城市道路交通视频监控系统架构和性能的研究
2014-07-21戴俊乔
戴俊乔
摘 要：在城市道路中，应用交通视频监控系统可以疏导车流、人流，改善交通状况。主要介绍了城市道路交通视频监控系统的功能架构、物理架构和网络结构，并论述了系统的总体性能，为该系统的应用提供一些参考建议。
关键词：城市道路；交通视频；系统架构；系统性能
中图分类号：TP277 文献标识码：A 文章编号：2095-6835（2014）06-0139-02
近年来，城市交通的飞速发展，车辆数目也在不断上升，因此，不可避免地出现了城市交通拥堵，机动车事故、违章、逃逸等问题，这种情况严重影响了城市居民的生产和生活活动。城市道路交通视频监控系统的广泛应用，提高了城市的管理水平，为建立智能交通打下了坚实的基础。该系统的应用对合理疏导车流、人流，改善交通状况，避免交通事故的发生具有重要作用，下面就该系统的架构和主要性能展开研究。
1 系统功能架构
交通视频监控系统的功能构架如图1所示。
由图1可知，该系统功能架构包括三方面。
1.1 前端子系统
前段子系统包括道路交通视频监控子系统、隧道交通视频监控子系统和高点交通视频监控子系统，其主要功能是获取与回传视频。采用高清视频监控摄像设备获取视频，以国内外通用的编码格式将视频数字化后回传给后台系统。
1.2 通讯子系统
通讯子系统采用光纤专用网络进行视频通讯。
1.3 后台子系统
后台子系统主要包括视频监控、视频回放、报警联动、远程调度与控制、视频内容分发、用户管理、系统管理、统计查询、设备管理等。
路面交通视频监控系统是由布设在道路沿线的前端设备对各段路面交通状况进行实时监控，将交通视频信息通过光纤专网传回后台中心管理系统进行综合管理。同时，交通指挥人员通过GIS平台对前端交通视频监控设备进行控制。
下穿隧道交通视频监控系统是由布设在下穿隧道的前端设备对隧道交通状况进行实时监控，将交通视频信息通过光纤专网传回后台中心管理系统进行综合管理。同时，交通指挥人员通过GIS平台对前端交通视频监控设备进行控制。
高点交通视频监视系统是指在高点架设带云台的高清视频监控摄像机，通过高清视频监控摄像机对一定范围内的交通状况进行实时监控，将交通视频信息通过光纤专网传回后台中心管理系统进行综合管理。
系统内部接口有两个：①外场交通视频监控设备的控制机和交通视频监控系统服务器的接口。外场交通视频监控设备的控制机和交通视频监控系统服务器之间的通讯遵循该种设备支持的通讯协议，建立一对多的连接。②交通视频监控系统服务器和中心管理系统的接口。后台系统利用一套交通视频监控软件集成所有外场设备，中心管理系统和交通视频监控系统的集成将一一对应，通过规定的通讯协议，实现中心管理系统和交通视频监控系统的集成。
2 系统物理架构
交通视频监控系统拓扑结构如图2所示。
视频监控后台系统作为平台系统设备层面上的管理中心，负责监控前端设备，各级监控中心设备的注册、请求等。
系统具体由管理服务器和录像服务器两部分组成。管理服务器主要负责响应客户端和设备提交的系统请求服务，并进行视频分发和存储的调度管理，同时完成设备管理、用户管理、业务管理、日志管理等事务性处理功能。当用户发出控制指令，调阅某路图像或对某路图像进行控制的时候，该指令被管理服务器接受并加以处理。管理服务器通过数据库对发出该指令的用户进行对比，确认该用户是否具有相应权限。确认后，管理服务器将指令转发给相应的录像服务器，录像服务器直接通过网络将指令传送到用户的客户端。
系统也提供SDK软件开发包，供外部系统使用。
前端高清摄像机将采集到的视频图像信号，通过光纤传输网络传递至中心，传输过程中保证每路图像每秒传输25帧。外场前端设备拓扑图如图3所示。
3 系统网络结构
交通视频监控系统的网络结构包括通过光纤专线网络接入的前端子系统和后台系统两部分。前端子系统数据通过防火墙、交换机与后台服务器进行交互。前端设备根据安装要求通过光纤专线与后台系统进行通信。
通信交换机作为通信网络的一部分，主要负责汇聚接入的光纤专线。交通视频监控系统的网络通信分为三大部分，即后台与前端设备的通信网络，后台系统的网络，视频监控系统和外部系统之间的数据交换网络。后台和前端设备之间的通信网络主要由运营商提供，通过光纤专线方式组建专用物理网络，使前端摄像机等设备可以与后台系统之间进行数据交换。后台系统主要由防火墙和交换机组成，保证后台系统服务器、存储、终端之间的通信。本系统的网络拓扑结构如图4所示。
