市道路基礎(chǔ)建設(shè)的同時，引進(jìn)先進(jìn)的通信技術(shù)、監(jiān)控理念和控制技術(shù)，對交通進(jìn)行實時有效的控制和疏導(dǎo)才是解決城市交通的擁擠問題的關(guān)鍵和有效途徑。這個解決問題的關(guān)鍵，就是建立一個現(xiàn)代化，智能化的交通監(jiān)控指揮系統(tǒng)。在城市交通控制系統(tǒng)中，光端機(jī)發(fā)揮了非常重要的作用，本文將介紹光端機(jī)在城市道路交通監(jiān)控中的應(yīng)用。

城市交通監(jiān)控系統(tǒng)一般由視頻采集系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng)三部分組成。他按照所完成的功能又分為視頻監(jiān)控系統(tǒng)、信號燈控制系統(tǒng)、電子警察系統(tǒng)、視頻檢測等子系統(tǒng)，其主要完成如下功能：

實時監(jiān)視各路口畫面，便于統(tǒng)一指揮、調(diào)度

進(jìn)行車流量、交通狀況的檢測

對路口場景進(jìn)行長時間錄像，以便處理和存檔

通過紅綠燈信號的控制，調(diào)節(jié)交通流量，有效緩解交通擁堵

可根據(jù)需要，在一些路口設(shè)置電子警察

有效檢測交通行為，為打擊車輛違章行為提供保障

及時發(fā)現(xiàn)、協(xié)助處理社會治安事件，維護(hù)社會安定團(tuán)結(jié)

從城市交通監(jiān)控系統(tǒng)的系統(tǒng)組成來看，要完成上述功能，就需要系統(tǒng)各組成部分能夠獨立完成各自的功能，并能緊密配合：視頻采集系統(tǒng)需要實時監(jiān)測各路口的場景，其中包括模擬視頻信號和電子警察采集的圖片信息，采集到的視頻信息通過網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng)傳輸?shù)奖O(jiān)控中心，監(jiān)控中心的控制系統(tǒng)可以及時了解到前端的情況，并對視頻信息進(jìn)行保存、錄像等處理；同時，監(jiān)控中心的控制系統(tǒng)也要根據(jù)需要對前端的攝像機(jī)、信號燈、電子警察等進(jìn)行控制，由監(jiān)控中心的控制系統(tǒng)對前端的各種設(shè)備發(fā)出不同的控制信號，再通過網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng)發(fā)往前端各種設(shè)備，從而完成控制。

在上述的過程當(dāng)中，系統(tǒng)各部分都起到相當(dāng)重要的作用，而考慮到各部分所完成的功能，你就會發(fā)現(xiàn)，不論是視頻監(jiān)控系統(tǒng)、信號燈控制系統(tǒng)，還是電子警察系統(tǒng)，他們都在共用同一個部分，那就是網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng)。在光纖通信發(fā)展成熟的今天，光端機(jī)已成為網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng)的首選。在視頻采集和中心控制系統(tǒng)中，他們都采用了不同的設(shè)備來完成不同的功能，前端采用攝像機(jī)、信號燈，中心則用矩陣和硬盤錄像機(jī)處理視頻信息，用信號燈控制軟件、電子警察軟件等進(jìn)行控制。而前端與監(jiān)控中心之間通信及信號傳遞的重任就落在了光端機(jī)上，仔細(xì)分析一下整個系統(tǒng)的功能，就知道系統(tǒng)需要傳輸哪些信號：

監(jiān)控攝像機(jī)的視頻信號

控制攝像機(jī)的控制信號

信號燈聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)信號

電子警察聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)信號

這些信號類型各不相同，有模擬信號，也有數(shù)據(jù)信號，有低速的串行數(shù)據(jù)，也有高速的以太網(wǎng)數(shù)據(jù)，如此復(fù)雜多樣的信號，在網(wǎng)絡(luò)傳輸方面給我們帶來了很大的麻煩。要傳輸這些信號，傳統(tǒng)方法需要用不同的設(shè)備分開傳輸不同類型的信號，需要投入更多的設(shè)備，鋪設(shè)更多的線路等等，從而增加系統(tǒng)建設(shè)的投資和復(fù)雜程度。而在光纖系統(tǒng)發(fā)展成熟的今天，光端機(jī)可以獨立擔(dān)起這一重任。

