山东高速公路收费监视系统整体技术解决方案Word文档格式.docx
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收费系统一期工程中采用半自动收费方式,入口发卡、出口收费、人工识别车型、车辆监测线圈校核、闭路电视监视、计算机管理。
收费系统计算机结构分为五级:
收费总中心计算机系统、收费中心计算机系统、收费分中心计算机系统、收费站计算机系统和车道控制机系统,各级计算机系统之间通过TCP/IP协议实现网络数据传输。
一期工程的实施范围包括:
1个收费总中心、四个收费中心、19个收费分中心、62个收费站、411个收费车道。
1.3与其它工程商的界面
1.机房内设备与供电专业的界面划分在控制台附近的电源插座。
供电专业将线路引入机房,并负责提供和安装专用的配电盘;
从配电盘到电源插座由总承包商负责;
从收费监视系统设备到电源盒的电缆引接由收费监视系统供货商负责。
机房外设备与供电专业划分在设备附近的电源插座或电源接口。
供电专业将线路引入收费亭,并负责提供和安装专用的配电盘;
从配电盘到电源插座或电源接口由总承包商负责;
2.收费监视系统与车道设备的界面划分:
收费监视系统与车道设备的界面划分在字符叠加器,字符叠加器由收费监视系统提供,安装在车道控制机内或通过串口与车道控制机相连,车道的车道控制机为字符叠加器预留一ISA/PCI插槽或提供一串口。
字符叠加器和车道控制机的连接由收费监视系统供货商负责。
3.收费监视系统与通信系统的界面划分在通信系统提供的2M通信端口,由收费监视系统供货商提供连接到通信系统提供的2M通信端口的全部连接设备及其所需线缆。
4.外场摄像机到收费站的通信线缆、合建的收费管理机构之间网络连接所需通信线缆由总承包商负责,供货商需提供外场摄像机到收费站的视频和控制信号传输线缆、合建的收费管理机构之间网络连接所需传输线缆的技术要求,负责将已铺设的线缆连接到收费监视系统设备并完成相应的测试和调试。
5.外场摄像机的立柱、基础的安装、调试和测试等由供货商负责。
第二章
收费监视系统构成
山东省高速公路信息管理系统收费监视系统第一期建设1个收费控制总中心、4个收费控制中心、19个收费控制分中心(管理处)、67个基层收费站,共计437个收费车道。
收费监视系统主要用于对收费广场、收费亭、收费车道和收费站监视室的运行状况进行实时监视和录像,对有特殊车辆通过和发生意外事件的出口收费车道的监视图像进行自动抓拍。
根据在系统中所处的位置以及实现的功能划分,主要由外场设备、视频控制设备、抓拍设备、图像传输设备和图像处理软件五部分组成。
2.1外场设备
外场设备主要包括外场摄像机、摄像机防护罩、云台、支架、立柱、基础、视频复用光端机、尾纤及所需线缆等。
2.1.1外场摄像机
外场摄像机包括收费车道摄像机、收费亭摄像机、收费广场摄像机、收费站监视室摄像机及相应配备的摄像镜头、摄像机防护罩、云台、支架。
2.1.1.1收费车道摄像摄像机
收费车道摄像机由彩色CCD摄像机、自动光圈定焦镜头、室外全天候防护罩、室外支架组成,安装在收费车道岛面上。
当车道出现特殊车辆通过或发生意外事件报警时,视频矩阵自动切换该车道摄像机信号到主控多媒体计算机,进行相应特殊车辆通过或报警车道的抓拍图像。
车道摄像机离开岛面约2米,摄像头迎车辆行驶方向,能清晰观察到车道的交通状况。
考虑到车道摄像机应满足图像中车辆牌照号清晰、车型清晰等要求,选用480线高清晰度彩色摄像机以及带逆光补偿和视频驱动功能的自动光圈镜头,适应昼夜亮度变化,自动调节亮度,在高亮度及低亮度下均能得到清晰图像,可有效防止夜间由于车大灯的照射影响摄像质量而看不清行驶车辆的车牌号车型的现象发生。
配备室外全天候防护罩,能防尘、防雨、防雪、防雾、防腐蚀,并配有遮阳罩。
2.1.1.2收费亭摄像机
收费亭内摄像机由彩色CCD摄像机、自动光圈定焦镜头、铝合金室内防护罩、室内支架组成,安装在收费亭右侧上方,视角覆盖亭内收费员操作台和收费员,同时可以通过收费窗口看到收费车道内车辆的局部情况。