3.1 网络结构
系统网络由外场子系统和视频监控系统网络两部分组成。视频监控系统网络通过电信网对外场的视频监控前端设备进行视频服务管理，通过与智能交通网的连接满足交管控制中心、交管分局交通管理人员和其他使用者对交通道路各路段交通视频监控系统进行视频监控的要求。通过与其他市政单位的网络连接满足水务局和其他使用者对下穿隧道或其他特定道路环境的交通视频监控系统进行视频监控的要求。视频监控系统网络通过防火墙与外部网络包括公网和智能交通网建立连接，保证系统的安全运行。视频监控系统网络采用双冗余结构，保证系统运行的可靠性。
3.2 主要服务器部署
交通视频监控系统主要包括两类服务器，即视频监控管理服务器和视频监控录像服务器。视频监控管理服务器要求采用冗余热备的设计方式，视频监控录像服务器的配置应根据接入的视频路数来设置。从前端设备到用户终端，系统所传输的交通信息大致可分为控制命令和视频流这两种类型。
4 系统总体性能
视频监控系统在整个智能交通系统中的突出作用体现在交通监控和交通调控两方面，因此，为了保证视频监控系统的稳定运行和采集信息的实时、可靠，视频监控系统的总体性能必须达到相应的技术要求。
4.1 交通视频监控系统
视频的硬盘阵列配置预先配置为RAID5级，并支持其他RAID级别。硬盘阵列还需要支持热故障的驱动器或热备用交换，视频的硬盘阵列也要支持双冗余电源的配置。实时视频图像的播放必须达到每秒25帧，实时视频图像的延迟不少于300 ms。视频的硬盘录像，应该可以供全部视频影像保存15 d，交通视频信息传输延迟不得超过2 s。
4.2 交通整体调控
对用户从系统的管理工作站上发出，或来自基于GIS集成信息平台的控制命令，要求从系统接收到命令起，到命令从管理系统发到子系统为止，所用的时间不超过1 s；要求设备状态信息从管理系统到子系统收到后在管理工作站上显示不超过3 s；管理系统的失效备援功能，要求从检测到管理系统中心服务器上的硬件或软件失效开始，到系统的所有功能在备用服务器上完全恢复为止，所用的时间不超过5 min。
5 结束语
总之，城市道路交通视频监控系统可对机动车辆进行全天候监控，改善了交通状况，实现实时布控，也为查处和侦破肇事逃逸、盗抢机动车等案件提供了依据。该系统作为城市智能交通系统的一个功能子系统，在城市的综合管理系统中发挥着重要的作用。因此，城市道路交通视频监控系统的应用前景将十分广阔。
参考文献
[1]李宝才.城市道路交通视频监控系统解决方案[J].科学之友，2012（09）.
[2]肖真桢.城市道路交通视频监控系统设计与研究[J].建筑知识：学术刊，2013（B05）.
〔编辑：刘晓芳〕endprint
摘 要：在城市道路中，应用交通视频监控系统可以疏导车流、人流，改善交通状况。主要介绍了城市道路交通视频监控系统的功能架构、物理架构和网络结构，并论述了系统的总体性能，为该系统的应用提供一些参考建议。
关键词：城市道路；交通视频；系统架构；系统性能
中图分类号：TP277 文献标识码：A 文章编号：2095-6835（2014）06-0139-02
近年来，城市交通的飞速发展，车辆数目也在不断上升，因此，不可避免地出现了城市交通拥堵，机动车事故、违章、逃逸等问题，这种情况严重影响了城市居民的生产和生活活动。城市道路交通视频监控系统的广泛应用，提高了城市的管理水平，为建立智能交通打下了坚实的基础。该系统的应用对合理疏导车流、人流，改善交通状况，避免交通事故的发生具有重要作用，下面就该系统的架构和主要性能展开研究。
1 系统功能架构
交通视频监控系统的功能构架如图1所示。
由图1可知，该系统功能架构包括三方面。
1.1 前端子系统
前段子系统包括道路交通视频监控子系统、隧道交通视频监控子系统和高点交通视频监控子系统，其主要功能是获取与回传视频。采用高清视频监控摄像设备获取视频，以国内外通用的编码格式将视频数字化后回传给后台系统。
1.2 通讯子系统
通讯子系统采用光纤专用网络进行视频通讯。
1.3 后台子系统
