摘要：  2010年，视频监控产业进入“高清元年”，各地高清监控项目如雨后春笋般不断涌现。2011年，武汉市城市视频监控系统项目建设完成市级高清监控点5000个，后续仍将建设高清监控点2万个;2012年，泉州开始投资建设8000个高清监控点，长沙开始投资建设30000个高清监控点，广东公安厅启动“慧眼工程”拟于2012年至2014年期间在全省范围建设96万个高清监控点。

关键字：  高清监控，监控产品，高清视频

2010年，视频监控产业进入“高清元年”，各地高清监控项目如雨后春笋般不断涌现。2011年，武汉市城市视频监控系统项目建设完成市级高清监控点5000个，后续仍将建设高清监控点2万个;2012年，泉州开始投资建设8000个高清监控点，长沙开始投资建设30000个高清监控点，广东公安厅启动“慧眼工程”拟于2012年至2014年期间在全省范围建设96万个高清监控点。

高清监控市场的快速启动，直接推动了高清监控产品的完善和技术的升级，各大监控厂家针对不断变化的用户需求，在不同的技术发展阶段推出了不同的高清监控解决方案，大致可以分为三代。

第一代高清监控系统

2000年，监控产品数字化进程加速，业内对“数字化、网络化、智能化”的监控技术发展趋势逐步达成共识，然而，网络摄像机却一直由于图像质量、延时、价格等各种因素难以被市场所接受，直到2006年第一代高清监控系统出现，这种局面才有所转变。

第一代高清监控系统，主要由“百万像素”摄像机和视频管理软件组成，适用于中小规模监控场所。较传统模拟监控系统而言，第一代高清监控系统图像更加清晰，覆盖面更广，相同监视区域可以替代原有多个固定点摄像机或全方位摄像机。

虽然具备一定优势，但第一代高清监控系统是针对中小监控场所开发，能接入的高清视频路数有限，在传输、存储、显示、控制等相关环节也没有能形成完整解决方案，更无法满足高速公路、平安城市等大型专业监控系统的视频接入需求。即使对于中小规模的监控场所来说，虽然图像质量有所提高，但也没有产生质的飞跃，而且成本也居高不下，因此，第一代高清监控系统在国内市场一直难以打开局面。

虽说市场推广初期未被市场接受，难以大规模应用，但第一代高清监控系统的推出，为“高清监控”打下了良好的基础，推动了业内对于“高清监控”的关注，为后续“高清监控”的蓬勃发展起到了不可磨灭的作用。

第二代高清监控系统

第二代高清监控系统随着高清IPC、高清编解码器、高清光端机、NVR、IPSAN等设备的日趋成熟和高清监控市场的快速启动应运而生。

2009年，公安部先后发布对图像清晰度提出更高要求的《闯红灯自动记录系统通用技术条件》、《公路车辆智能监测记录系统通用技术条件》、《道路交通安全违法行为图像取证技术规范》、《机动车号牌图像自动识别技术规范》等一系列标准。同年12月，江苏省公安厅启动“320项目”，该项目计划在江苏全省范围内打造一个道路监控网，全省各地市内道路每3公里建立一个对车辆监控的抓拍点，其它的道路每20公里建立一个监控抓拍点，该项目前端设备将投资9.54亿，整个项目投资近20亿以上。

该项目在设备入围阶段，对前端摄像机做出了最低200万像素的要求，消息一经传出，在业内掀起轩然大波，各大监控厂商争相推出针对公安需求的各类高清监控解决方案，经过一段时间的整合、完善，逐步形成了能够满足大型监控系统需求的第二代高清监控系统。

第二代高清监控系统较第一代高清监控系统具有以下优势：

第二代高清监控系统由高清网络摄像机、传输、显示、存储等所有环节设备组成，每个环节的设备都是针对大型监控系统开发，系统功能更全面，性能更稳定;

第二代高清监控系统能提供1080P的高清视频图像，清晰度比720P有很大的提升;