主要用于监视整个收费过程,适应昼夜亮度变化,自动调节亮度,在高亮度及低亮度下均能得到清晰图像。
2.1.1.3收费广场摄像机
收费广场摄像机可以监视整个收费广场的收费运行情况和交通状况,由彩色CCD摄像机、自动光圈10倍长焦距变焦镜头、室外全天候防护罩、室外全天候云台组成,安装在广场路肩的12米高的镀锌钢材立柱上。
广场摄像机可以水平355°
转角,垂直向上30°
、向下60°
转角,达到方圆可视半径≥2公里,适应昼夜亮度变化,自动调节亮度,在高亮度及低亮度下均能得到清晰图像。
主线收费站收费内、外广场各设1台广场摄像机,有收费辅站的在收费辅站外广场设1台广场摄像机。
2.1.1.4监视室摄像机
监视室摄像机由半球型彩色CCD摄像机、自动光圈定焦镜头、铝合金室内防护罩、室内支架组成,适应昼夜亮度变化,自动调节亮度,在高亮度及低亮度下均能得到清晰图像。
监视室摄像机安装在收费站监视室主控台、机柜的对面墙壁上,视角覆盖监视室内控制台、控制显示设备和管理员。
监视室图像不在收费站监视室显示,但可在收费分中心、收费中心、收费总中心任意调看。
2.1.2立柱、基础
摄像机立柱采用镀锌钢材结构,能有效地防止雨、雪及车道内污物的腐蚀,在强风下不会晃动。
车道摄像机立柱高约1.5米,保证车道摄像机离开岛面约1.5米,摄像头迎车辆行驶方向,能清晰观察到车道的交通状况。
广场摄像机立柱高约12米,保证其能进行较大的观察范围。
2.1.3线缆
线缆包括所有外场摄像机图像传输到收费站控制室的同轴视频线缆、控制室视频矩阵控制外场摄像机云台镜头的控制数据屏蔽线缆,如果摄像点到收费站控制室的距离超过800m,同轴电缆传输由于视频信号衰减太大,需要铺设光缆结合视频复用光端机来传输视频图像和相应控制数据。
2.1.4视频复用光端机
用单模光纤光缆代替同轴电缆进行模拟视频信号的传输,给监控系统增加了高质量、远距离传输的有利条件,其传输特性和多功能是同轴电缆线所无法比拟的。
光缆传输具有传输距离长、传输容量大、传输质量高、保密性能好等优点,但也存在施工难度大、器材成本高等缺点,为了达到系统设计达到优良性能指标,并且适当降低成本的目的,所以在收费站视频传输超过800m距离时使用光缆传输,作为同轴电缆传输的有效补充和增强。
视频光端机必须有发射端和接收端成对使用。
发射端由激光发射器和激光调制器组成,可以将多路模拟视频信号调制到一芯光纤中传输;
接收端由激光接受器和激光解调器组成,可以将光纤中传送信号解调成多路模拟视频信号。
在合建的收费站、收费分中心、收费中心、收费总中心之间,图像的传输没通过SDH光纤通信系统进行数字传输的,根据距离情况同样需要同轴电缆或光纤进行模拟信号传输,
2.2视频控制设备
视频控制设备是整个收费监视系统的核心控制部分,主要包括多媒体视频控制矩阵、矩阵译码器、四画面处理器、普通监视器、长延时录像机、控制台机柜屏幕墙以及控制数据线缆组成,分别安装在收费站监视室、收费分中心、中心、总中心控制室。
2.2.1多媒体视频控制矩阵
多媒体视频控制矩阵是视频控制设备的核心设备,而视频控制设备是整个收费监视系统的核心控制部分,所以可以理解视频控制矩阵是整个收费监视系统的核心设备。
视频控制矩阵分别安装在收费站、收费分中心、收费中心、收费总中心控制室,构成收费监视系统分级控制的主链路。
视频控制矩阵可以实现级连控制,即总中心矩阵的控制指令,中心矩阵除实现总中心对中心的控制动作外,并将总中心对分中心、收费站的控制指令解释并传送到分中心矩阵,依次类推,总中心对中心矩阵、分中心矩阵、收费站矩阵都可以进行自由控制,同理,中心对分中心、收费站也可实现级连控制。
在级连控制系统中,总中心、中心、分中心、收费站的控制权限依次降低。
外场设备在收费站监视室连接到收费站视频控制矩阵的输入部分,上传部分的传输设备在收费站及收费分中心、中心连接到视频控制矩阵的输出部分,而接收部分的传输设备在收费分中心、中心、总中心连接到视频控制矩阵的输入部分,视频控制设备中的其他设备,包括译码器、监视器、四画面处理器、长延时录像机均连接到视频矩阵的输出部分。