后台子系统主要包括视频监控、视频回放、报警联动、远程调度与控制、视频内容分发、用户管理、系统管理、统计查询、设备管理等。
路面交通视频监控系统是由布设在道路沿线的前端设备对各段路面交通状况进行实时监控，将交通视频信息通过光纤专网传回后台中心管理系统进行综合管理。同时，交通指挥人员通过GIS平台对前端交通视频监控设备进行控制。
下穿隧道交通视频监控系统是由布设在下穿隧道的前端设备对隧道交通状况进行实时监控，将交通视频信息通过光纤专网传回后台中心管理系统进行综合管理。同时，交通指挥人员通过GIS平台对前端交通视频监控设备进行控制。
高点交通视频监视系统是指在高点架设带云台的高清视频监控摄像机，通过高清视频监控摄像机对一定范围内的交通状况进行实时监控，将交通视频信息通过光纤专网传回后台中心管理系统进行综合管理。
系统内部接口有两个：①外场交通视频监控设备的控制机和交通视频监控系统服务器的接口。外场交通视频监控设备的控制机和交通视频监控系统服务器之间的通讯遵循该种设备支持的通讯协议，建立一对多的连接。②交通视频监控系统服务器和中心管理系统的接口。后台系统利用一套交通视频监控软件集成所有外场设备，中心管理系统和交通视频监控系统的集成将一一对应，通过规定的通讯协议，实现中心管理系统和交通视频监控系统的集成。
2 系统物理架构
交通视频监控系统拓扑结构如图2所示。
视频监控后台系统作为平台系统设备层面上的管理中心，负责监控前端设备，各级监控中心设备的注册、请求等。
系统具体由管理服务器和录像服务器两部分组成。管理服务器主要负责响应客户端和设备提交的系统请求服务，并进行视频分发和存储的调度管理，同时完成设备管理、用户管理、业务管理、日志管理等事务性处理功能。当用户发出控制指令，调阅某路图像或对某路图像进行控制的时候，该指令被管理服务器接受并加以处理。管理服务器通过数据库对发出该指令的用户进行对比，确认该用户是否具有相应权限。确认后，管理服务器将指令转发给相应的录像服务器，录像服务器直接通过网络将指令传送到用户的客户端。
系统也提供SDK软件开发包，供外部系统使用。
前端高清摄像机将采集到的视频图像信号，通过光纤传输网络传递至中心，传输过程中保证每路图像每秒传输25帧。外场前端设备拓扑图如图3所示。
3 系统网络结构
交通视频监控系统的网络结构包括通过光纤专线网络接入的前端子系统和后台系统两部分。前端子系统数据通过防火墙、交换机与后台服务器进行交互。前端设备根据安装要求通过光纤专线与后台系统进行通信。
通信交换机作为通信网络的一部分，主要负责汇聚接入的光纤专线。交通视频监控系统的网络通信分为三大部分，即后台与前端设备的通信网络，后台系统的网络，视频监控系统和外部系统之间的数据交换网络。后台和前端设备之间的通信网络主要由运营商提供，通过光纤专线方式组建专用物理网络，使前端摄像机等设备可以与后台系统之间进行数据交换。后台系统主要由防火墙和交换机组成，保证后台系统服务器、存储、终端之间的通信。本系统的网络拓扑结构如图4所示。
3.1 网络结构
系统网络由外场子系统和视频监控系统网络两部分组成。视频监控系统网络通过电信网对外场的视频监控前端设备进行视频服务管理，通过与智能交通网的连接满足交管控制中心、交管分局交通管理人员和其他使用者对交通道路各路段交通视频监控系统进行视频监控的要求。通过与其他市政单位的网络连接满足水务局和其他使用者对下穿隧道或其他特定道路环境的交通视频监控系统进行视频监控的要求。视频监控系统网络通过防火墙与外部网络包括公网和智能交通网建立连接，保证系统的安全运行。视频监控系统网络采用双冗余结构，保证系统运行的可靠性。
3.2 主要服务器部署
交通视频监控系统主要包括两类服务器，即视频监控管理服务器和视频监控录像服务器。视频监控管理服务器要求采用冗余热备的设计方式，视频监控录像服务器的配置应根据接入的视频路数来设置。从前端设备到用户终端，系统所传输的交通信息大致可分为控制命令和视频流这两种类型。
4 系统总体性能
视频监控系统在整个智能交通系统中的突出作用体现在交通监控和交通调控两方面，因此，为了保证视频监控系统的稳定运行和采集信息的实时、可靠，视频监控系统的总体性能必须达到相应的技术要求。
4.1 交通视频监控系统