第二代高清监控产品基于联网监控，能有效组建大规模的监控系统;

第二代高清监控系统可通过可视化平台管理软件统一管理。

第二代高清监控系统为用户带来了前所未有的高清体验，直接刺激了市场的需求，2010年，各地治安卡口项目及电子警察项目开始大规模采用第二代高清监控系统，高清监控市场开始进入高速发展阶段，因此，业内将这一年称为“高清元年”。

第三代高清监控系统

近两年，第二代高清监控系统进入高速发展阶段，很多大型的平安城市项目开始大规模采用第二代高清监控系统进行建设，但随之也在大规模市场应用中暴露出，上墙图像有损、PTZ操控延时等的一系列短期内无法解决的问题，并由此推动了HD-SDI技术在监控行业的应用。

在各种系统的使用过程中人们发现，无论是原有的模拟监控系统、第二代高清还是HD-SDI，都有无法令人割舍的地方。

原有模拟监控系统还未达到使用年限，很多网点仍然使用，全部更换为高清，不但投资巨大，还将面临巨大的决策风险。

第二代高清系统已经基本可以满足用户需求，但在对实时性要求较高的场合，在对大场景等图像清晰度、细节要求较高的场合表现还是不如人意，200-400ms的延时，让捕捉高速移动目标的精准PTZ操作非常困难。同时，在接入原有的模拟系统时，需对模拟图像压缩编码后再解码上墙，图像质量明显下降，让客户觉得还不如原有的模拟图像质量好。

高清HD-SDI图像虽然可以很好地克服高清IPC在图像延时、图像损伤方面的缺点，但是大规模HD-SDI高清系统不但系统复杂：传输需要高清HD-SDI光端机，交换需要HD-SDI矩阵，视频分配需要HD-SDI分配器，存储和联网还需要HD-SDI编码器，而且其建设成本也非常高，所以纯粹的HD-SDI高清监控系统难以大规模推广应用。

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于是，既能发挥高清IPC和高清HD-SDI的优点，又能克服各自的缺点，并还能无缝接入原有模拟监控系统的第三代高清监控系统诞生了。第三代高清监控系统能根据用户的实际需求混合布设高清IP摄像机和高清HD-SDI摄像机，并能在监控中心进行统一上墙显示，对于HD-SDI图像，显示的就是原始的、实时的高清图像，对于标清模拟图像，显示的就是实时的、无损的模拟图像效果。

第三代高清监控系统，在实现IP高清、HD-SDI高清、标清模拟视频的混合接入、混合上墙时，并不是简单的通过把HD-SDI图像和模拟图像进行压缩编码后变成统一的IP图像，再进行统一解码上墙显示来实现的。如果只是通过对HD-SDI图像、模拟图像进行压缩编码后再统一解码上墙，则就失去了HD-SDI图像、模拟图像的存在意义了，因为上墙显示的都是IP图像。

第三代高清监控系统，能根据IP图像、HD-SDI图像、模拟图像的不同特点进行分别接入，同时通过技术手段把不同的图像进行统一上墙显示，IP图像显示的是有延时的、有一定损伤的解码图像，HD-SDI图像显示的就是无延时的、无损的原始高清图像，模拟图像显示的就是无损的、无延时的原始模拟效果。第三代高清监控系统真正融合了高清IPC图像、标清IP图像、高清HD-SDI图像、标清模拟图像，系统既能满足高清、高实时图像的需求，又能满足数字化存储、IP网络传输的要求，真正实现IP高清视频、HD-SDI高清视频、模拟视频的任意联网、调度、切换、控制。同时，第三代高清监控系统还是一套多业务综合系统，除了视频、音频外，还能支持数据、以太网、开关量等多种信号的接入，能够解决同一平台上多业务同时接入的问题。第三代高清监控系统的典型代表是杭州中威的VAR3S高清数字视频综合平台。