從傳輸方式上光端機(jī)可分為模擬光端機(jī)和數(shù)字光端機(jī)，不論哪種類型的光端機(jī)實質(zhì)都是將所傳輸?shù)膱D像、語音或數(shù)據(jù)信號進(jìn)行電光、光電轉(zhuǎn)換，光端機(jī)實質(zhì)上就是一個電信號到光信號、光信號到電信號轉(zhuǎn)換器。轉(zhuǎn)換的目的就是為了讓各種信號在光纖中傳輸。光纖的傳輸優(yōu)點有：首先它衰減小，目前光端機(jī)可以將圖像、數(shù)據(jù)以及語音信號無中繼傳輸100公里以上。其次它抗干擾能力強(qiáng)，對于雷擊，電磁輻射它不受影響，這些是銅軸電纜傳輸和雙絞線傳輸所不具備的。光纖還具有傳輸容量大的特點，光端機(jī)不僅能實現(xiàn)在一根光纖上傳輸圖像、語音以及數(shù)據(jù)的功能，同時還可實現(xiàn)傳輸電話、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)信號的功能，可以說幾乎涵蓋了所有監(jiān)控領(lǐng)域所需要的功能。

光端機(jī)的功能非常強(qiáng)大，所能傳輸?shù)男盘栴愋鸵卜浅Ｖ?，因此在不同的情況下，也會要選擇不同類型的光端機(jī)。在選擇光端機(jī)的型號時，我們要考慮以下幾點：

1．基于何種系統(tǒng)的光纖網(wǎng)絡(luò)

如果是在原來的網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行擴(kuò)容，則最好還是選用同樣的光纖，除非這樣做無法實現(xiàn)預(yù)期的功能。如果是一個全新的工程，則最好采用單模光纖。在傳統(tǒng)的觀念中，大家總認(rèn)為在較短距離（5Km以內(nèi)）多模系統(tǒng)的造價要低于單模。實質(zhì)上隨著光纖的不斷普及和設(shè)備價格的下降，多模光端機(jī)價格的優(yōu)勢早已不存在。從傳輸距離和效果上多模設(shè)備均不及單模，所以目前來說單模光端機(jī)的性價比要高于多模光端機(jī)。

2．選用基于哪種技術(shù)的光端機(jī)

從技術(shù)的角度上來說數(shù)字光端機(jī)肯定要優(yōu)于模擬光端機(jī)。但在實際應(yīng)用中要具體情況具體分析。模擬光端機(jī)實現(xiàn)的方式要簡單些，系統(tǒng)造價相對便宜些。同時模擬光端機(jī)在只傳輸一路或兩路視頻信號時能夠傳輸?shù)捷^遠(yuǎn)的距離且獲得比較好的信號質(zhì)量，但如果是傳輸多路視頻信號，其傳輸距離和信號質(zhì)量都有較大幅度的下降。數(shù)字光端機(jī)相對比較復(fù)雜，技術(shù)含量較高，價格比較昂貴，但是能比較容易實現(xiàn)多通道、多種信號的混合傳輸。所以在選擇一路和二路圖像監(jiān)控光端機(jī)時模擬光端機(jī)的性價比優(yōu)于數(shù)字光端機(jī)，在四路和四路以上的圖像監(jiān)控光端機(jī)系列中，數(shù)字光端機(jī)的性價比又優(yōu)于模擬光端機(jī)。