视频的硬盘阵列配置预先配置为RAID5级，并支持其他RAID级别。硬盘阵列还需要支持热故障的驱动器或热备用交换，视频的硬盘阵列也要支持双冗余电源的配置。实时视频图像的播放必须达到每秒25帧，实时视频图像的延迟不少于300 ms。视频的硬盘录像，应该可以供全部视频影像保存15 d，交通视频信息传输延迟不得超过2 s。
4.2 交通整体调控
对用户从系统的管理工作站上发出，或来自基于GIS集成信息平台的控制命令，要求从系统接收到命令起，到命令从管理系统发到子系统为止，所用的时间不超过1 s；要求设备状态信息从管理系统到子系统收到后在管理工作站上显示不超过3 s；管理系统的失效备援功能，要求从检测到管理系统中心服务器上的硬件或软件失效开始，到系统的所有功能在备用服务器上完全恢复为止，所用的时间不超过5 min。
5 结束语
总之，城市道路交通视频监控系统可对机动车辆进行全天候监控，改善了交通状况，实现实时布控，也为查处和侦破肇事逃逸、盗抢机动车等案件提供了依据。该系统作为城市智能交通系统的一个功能子系统，在城市的综合管理系统中发挥着重要的作用。因此，城市道路交通视频监控系统的应用前景将十分广阔。
参考文献
[1]李宝才.城市道路交通视频监控系统解决方案[J].科学之友，2012（09）.
[2]肖真桢.城市道路交通视频监控系统设计与研究[J].建筑知识：学术刊，2013（B05）.
〔编辑：刘晓芳〕endprint
摘 要：在城市道路中，应用交通视频监控系统可以疏导车流、人流，改善交通状况。主要介绍了城市道路交通视频监控系统的功能架构、物理架构和网络结构，并论述了系统的总体性能，为该系统的应用提供一些参考建议。
关键词：城市道路；交通视频；系统架构；系统性能
中图分类号：TP277 文献标识码：A 文章编号：2095-6835（2014）06-0139-02
近年来，城市交通的飞速发展，车辆数目也在不断上升，因此，不可避免地出现了城市交通拥堵，机动车事故、违章、逃逸等问题，这种情况严重影响了城市居民的生产和生活活动。城市道路交通视频监控系统的广泛应用，提高了城市的管理水平，为建立智能交通打下了坚实的基础。该系统的应用对合理疏导车流、人流，改善交通状况，避免交通事故的发生具有重要作用，下面就该系统的架构和主要性能展开研究。
1 系统功能架构
交通视频监控系统的功能构架如图1所示。
由图1可知，该系统功能架构包括三方面。
1.1 前端子系统
前段子系统包括道路交通视频监控子系统、隧道交通视频监控子系统和高点交通视频监控子系统，其主要功能是获取与回传视频。采用高清视频监控摄像设备获取视频，以国内外通用的编码格式将视频数字化后回传给后台系统。
1.2 通讯子系统
通讯子系统采用光纤专用网络进行视频通讯。
1.3 后台子系统
后台子系统主要包括视频监控、视频回放、报警联动、远程调度与控制、视频内容分发、用户管理、系统管理、统计查询、设备管理等。
路面交通视频监控系统是由布设在道路沿线的前端设备对各段路面交通状况进行实时监控，将交通视频信息通过光纤专网传回后台中心管理系统进行综合管理。同时，交通指挥人员通过GIS平台对前端交通视频监控设备进行控制。
下穿隧道交通视频监控系统是由布设在下穿隧道的前端设备对隧道交通状况进行实时监控，将交通视频信息通过光纤专网传回后台中心管理系统进行综合管理。同时，交通指挥人员通过GIS平台对前端交通视频监控设备进行控制。
高点交通视频监视系统是指在高点架设带云台的高清视频监控摄像机，通过高清视频监控摄像机对一定范围内的交通状况进行实时监控，将交通视频信息通过光纤专网传回后台中心管理系统进行综合管理。
系统内部接口有两个：①外场交通视频监控设备的控制机和交通视频监控系统服务器的接口。外场交通视频监控设备的控制机和交通视频监控系统服务器之间的通讯遵循该种设备支持的通讯协议，建立一对多的连接。②交通视频监控系统服务器和中心管理系统的接口。后台系统利用一套交通视频监控软件集成所有外场设备，中心管理系统和交通视频监控系统的集成将一一对应，通过规定的通讯协议，实现中心管理系统和交通视频监控系统的集成。
2 系统物理架构
交通视频监控系统拓扑结构如图2所示。
视频监控后台系统作为平台系统设备层面上的管理中心，负责监控前端设备，各级监控中心设备的注册、请求等。
