内蒙古呼和浩特至包头全路段监控系统改造

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1、内蒙古呼和浩特至包头全路段监控系统改造［摘要］全程？0控系统图像传输质量和安全性，路段设备取电的绿色节能方面，对高速公路运维管理、安全督导起着至关重要的作用。本文从图像采集、编码、传输、查看、回放、存储等几方面介绍了高速公路全程监控改造工程设计内容•实现了图像高质量传输、造价经济合理、图像传输安全可靠、促进交通安全督导等目的。［关键词］编码器；摄像机；通信环网；风光互补呼和浩特至包头段高速公路（以下简称“呼包高速”）是国高网京藏高速公路（G6）以及京新高速公路在内蒙古境内的其中一段，也是内蒙古自治区“8988”公路网规划中的重要组成部分，呼包高速改扩建工程途径呼和浩特市和

2、包头市，路线全长2仃396公里。呼包高速监控系统改造，设计为全路段实时监控模式，平均每隔700米设置一处路侧立杆式监控摄像机，将原有模拟图像摄像机全部更换为数字传输、存储模式，要求对每个摄像机进行IP地址分配、本地存储、全网段划权限模式实时查看、回放等。」、初期方案比选（一）改造前模拟摄像机在改造前模拟监控时期，前端摄像机的输出接口是BNC,单一的接口使组网受到极大限制，无法实现对每个摄像机进行IP地址分配、全网段实时查看、回放的要求，且用金属等线缆作为模拟图像传输介质，其造价高、图像质量无法保证，因此不符合本次监控改造需求。（二）网络IP摄像机本次改造初期，探讨过前端使

3、用网络IP摄像机，其输出接口为Rj45。该产品虽然能满足对每个摄像机进行IP地址分配、全网段实时查看、回放的要求，但没有本地临时存储功能，对临时发生的网络中断，图像无法实时传输到监控存储服务器中，易造成图像丢失，对高速公路运行的事故处理、查看等带来极大不便，因此不符合本次监控改造需求。（三）前端模拟摄像机加视频编码器组合前端摄像机将采集到的图像通过短距离视频电缆（不超过15米），将模拟信号传输到前端视频编码器中，编码器接收到模拟信号后，将其转换为数字信号，通过对编码器进行IP地址设置，实现在全网域范围内的自由传输，同时前端视频编码器具有本地临时存储功能，根据需求可以设置不

4、低于7天的本地存储时间，极大的满足了高速公路运营管理要求,因此该方案符合本次监控改造需求。二、传输技术介绍（一）EPON光网络接入光纤接入从技术上可分为两大阵营：有源光网络(AON,ActiveOpticalNetwork)和无源光网络(PON,PassiveOpticalNework)o1983年，BT实验室首先发明了PON技术；PON是一种纯介质网络，由于消除了局端与用户端之间的有源设备，它能避免外部设备的电磁干扰和雷电影响，减少线路和外部设备的故障率，提高系统可靠性还能节省运维成本，是运维部门期盼已久的技术。PON的业务透明性较好，理论上可承载任何制式和速率的信号。

5、目前基于PON的实用技术主要有APON/BPON、GPON、EPON/GEPON等几种。在各种PON技术之争的过程中，EPON脱颖而出，率先进入大规模商用阶段，这得益于EPON融合了多种最佳技术和网络结构。把EPON技术引入到前端摄像机和编码器中，利用EPON技术可以衍生出星型或总线型等诸多千变万化的组网，如下所示：EPON星型组网图EPON系统的优势：1.TCO成本低，维护简单，容易扩展，易于升级。EPON结构在传输途中不需电源，没有电子部件，因此容易铺设，基本不用维护，长期运营成本和管理成本低；2.EPON系统对局端资源占用很少，多个终端设备接入时只需占用一个局端设备

6、端口：3.能提供高带宽。EPON目前可以提供上下行对称的1Gbps的带宽，并且随着以太技术的发展可以平滑升级到106bps；4•提供高安全性的前端接入。在常见的以太网中，对物理层和数据链路层安全性考虑甚少。以太网自身没有认证或安全机制，理论上一个以太网端口可以接入任何一台终端设备。而EPON则不然，不是所有的终端设备都能随意的接入到EPON网络，需要对终端设备的身份进行认证，只有合法的终端设备才能接入到EPON网络中去。即使是经过合法认证接入后的设备，其通信过程启用了128位的AES加密或者48位的三重搅动加密，形成端到端的加密通道，而且各个终端设备的密钥都不同，每10秒

7、更新一次，其时间周期远远小于密钥破译所需时间，具有很高的安全性。EPON的适用场景在高速公路中的高安全性接入在高速公路监控的部署中，由于其安全性因素，都要求IP不到路面，采用EPON方式接入是最合适的。在高速公路的设计模型中，EPON的总线型和扇形覆盖都比较常见。总线型覆盖主要应用在高速公路中的道路监控，而扇形覆盖则主要适用于一个园区的监控。在高速公路中的高可靠性接入在高速公路的应用场景下，业界通用的方案是选用光端机，采取手拉手的组网方案，此方案需要对光端机供电，而高速公路上供电稳定性无法保障，如果出现一台光端机设备掉电，则会