视频控制矩阵具有以下功能特点:
1.视频控制矩阵基于先进的模块化设计思路,适用于各种大中小规模系统,并便于未来系统的扩展;
2.视频控制矩阵内置可编程中文字符叠加装置,可实现日期、时间、摄像机编号等字符叠加,并可将任意汉字通过多媒体计算机传送至各监视器上。
3.具有万能切换、分组切换、自动切换功能,任意两路视频信号切换延迟时间小于100ms。
4.视频控制矩阵采用总线控制方式,无需中继器或分配器,可直接挂载128个解码器,布线简单有效。
5.可以进行全屏幕汉字编程,可根据屏幕上的汉字提示,编辑点切时间、点切上限、屏幕叠加字符位置、日期时间、主机密码等参数。
6.可实现多级管理、多级分控、全矩阵联动。
多达七级分控计算机或分控键盘,每一分控计算机或分控键盘均可独立对系统进行控制。
矩阵控制软件是视频控制矩阵的人机接口部分,专门配合天财多媒体监控系统使用,矩阵所有的功能都是由软件来实现操作的。
矩阵控制软件是基于Windows环境的图形化操作界面,将先进的多媒体技术利用在传统的监控系统中,不但大大简化了硬件设备和器材,而且使得处理和控制更加精确、可靠。
同时它具备Windows环境下应用软件的诸多功能,可以方便的完成预置编程、图像抓拍打印、实时监听等多媒体功能。
矩阵控制软件具有以下功能特点:
1.具有实用的管理及分级口令设置,多级电子密码实现安全管理,支持在线帮助及在线查询功能。
2.独创造字功能,汉字录入编辑方便高效、传送快捷,并可实现自创图形的发送及显示。
3.方便实用的真正多媒体界面设计,合理的功能化按键分区,图标会意化按键设计,操作简单直观,工作状态指示明确。
4.多媒体监视图像,画面质量可调,提高画面清晰度,抓拍图像以通用的BMP或JPG格式存储在硬盘上,方便进一步网络处理和打印。
5.操作简单但功能强大的菜单选项,可方便快捷地完成多种参数设置,独创系统自检功能,便于系统的快速维护。
6.独具一格的实时多媒体报警联动模块,保证布防后警情发生时主控计算机监视器画面的及时切换,具有强大的电子地图功能,
2.2.2矩阵译码器
矩阵译码器是监控视频控制矩阵的配套产品,将视频控制矩阵发来的控制数据指令翻译成云台镜头可以理解的电平信号,安装在收费站广场摄像机立柱上,用于控制广场摄像机云台、变焦镜头、防护罩雨刷、现场灯光等。
矩阵译码器采用先进的总线式控制信号传输方法,具有众多控制功能,支持多种摄像机、镜头、云台控制方式。
不仅接线简单、功能齐全、兼容性强,更具有现场脱机自测和现场编址的独特能力。
2.2.3四画面处理器
在收费站要对其管辖范围内所有收费车道和收费亭进行24小时实时监视,在收费分中心、收费中心、收费总中心要同时实时监视多路下属机构上传实时监视图像,采用四画面处理器分割显示,可大幅度减少监视器的使用数量,有效降低系统显示部分成本。
收费站的四画面处理器直接连接从收费车道、收费亭通过同轴视频电缆或光纤传输过来的视频图像,将环接的视频信号连接到视频控制矩阵的输入部分。
而在收费分中心、收费中心、收费总中心,四画面处理器连接到视频控制矩阵的输出部分,通过矩阵切换达到显示任意地点图像。
2.2.4监视器
监视器作为显示设备,分别安装在收费站监视室、分中心、中心、总中心控制室。
一部分作为主监视器,用在抓拍系统中结合长延时录像机使用,一旦特殊车辆通过或发生紧急情况进行抓拍同时实时监视并进行录像;
一部分配合四画面处理器和长延时录象机,在收费站显示收费车道、收费亭摄像机图像,同时进行24小时实时监视和录象。
在分中心、中心、总中心显示从下级上传来的图像;
还有一部分在收费站使用,直接一对一显示广场摄像机图像。
在收费站,主监视器使用21”规格,普通监视器使用21”规格;
在收费分中心和收费中心,主监视器使用21”规格,普通显示器使用21”规格;
在收费总中心,主监视器和普通显示器都使用21”规格;
在山东省高速公路收费监视系统中,视频控制设备按控制级别分为收费总中心控制设备、收费中心控制设备、收费分中心控制设备、收费站控制设备四级控制部分,各控制设备即相对独立,又在系统统一权限配置的安排下紧密联系,分级控制。
