金 烨 蔡坚健 林元伟

浙江龙丽丽龙高速公路有限公司

收费站综合监控系统应用浅析

金 烨 蔡坚健 林元伟

浙江龙丽丽龙高速公路有限公司

一、行业背景

监控技术飞速发展，相关监控产品不断升级换代，监控主流设备已完成模拟 -＞半高清-＞ 高清的产品升级。高速公路监控系统也经历了模拟到高清的转换，因受到相关规范、设计文件制约，其监控系统高清化的进度和深度同行业内相比有较大的滞后。收费站监控系统通过对收费站的车道、收费广场、收费亭的监控，实现对车道通行情况、亭内收费员的操作过程以及收费过程中的突发事件和特殊事件进行观察和记录，实施有效的监督，主要功能包括音视频监控、应急报警联动、语音对讲等。

(1)收费站模拟监控系统组成

在金丽温、龙丽丽龙高速建设及运营阶段，收费站监控系统主要是模拟监控系统，主要包括视频监控、音频监控、脚踏报警、有线对讲系统等组成；前端监控设备有车道摄像机、亭内摄像机、亭内拾音器、亭内脚踏报警开关、对讲分机等；中间传输设备包括音频光端机、视频光端机、开关量光端机；后端处理设备包括视/音频分配器、视/音频矩阵、硬盘录像机、电视墙、报警主机、对讲主机等。模拟监控系统由各独立功能子系统组合而成，具有结构复杂、设备众多、成本高昂且后期维护困难等特点，现已基本淘汰。

(2)收费站通用高清监控系统

随着监控技术的发展，高清监控成为主流趋势，笔者所在的金丽温、龙丽丽龙高速自2014年开始进行智慧高速建设以来，收费站监控系统发生了重大变化，高清摄像机代替了模拟摄像机，旧有的音视频光端机、音视频矩阵、音视频分配器等均已淘汰。在收费站高清监控系统中，车道、广场、亭内摄像机信号都汇入车道监控交换机，利用监控以太网络上传，接入网络硬盘录像机或视频服务器，并在后端监控平台进行查看。与模拟监控系统相比，高清监控通过公共监控网络进行传输、系统结构清晰且灵活性好，只要网络正常，可以轻松实现图像的远程调用与查看。（见图1）

(3)收费站综合高清监控系统设计思路

金丽温、龙丽丽龙高速在高清监控建设过程中，考虑到收费站应急报警系统的特殊性，没有对其进行升级改造，报警系统仍然作为一个独立系统单独存在，采用原来模式运行：各岗亭脚踏开关 -＞ 车道配电箱 -＞ 开关量发射机(车道)-＞ 开关量接收机(机房)-＞ 报警主机。

根据笔者对行业和高清产品的调查，高清摄像机都设计为一体化网络摄像机，除基本高清图像外，还集成了音频输入输出、开关量输入输出功能，将音频信号、开关量信号和视频信号同步编码与解码，统一接入监控网络。经实际调查，金丽温、龙丽丽龙各亭内的高清摄像机，都具有视频、音频、开关量一体化接入特性。

利用亭内摄像机预留的音频输入输出、开关量输入输出端口，仅需增设语音对讲终端，可以方便搭建基于网络摄像机的IP对讲系统，并且不占用监控网络交换机端口和IP地址资源；同时还可以对脚踏报警系统进行升级，将脚踏开关信号接入亭内摄像机开关量输入端口，实现报警信号的就近接入，同时在后台视频监控软件中，添加脚踏信号与监控图像的联动控制功能，实现脚踏报警与视频监控的集成与联动，从而替代原来独立的应急报警联动系统。

二、收费站综合监控系统设计

收费站综合高清监控系统设计，不再局限于单个收费站，而是一个开放性系统，在网络可以到达的地方，可以组建任意的柘朴结构，根据高速公路管理特性，实现收费站级(单站点)、中心所级(2～3个站点)、分中心级(全路段)、中心级(全公司多个路段)的综合监控，监控内容包括：音视频监控、音视频对讲、应急报警、报警视频联动、声光报警输出、录像查看与回放。

收费站综合监控系统主要由以下几大子系统组成：

1、音视频监控子系统，此功能与普通高清监控系统基本相同，主要设备包括高清摄像机、拾音器(对讲系统共用)、硬盘录像机、音频视频解码器、监视器(或电视墙)，实现图像监控、图像轮切、音频监听、录像存储与回放等功能。

2、音视频对讲子系统，主要设备为音频对讲终端，其他设备与监控系统共用，包括摄像机、录像机、传输通道、管理软件等，实现上级管理单位(中心、分中心、中心所、收费站)同任意岗亭的实时音视频对讲。

图1 收费站模拟监控和高清监控系统对比图

图2 收费站综合监控系统设计框图

3、应急报警联动子系统，主要设备脚踏报警开关，其他设备与监控系统共用，实现脚踏报警信号的实时上传与联动输出，联动效果包括：监控软件图像弹屏、报警声音输出、声光报警器报警等。

4、监控网络，主要设备为交换机、光收发器、三层交换机等，是监控系统的数据交换的基础网络。为保证图像、音频、报警信号的实时传输，监控网络带宽一定要有足够的余量，建议主干监控网络带宽为10G、站级网络带宽为千兆、设备接入网络带宽为百兆。（见图2）

