基于光端机实现城市道路交通监控系统的应用设计

随着我国经济的快速发展和城市人口的快速增长，很多大中城市面临着城市人口和车辆增长带来的交通拥挤问题。而要适应并促进城市的快速发展，就必须要解决好城市内主要路段和路口的交通阻塞和拥挤状况，尽量减少事故发生和违章现象。事实证明，在加强城市交通规划和城市道路基础建设的同时，引进先进的通信技术、监控理念和控制技术，对交通进行实时有效的控制和疏导才是解决城市交通的拥挤问题的关键和有效途径。这个解决问题的关键，就是建立一个现代化，智能化的交通监控指挥系统。在城市交通控制系统中，光端机发挥了非常重要的作用，本文将介绍光端机在城市道路交通监控中的应用。

城市交通监控系统一般由视频采集系统、控制系统、网络传输系统三部分组成。他按照所完成的功能又分为视频监控系统、信号灯控制系统、电子警察系统、视频检测等子系统，其主要完成如下功能：

实时监视各路口画面，便于统一指挥、调度

进行车流量、交通状况的检测

对路口场景进行长时间录像，以便处理和存档

通过红绿灯信号的控制，调节交通流量，有效缓解交通拥堵

可根据需要，在一些路口设置电子警察

有效检测交通行为，为打击车辆违章行为提供保障

及时发现、协助处理社会治安事件，维护社会安定团结

从城市交通监控系统的系统组成来看，要完成上述功能，就需要系统各组成部分能够独立完成各自的功能，并能紧密配合：视频采集系统需要实时监测各路口的场景，其中包括模拟视频信号和电子警察采集的图片信息，采集到的视频信息通过网络传输系统传输到监控中心，监控中心的控制系统可以及时了解到前端的情况，并对视频信息进行保存、录像等处理；同时，监控中心的控制系统也要根据需要对前端的摄像机、信号灯、电子警察等进行控制，由监控中心的控制系统对前端的各种设备发出不同的控制信号，再通过网络传输系统发往前端各种设备，从而完成控制。

在上述的过程当中，系统各部分都起到相当重要的作用，而考虑到各部分所完成的功能，你就会发现，不论是视频监控系统、信号灯控制系统，还是电子警察系统，他们都在共用同一个部分，那就是网络传输系统。在光纤通信发展成熟的今天，光端机已成为网络传输系统的首选。在视频采集和中心控制系统中，他们都采用了不同的设备来完成不同的功能，前端采用摄像机、信号灯，中心则用矩阵和硬盘录像机处理视频信息，用信号灯控制软件、电子警察软件等进行控制。而前端与监控中心之间通信及信号传递的重任就落在了光端机上，仔细分析一下整个系统的功能，就知道系统需要传输哪些信号：

监控摄像机的视频信号

控制摄像机的控制信号

信号灯联网的数据信号

电子警察联网的数据信号

这些信号类型各不相同，有模拟信号，也有数据信号，有低速的串行数据，也有高速的以太网数据，如此复杂多样的信号，在网络传输方面给我们带来了很大的麻烦。要传输这些信号，传统方法需要用不同的设备分开传输不同类型的信号，需要投入更多的设备，铺设更多的线路等等，从而增加系统建设的投资和复杂程度。而在光纤系统发展成熟的今天，光端机可以独立担起这一重任。

从传输方式上光端机可分为模拟光端机和数字光端机，不论哪种类型的光端机实质都是将所传输的图像、语音或数据信号进行电光、光电转换，光端机实质上就是一个电信号到光信号、光信号到电信号转换器。转换的目的就是为了让各种信号在光纤中传输。光纤的传输优点有：首先它衰减小，目前光端机可以将图像、数据以及语音信号无中继传输100公里以上。其次它抗干扰能力强，对于雷击，电磁辐射它不受影响，这些是铜轴电缆传输和双绞线传输所不具备的。光纤还具有传输容量大的特点，光端机不仅能实现在一根光纤上传输图像、语音以及数据的功能，同时还可实现传输电话、计算机网络信号的功能，可以说几乎涵盖了所有监控领域所需要的功能。