收费总中心、收费中心、收费分中心、收费站都可选择察看其管辖范围内任一收费广场、收费亭、收费车道和收费站监视室的实时监控图像,都可以对云台镜头进行控制,控制的优先级由高到低依次为收费总中心、收费中心、收费分中心、收费站,并且实时监视图像切换时间小于2秒。
因此整套视频控制部分可形成逐级控制网络,负责实时监视辖属收费站的运行状况和进行录像。
以收费总中心为例说明系统控制过程:
收费监视总中心视频控制设备包括多媒体视频控制矩阵、具有全省收费站电子地图的控制软件、四画面分割器、长时间录像机。
利用主控计算机指令总中心多媒体视频矩阵发出控制信号依靠传输设备及线路依次通过中心矩阵→分中心矩阵→收费站矩阵,视频信号依次通过收费站矩阵→分中心矩阵→中心矩阵→总中心矩阵,通过四画面分割器实时显示收费中心上传图像,通过主监视器显示自主选择察看全省任一收费广场、收费亭、收费车道、收费站监视室的实时监视摄像机的图像并对关注图像进行录像,同时可以控制全省任一收费广场摄像机的全方位云台镜头,并具有系统中最高的切换察看及动作控制权限。
2.3抓拍设备
收费站抓拍设备是收费站用于出现特殊车辆(无卡、坏卡车、车型不符、免费车等)通过站口时,以及当收费站发生特殊情况,如有车辆恶意闯关、人员发生纠纷、出现交通事故等时进行数字化自动/人工抓拍,并可以查询、保存、打印、处理抓拍图片信息的有关设备和器材。
主要分为软件和硬件两大部分。
抓拍软件是收费站多媒体矩阵控制软件的一个独立外接模块,当它与矩阵控制软件集成后,就可以采集多媒体矩阵主机输出的监视图像,进行及时的抓拍。
抓拍软件还提供按照时间、人员等多种条件进行查询的功能,对抓拍的图像文件可以进行查询、保存、打印等处理,但并不影响多媒体视频矩阵的正常监视工作。
硬件部分包括收费亭控制计算机、光盘刻录机、收费站监视室站抓拍设备,以及收费车道触发感应系统等。
系统抓拍的图像储存在计算机的硬盘内,定期由光盘刻录机进行光盘刻录。
当发生特殊情况时,收费站监视室站抓拍设备可以进行人工操作的站抓拍。
抓拍系统启动操作需要收费车道触发感应系统的信号触发,同时也可人工介入操作。
2.4图像传输设备
图像传输设备包括两部分传输设备,分别安装在收费站监视室、收费分中心控制室、收费中心控制室和收费总中心控制室:
一部分用于合建的收费站、收费分中心、收费中心、收费总中心之间,根据距离远近,使用同轴电缆或光纤进行模拟信号传输;
另一部分通过高速公路SDH光纤同步数字传输通信系统提供的2M标准E1信道,使用图像编解码器进行数字视频信号的传输。
2.4.1视频复用光端机
光缆传输具有传输距离长、传输容量大、传输质量高、保密性能好等优点,但也存在施工难度大、器材成本高等缺点,为了达到系统设计达到优良性能指标,并且适当降低成本的目的,所以在合建的收费站、收费分中心、收费中心、收费总中心之间,视频传输超过800m距离时使用光缆传输,作为同轴电缆传输的有效补充和增强。
2.4.2图像编解码器
图像编解码器包括图像编码器和图像解码器两种设备,分别安装在收费站监视室、收费分中心控制室、收费中心控制室和收费总中心控制室,使用高速公路SDH光纤同步数字传输通信系统提供的2M标准E1信道,负责收费站与收费分中心、分中心与中心、中心与总中心之间的高质量的实时图像图像和视频矩阵控制数据远程传输。
2.4.2.1图像编码器
图像编码器是在2M标准E1信道(G.703接口)上实现高质量的实时图像及声音传输的专用设备。
图像编解码采用国际上流行动态图像视频压缩MPEG-I标准,保证在E1信道上提供最优秀的图像质量。
图像编码器采用工业级标准的191U机箱,设有防死机,故障自动修复等容错功能,具有很高的可靠性。
可直接与数字光端机、数字微波及无线扩频设备互连。
另外还有透明RS232∕RS485数据通道,用于传输视频矩阵控制数据。
E1信道视音频编码发送器接口包括:
1.一个复合视频输入75ΩBNC接口,PAL∕NTSC制式自适应。
2.一个音频输入300ΩLINE立体声RCA接口。