我国高速公路视频联网监控现状

近10年来，我国高速公路建设取得了巨大的成功，绝大多数省份的高速公路从孤立的单条道路跨入了纵横交错的路网化时代，而与之相适应的，高速公路视频联网监控系统作为高速公路机电“三大系统”的核心之一，也取得了巨大的技术进步，目前新建高速公路的视频联网监控系统几乎都已采用数字化、网络化、集成化的数字视频监控系统，其中的典型就是数字压缩/非压缩一体化或数字全压缩的光传输交换平台系统。

光平台解决方案系统原理如图(一)所示。其核心思想是，隧道监控的模拟视频和全程监控的路面模拟视频通过同轴电缆接入“远端光接入模块”(远端编码传输设备)，远端光接入模块对接入的模拟视频进行数字化编码(H.264压缩编码或数字非压缩编码)后通过由“远端光接入模块”组成的光纤自愈环网远程传输到收费站/隧道管理所/监控分中心的平台设备中。收费图像(车道图像、收费亭图像)和收费广场图像通过“远端光接入模块”编码后(H.264压缩编码或数字非压缩编码)以点对点或环网光纤传输模式接入收费站/监控分中心的平台设备中。隧道管理所、收费站、监控分中心的平台设备通过通信系统与路段监控中心的平台设备进行联接，也可以通过平台自身组成光纤网络，以避免占用高速公路通信系统的IP带宽资源。

收费站、监控分中心、路段监控中心的平台设备一方面输出IP压缩视频码

图(一)数字压缩/非压缩一体化或数字全压缩的光传输交换平台

流进入存储设备进行存储，另一方面通过解码功能把编码图像进行解码，并输出到电视墙完成图像显示功能。

随着高清视频监控的兴起，高速公路对高清视频监控已开始进行试验性的探索，主要技术方案是采用高清IPC，但都只限于在一些重要的场合安装几个路清IPC监控点进行测试或试验，大规模应用的案例还不是很多。由于高速公路视频监控系统的拓扑结构与平安城市等监控系统的存在很大差异，因此在平安城市已开始应用的第二代高清监控系统并不能直接照搬应用到高速公路视频监控系统中来，这就造成目前高速公路视频监控高清化的程度远远落后于平安城市等监控系统。

高速公路视频监控图像可以分为隧道内监控图像、隧道口/桥梁等重点部位监控图像、路面监控图像(全程监控图像)、收费站车道图像、收费亭内图像、收费站广场监控图像等几类，每类监控图像的功能都不完全一样，也即对这几类监控图像的技术要求也不完全一样。在高速公路视频监控高清化的过程中，如果能深入分析这些不同监控类型图像的特点，采用不同的高清视频技术，并用统一的系统解决从高清视频采集到联网传输、交换、大屏控制、上墙显示、存储等一系列问题，则高速公路视频监控高清化进程一定会得到快速推进。

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新技术推动高速公路视频联网监控的高清化进程

高速公路视频监控要完成高清化，首先需要考虑不同类型的图像对高清技术的不同需求。

隧道内监控图像主要用于监控隧道内的交通状况，主要是隧道内的车辆密度、行驶速度、有无事故等。由于都采用固定的枪机，因此对图像延时并不敏感，但对图像的清晰度的要求则最好能看清车牌，在发生事故时可以第一时间得到更多的信息。因此图像采集采用130万或200万的高清IPC比较合适。

隧道口、桥梁等重点部位的监控主要是对隧道口或桥梁等重点地段的路面运行情况和周围环境进行监视，其监视场景和范围都比较大，而且需要快速地转换视角和场景范围，必要时还需对某些特殊部位进行细节监视，如山体是否有滑坡迹象、桥梁有无异常等。因此，对这类图像的需求是：完全实时、快速精准的PTZ控制、图像力求清晰、细节力求丰富。这类监控点采用200万高清HD-SDI高速球机比较合适。