光端机的功能非常强大，所能传输的信号类型也非常之多，因此在不同的情况下，也会要选择不同类型的光端机。在选择光端机的型号时，我们要考虑以下几点：

1．基于何种系统的光纤网络

如果是在原来的网络上进行扩容，则最好还是选用同样的光纤，除非这样做无法实现预期的功能。如果是一个全新的工程，则最好采用单模光纤。在传统的观念中，大家总认为在较短距离（5Km以内）多模系统的造价要低于单模。实质上随着光纤的不断普及和设备价格的下降，多模光端机价格的优势早已不存在。从传输距离和效果上多模设备均不及单模，所以目前来说单模光端机的性价比要高于多模光端机。

2．选用基于哪种技术的光端机

从技术的角度上来说数字光端机肯定要优于模拟光端机。但在实际应用中要具体情况具体分析。模拟光端机实现的方式要简单些，系统造价相对便宜些。同时模拟光端机在只传输一路或两路视频信号时能够传输到较远的距离且获得比较好的信号质量，但如果是传输多路视频信号，其传输距离和信号质量都有较大幅度的下降。数字光端机相对比较复杂，技术含量较高，价格比较昂贵，但是能比较容易实现多通道、多种信号的混合传输。所以在选择一路和二路图像监控光端机时模拟光端机的性价比优于数字光端机，在四路和四路以上的图像监控光端机系列中，数字光端机的性价比又优于模拟光端机。

3．光纤系统是要传输视频？音频？数据？还是这些信号的组合

光端机根据传输光信号又可分为数据（Data-RS232/RS422/RS485/Manchester/TTL/Biphase/Contactclosure）光端机、视频（Video）光端机、音频（Audio）光端机、视频/数据光端机、视频/音频光端机、视频/数据/音频光端机以及多路复用光端机。同时还要考虑传输的数据是单向的还是双向的。

下面我们通过浙江省某城市道路监控系统的实际案例，简单介绍一下城市交通监控系统中光端机的使用情况。

这是一个大型交通监控系统，前端包含有固定摄像机270余个，快速一体化球机60个，300多路视频图像以及路口的信号灯控制线、电子警察数据线一并接入城市各交通路口的70余个信号机箱内，并且在每个信号机箱里都安装一个或多个光端机，以便将各路口的视频图像以及电子警察拍到的图片通过光纤传输到监控中心。控制中心采用大型矩阵实现视频的控制，将图像切换到监视屏幕墙，并用硬盘录像机将所有图像录像保存。同时，中心的矩阵主机对球机发出的控制信号、信号灯控制软件与电子警察软件的数据信号也通过光端机传输到前端各路口，以控制球机的角度、远近、光圈，信号灯的时间以及设置电子警察，从而可以更好的统计和调节交通流量，有效缓解交通拥堵。由于前端的各信号机箱所连接的前端设备不尽相同，需要传输的信号也各不相同，也就需要各种不同型号的光端机。（如图1）

在这个系统中，我们采用了美国Infinova（英飞拓）有限公司（前身为美国NTK（洛泰克）公司）推出的Infinova品牌数字光端机，其优秀的电路设计和高质量的元器件使其具有足够大的光学链损和动态范围。我们可以根据前端的实际情况采用不同型号的光端机：有些路口只有监控图像，没有其他设备，我们采用纯视频光端机；有些不仅有固定摄像机还有一体化球机，我们采用视频加反向422控制信号光端机；也有前端有电子警察或者信号灯，我们采用视频加数据232控制信号光端机；还有些有计算机联网，我们需要采用以太网数据光端机；更有光端机可以将以上所有数据类型一并传输的。不管传输何种数据，它都具有实时的状态指示，便于我们发现和解决问题。同时，我们在选择光端机的时候还预留了一些视频和数据通道，以便于以后系统的整体扩容以及各城市系统之间的联网。

由以上案例我们不难看出，光端机在交通监控系统中起到了不可或缺的作用，同时根据不同的信号类型选择不同的光端机也是至关重要的，它可以帮助我们更加有效的实时监控和解决交通问题。

世纪之初，随着城市交通、道路建设的高速发展以及光纤通信技术的日趋成熟，我们相信光端机在城市交通监控中的发展前景将更为广阔。

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