3.三个RS-232透明数据口DB9接口。
4.一个RS-485透明数据口AB(占用一个串口)接口。
5.一个G.703E1主通信口标准75ΩBNC接口。
6.一个220V供电接口
2.4.2.2图像解码器
图像解码器是在2M标准E1信道(G.703接口)上实现高质量的实时图像及声音传输的专用设备。
E1信道视音频解码接收器接口包括:
1.一个复合视频输出接口75ΩBNC接口。
2.一个音频输出口300ΩLINE立体声RCA接口。
5.一个G.703主通信口75ΩBNC接口。
6.一个AC220V供电接口。
图像编码器和图像解码器必须成对使用,除可单向有收费站向分中心、中心、总中心实时传输音∕视频图像外,还可以利用透明数据信道,传输控制数据,实现收费监视系统四级控制体系中视频矩阵控制指令的双向传输,实现任意切换调看图像和远程云台∕镜头的控制。
2.5图像处理软件部分
系统软件:
主控计算机采用当今流行的VB、VC、PB等流行的软件开发出的软件控制,人机操作界面为WINDOWS图形界面。
主控计算机负责计算机与计算机之间、计算机与其它设备的通信,并监视监控中心的通过快速以太网连接起来的整个计算机系统的工作状况。
软件模块包括:
通信控制模块:
与主计算机通信,并通过主计算机实现电子地图功能、CCTV控制系统以及各收费站监控系统设备的通信。
显示模块:
将所有设备的信息和运行状况、报警与故障等,在屏幕上和相应外设上实时显示出来。
事件记录模块:
对设备的任何操作、系统所发生的任何故障和变化、对事故的处理等都被记录和存贮。
数据存储:
对所有系统和设备的信息可根据需要进行存贮。
事件报表生成:
可打印各种交通状况、收费信息、设备工作状况的报表及分析图。
自检模块:
周期性地或按监控中心的指令,检查自身及其所控制设备的运行状态。
第三章
系统功能
天大天财公司对山东省高速公路收费监视系统提供多媒体视频矩阵控制和远程图像传输编解码解决方案,可以实现以下功能:
1.天财监控系统满足山东省信息管理系统所提出的收费站、收费分中心、收费中心、收费总中心四级管理体制的要求,即建立收费总中心、收费中心、收费分中心、收费站等可以实现逐级控制、有机统一的管理体系,
2.在四级管理体制中,系统满足表述中所规定的下级上传上级所规定的视频通道数,各收费总中心、收费中心、收费分中心所应收到的视频通道数详见(附录一)。
3.收费站、收费分中心、收费中心、收费总中心可选择查看其管辖范围内的任意一收费广场、收费亭、收费车道和收费站监视室的适时监视图像,且满足适时监视图像切换时间小于2秒的功能要求,天财监控系统并可对任意动点进行控制。
4.系统设置对收费监视图像进行选择、切换查看的优先级时,由高到低为收费总中心、收费中心、收费分中心、收费站等。
5.收费分中心和收费站可对云台进行控制,其控制的优先级由高到低依次为收费分中心、收费站。
6.收费广场、收费车道和收费亭的视频信号通过同轴电缆或光缆传输到收费站监视室。
7.天财监控系统抓拍系统需对有特殊车辆通过或发生特殊情况各出口收费车道的监视图像时可以进行数字化抓拍;
在满足抓拍功能要求的前提下,可采用车道抓拍或站抓拍方式,且具有预抓拍功能。
8.抓拍图像存储于个收费站服务器中,其上级各中心查询抓拍图像的响应时间本地不大于2秒,异地不大于5秒。
9.收费分中心、收费中心收费监控系统虚伪山东省高速公路收费监视系统二、三、四期工程在相应视频切换设备预留输入、输出端口。
收费监视系统切换设备还需按四期工程预留20%的输入、输出冗余端口。
3.1收费站闭路电视监视系统
针对山东省高速公路收费站闭路电视监视系统的具体要求,考虑到山东省高速公路信息管理系统的管理结构,天大天财公司提供模拟方式的一整套解决方案。
该方案具有以下主要功能。
1.收费站闭路电视监视系统作为整个收费监视系统的最基本组成元素,同时满足向各个收费分中心、收费中心和收费总中心传送视频图像信号、控制信号、抓拍信息等数据
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