路面全程监控图像主要是观察路面的交通拥堵情况，必要时(如发生交通事故)也需要看清局部状况，因此，这类图像对实时性要求不高，清晰度则是越清晰越好。这类监控点合适采用200万高清IP摄像机，可以采用云台或球机。

对于收费车道和收费亭内图像，对实时性要求不是太高，一般130万或200万IPC就可以满足要求。但对于收费广场图像，由于要监视的范围较大，有时还需要看清车辆或人员的细节，需要进行精准的PTZ操控，因此采用200万高清HD-SDI高速球机比较合适。

所以，要真正实现高速公路视频监控高清化，并不是简单地选用一款高清IPC就可以实现的了，只有根据不同的图像需求，选用不同的高清技术，才能真正有效地发挥高清视频监控的优点。

另一个问题是，如何把这些不同的高清图像用一套统一的系统完成传输、控制、交换、上墙显示等一系列难题。高速公路的拓扑结构不同于平安城市，后者是一个星形的拓扑，通过简单的点对点设备就可以完成对各种不同高清信号的传输，由于高速公路的链状拓扑，光纤资源的有限性，其系统会比平安城市复杂。

从以上面分析可看出，要在高速公路实现高性能的高清视频监控，必须采用第三代高清监控技术，让不同的高清视频发挥不同的作用，以满足高速公路视频监控图像多样化的特点。也只有通过第三代高清监控技术，才能真正把高速公路视频监控提升到一个全新的高度。

下面以杭州中威电子股份有限公司的第三代高清视频监控系统——VAR3S高清数字视频综合平台为例来讨论如何在高速公路实现高清化视频联网监控。

图(二)是系统原理图。隧道图像和全程监控图像采用具有自愈环网功能的130万或200万高清IP摄像机，以环网形式把图像传输到收费站/隧道管理所/监控分中心的VAR3S综合平台中;隧道口/重点监控部位/收费广场的图像采用200万HD-SDI高速智能球机，实时、无损的HD-SDI高清信号通过光纤以点对点模式接入VAR3S综合平台;收费站车道/收费亭图像采用130万/200万高清IPC通过网线直接接入交换机，通过光纤接入VAR3S综合平台。收费站/隧道管理所/监控分中心的VAR3S综合平台对接入的高清IP/HD-SDI信号进行统一交换、控制、解码，并通过HD-SDI/HDMI/VGA等接口输出到电视墙进行显示。路段监控中心通过通信系统(也可以采用光纤专网)与各收费站/隧道管理所/监控分中心联网，实现高清IP视频的互联互通。

系统方案具有如下特点：

(1)、系统拓扑结构与目前主流的高速公路视频联网监控系统几乎完全一致，无论是业主还是设计院，大家对该拓扑结构都已非常熟悉;

(2)、外场监控没有传输设备，最大限度地提高了系统的可靠性和稳定性。外场除了供电以外，不需要信号电缆，也无需信号防雷，极大地提高了抗雷击性能;

(3)、即可以设计成全高清系统，也可以设计成部分高清、部分模拟系统，系统拓扑结构不会发生变化，具有高度的兼容性，也适合对旧系统的改造;

(4)、收费站/监控中心的综合平台设备集成度高，不但稳定可靠，而且安装维护工作量大大减少;

(5)、不同类型的视频，完全统一输出，但又保留各自图像的优点。高清IP摄像机的图像，显示的是有延时的解码图像，高清HD-SDI图像，显示的是无延时无损伤的原始高清图像，模拟视频显示的是无损实时的模拟图像的效果;

(6)全IP化的存储、联网技术，与更高一级监控中心联网非常方便。

随着高清图像的快速普及，高速公路视频监控高清化已是不可逆转的潮流，中威电子的第三代高清系统——VAR3S高清数字视频综合平台为高速公路视频监控高清化提供了一套完善的解决方案，也必将加速高速公路视频监控的高清化进程。

图(二)第三代高清视频监控系统-VAR3S实现高速公路高清视频联网监控