利用亭内高清摄像机音频输入输出端口，在收费亭内增设音频对讲终端，集成话筒、拾音器、应急按钮等设备，实现音频信号的采样与输出；亭内语音、报警信号经网络摄像机提供的音频通道和开关量通道，编码为网络信号上传管理中心，配合视频监控软件实现音视频对讲和报警联动功能。

与普通高清监控系统相比，综合监控系统最大化利用网络摄像机的集成端口，以摄像机为关键设备，连接对讲终端采集亭内声音和输出服务端声音；与独立IP对讲系统相比，无需对讲主机和对讲分机IP的编码模块，且无需专门分配IP地址，具有较好的成本优势和架构可靠性。系统主要由以下几块设备构成：

(1)中心设备

在分中心稽查工作站或中心所监控工作站上，安装网络视频监控软件，实现对全线收费图像、音频、报警信息的集中监控；同时工作站配置专业话筒和有源音箱，与各岗亭实现双向对讲功能。主要设备包括：监控工作站、话筒、音箱。通过在监控软件中添加脚踏报警信号，并匹配对应亭内或车道图像，在报警发生时，可以实现：

A、自动联动弹图(对应岗亭或车道图像弹出提醒)；

B、自动记录报警事件并进行事件录像；

C、驱动外置声光报警器报警；

D、同步监听对应岗亭声音；

(2)前端设备

在各岗亭内安装音频对讲终端，集成拾音器、喇叭、呼叫按钮，信号接入亭内摄像机；主要设备为：音频对讲终端、脚踏开关及相关线材。有两个方案可以实现报警信号接入：

(1)亭内摄像机接入

一般情况下，亭内摄像机提供有 1～2路开关量输入输出端口，可以接入脚踏报警信号、对讲终端按钮信号、或是其他车道传感设备信号。

(2)硬盘录像机接入

如果亭内摄像机没有开关量输入端口或是端口已用完，可以将脚踏报警信号上传到监控室(原有模拟监控系统已经上传)，接入硬盘录像机报警输入口。

(3)传输网络

利用现有监控网络进行信号传输，拓朴结构灵活，可以实现站级、中心所级、分中心级音视频对讲和报警联动。

三、项目实施效果

（见图3）

四、收费站综合监控系统特点分析

1、成本优势

(见表1)

从成本分析可以出看，综合监控平台有较大成本优势，与模拟监控系统相比，单站点节约11.7万元左右；与高清监控系统相比，单站点节约5.8万元左右。

2、系统实施更加便捷，施工工程量小

与现有独立式高清监控系统相比，收费站综合监控系统，结构更加清晰，设备数量少、连接线缆少。施工更加便捷，拾音器、对讲终端、脚踏报警信号就近接入亭内摄像机，不需要单独敷设各岗亭至车道配电箱的信号线，不需安装传输用各类光端机、报警主机、对讲主机、对讲分机等设备，同时也节约了收费车道至通信机房的光纤资源。

3、系统稳定性与维护性更好

图3 监控软件监视界面与声光报警

表1 单个收费站各类监控系统成本列表

与现有独立式高清监控系统相比，收费站综合监控系统结构更加清晰，设备数量少、连接线缆少，系统稳定性、可靠性、后期维护性更好。

4、系统结构灵活性更好

收费站综合监控系统利用监控网络进行信号传输，在整个路段、公司层面是互联互通的，可以方便实现区域化集中管理(大小站管理)，只需要在中心站点添加小站的网络摄像机，就可以实现对小站的视频、音频、脚踏报警信号的集中管理，无需增加小站至大站的传输设备。

5、节省监控网络资源

收费站综合监控系统完全利用现有摄像机(IPC)、硬盘录像机(NVR)集成的音频输入输出端口、开关量输入输出端口，实现音视频对讲、报警联动与输出，无需占用任何监控系统交换机端口和IP地址资源。

6、系统扩展性更优

收费站综合监控系统可以方便的进行功能扩展，利用高清摄像机的开关量输入输出通道，在收费车道增设超高车辆检测、禁止行人上高速检测等传感设备，可以快速搭建收费站异常事件检测及联动处理系统。

五、结束语

2017年3月，笔者所在的丽龙高速，完成了全线8个站点的收费站综合监控系统改造，在现有高清监控系统的基础上，仅新增了对讲终端，即在分中心、中心所都实现了全路段的音视频对讲和应急报警联动功能，单个站点实施成本仅有几千块。自改造完毕，综合监控系统运行稳定、对讲声音清晰、应急报警响应及时，得到一线收费员、营运管理人员的一致肯定。在系统总结推广会议上，受邀的省院专家高度认可，建议作为标准模板，列入新建高速收费站监控系统中；同时，该系统在浙江金丽温、龙庆、云景、龙浦等高速得到一定的推广应用。

[1]《高速公路监控技术要求》 交通运输部2012年第3号公告；

[2]《高速公路联网运行收费、监控、通信系统技术要求》 DB33/T747-2009.

[3]“高清监控系统技术设计及应用探讨”，《中国安防》，2010(10)：45-48.