3．光纖系統(tǒng)是要傳輸視頻？音頻？數(shù)據(jù)？還是這些信號的組合

光端機(jī)根據(jù)傳輸光信號又可分為數(shù)據(jù)（Data-RS232/RS422/RS485/Manchester/TTL/Biphase/Contactclosure）光端機(jī)、視頻（Video）光端機(jī)、音頻（Audio）光端機(jī)、視頻/數(shù)據(jù)光端機(jī)、視頻/音頻光端機(jī)、視頻/數(shù)據(jù)/音頻光端機(jī)以及多路復(fù)用光端機(jī)。同時還要考慮傳輸?shù)臄?shù)據(jù)是單向的還是雙向的。

下面我們通過浙江省某城市道路監(jiān)控系統(tǒng)的實際案例，簡單介紹一下城市交通監(jiān)控系統(tǒng)中光端機(jī)的使用情況。

這是一個大型交通監(jiān)控系統(tǒng)，前端包含有固定攝像機(jī)270余個，快速一體化球機(jī)60個，300多路視頻圖像以及路口的信號燈控制線、電子警察數(shù)據(jù)線一并接入城市各交通路口的70余個信號機(jī)箱內(nèi)，并且在每個信號機(jī)箱里都安裝一個或多個光端機(jī)，以便將各路口的視頻圖像以及電子警察拍到的圖片通過光纖傳輸?shù)奖O(jiān)控中心?？刂浦行牟捎么笮途仃噷崿F(xiàn)視頻的控制，將圖像切換到監(jiān)視屏幕墻，并用硬盤錄像機(jī)將所有圖像錄像保存。同時，中心的矩陣主機(jī)對球機(jī)發(fā)出的控制信號、信號燈控制軟件與電子警察軟件的數(shù)據(jù)信號也通過光端機(jī)傳輸?shù)角岸烁髀房?，以控制球機(jī)的角度、遠(yuǎn)近、光圈，信號燈的時間以及設(shè)置電子警察，從而可以更好的統(tǒng)計和調(diào)節(jié)交通流量，有效緩解交通擁堵。由于前端的各信號機(jī)箱所連接的前端設(shè)備不盡相同，需要傳輸?shù)男盘栆哺鞑幌嗤?，也就需要各種不同型號的光端機(jī)。（如圖1）

在這個系統(tǒng)中，我們采用了美國Infinova（英飛拓）有限公司（前身為美國NTK（洛泰克）公司）推出的Infinova品牌數(shù)字光端機(jī)，其優(yōu)秀的電路設(shè)計和高質(zhì)量的元器件使其具有足夠大的光學(xué)鏈損和動態(tài)范圍。我們可以根據(jù)前端的實際情況采用不同型號的光端機(jī)：有些路口只有監(jiān)控圖像，沒有其他設(shè)備，我們采用純視頻光端機(jī)；有些不僅有固定攝像機(jī)還有一體化球機(jī)，我們采用視頻加反向422控制信號光端機(jī)；也有前端有電子警察或者信號燈，我們采用視頻加數(shù)據(jù)232控制信號光端機(jī)；還有些有計算機(jī)聯(lián)網(wǎng)，我們需要采用以太網(wǎng)數(shù)據(jù)光端機(jī)；更有光端機(jī)可以將以上所有數(shù)據(jù)類型一并傳輸?shù)摹２还軅鬏敽畏N數(shù)據(jù)，它都具有實時的狀態(tài)指示，便于我們發(fā)現(xiàn)和解決問題。同時，我們在選擇光端機(jī)的時候還預(yù)留了一些視頻和數(shù)據(jù)通道，以便于以后系統(tǒng)的整體擴(kuò)容以及各城市系統(tǒng)之間的聯(lián)網(wǎng)。

由以上案例我們不難看出，光端機(jī)在交通監(jiān)控系統(tǒng)中起到了不可或缺的作用，同時根據(jù)不同的信號類型選擇不同的光端機(jī)也是至關(guān)重要的，它可以幫助我們更加有效的實時監(jiān)控和解決交通問題。

世紀(jì)之初，隨著城市交通、道路建設(shè)的高速發(fā)展以及光纖通信技術(shù)的日趨成熟，我們相信光端機(jī)在城市交通監(jiān)控中的發(fā)展前景將更為廣闊。

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