系统具体由管理服务器和录像服务器两部分组成。管理服务器主要负责响应客户端和设备提交的系统请求服务，并进行视频分发和存储的调度管理，同时完成设备管理、用户管理、业务管理、日志管理等事务性处理功能。当用户发出控制指令，调阅某路图像或对某路图像进行控制的时候，该指令被管理服务器接受并加以处理。管理服务器通过数据库对发出该指令的用户进行对比，确认该用户是否具有相应权限。确认后，管理服务器将指令转发给相应的录像服务器，录像服务器直接通过网络将指令传送到用户的客户端。
系统也提供SDK软件开发包，供外部系统使用。
前端高清摄像机将采集到的视频图像信号，通过光纤传输网络传递至中心，传输过程中保证每路图像每秒传输25帧。外场前端设备拓扑图如图3所示。
3 系统网络结构
交通视频监控系统的网络结构包括通过光纤专线网络接入的前端子系统和后台系统两部分。前端子系统数据通过防火墙、交换机与后台服务器进行交互。前端设备根据安装要求通过光纤专线与后台系统进行通信。
通信交换机作为通信网络的一部分，主要负责汇聚接入的光纤专线。交通视频监控系统的网络通信分为三大部分，即后台与前端设备的通信网络，后台系统的网络，视频监控系统和外部系统之间的数据交换网络。后台和前端设备之间的通信网络主要由运营商提供，通过光纤专线方式组建专用物理网络，使前端摄像机等设备可以与后台系统之间进行数据交换。后台系统主要由防火墙和交换机组成，保证后台系统服务器、存储、终端之间的通信。本系统的网络拓扑结构如图4所示。
3.1 网络结构
系统网络由外场子系统和视频监控系统网络两部分组成。视频监控系统网络通过电信网对外场的视频监控前端设备进行视频服务管理，通过与智能交通网的连接满足交管控制中心、交管分局交通管理人员和其他使用者对交通道路各路段交通视频监控系统进行视频监控的要求。通过与其他市政单位的网络连接满足水务局和其他使用者对下穿隧道或其他特定道路环境的交通视频监控系统进行视频监控的要求。视频监控系统网络通过防火墙与外部网络包括公网和智能交通网建立连接，保证系统的安全运行。视频监控系统网络采用双冗余结构，保证系统运行的可靠性。
3.2 主要服务器部署
交通视频监控系统主要包括两类服务器，即视频监控管理服务器和视频监控录像服务器。视频监控管理服务器要求采用冗余热备的设计方式，视频监控录像服务器的配置应根据接入的视频路数来设置。从前端设备到用户终端，系统所传输的交通信息大致可分为控制命令和视频流这两种类型。
4 系统总体性能
视频监控系统在整个智能交通系统中的突出作用体现在交通监控和交通调控两方面，因此，为了保证视频监控系统的稳定运行和采集信息的实时、可靠，视频监控系统的总体性能必须达到相应的技术要求。
4.1 交通视频监控系统
视频的硬盘阵列配置预先配置为RAID5级，并支持其他RAID级别。硬盘阵列还需要支持热故障的驱动器或热备用交换，视频的硬盘阵列也要支持双冗余电源的配置。实时视频图像的播放必须达到每秒25帧，实时视频图像的延迟不少于300 ms。视频的硬盘录像，应该可以供全部视频影像保存15 d，交通视频信息传输延迟不得超过2 s。
4.2 交通整体调控
对用户从系统的管理工作站上发出，或来自基于GIS集成信息平台的控制命令，要求从系统接收到命令起，到命令从管理系统发到子系统为止，所用的时间不超过1 s；要求设备状态信息从管理系统到子系统收到后在管理工作站上显示不超过3 s；管理系统的失效备援功能，要求从检测到管理系统中心服务器上的硬件或软件失效开始，到系统的所有功能在备用服务器上完全恢复为止，所用的时间不超过5 min。
5 结束语
总之，城市道路交通视频监控系统可对机动车辆进行全天候监控，改善了交通状况，实现实时布控，也为查处和侦破肇事逃逸、盗抢机动车等案件提供了依据。该系统作为城市智能交通系统的一个功能子系统，在城市的综合管理系统中发挥着重要的作用。因此，城市道路交通视频监控系统的应用前景将十分广阔。
参考文献
[1]李宝才.城市道路交通视频监控系统解决方案[J].科学之友，2012（09）.
[2]肖真桢.城市道路交通视频监控系统设计与研究[J].建筑知识：学术刊，2013（B05）.
〔编辑：刘晓芳〕endprint
