马鞍山长江公路大桥视频监控系统设计

摘 要：文章对马鞍山大桥千兆以太环网视频监控系统的设计原则、系统结构、功能特点等进行了详细地论述。与通常的高速公路监控系统接入不同，马鞍山长江公路大桥的视频监控系统通过点对点的光纤接入，采用千兆以太网技术，实现了道路外场视频的综合业务接入，降低了初始成本和运行成本。工程应用表明，全以太网视频监控系统的架构实现简单且易扩展。

关键词：视频监控；千兆以太网；数字化；马鞍山大桥

1 工程背景

马鞍山长江公路大桥位于安徽省东部，起自巢湖市和县姥桥镇省道206，接规划中的马鞍山至巢湖高速公路，终点止于马鞍山市当涂县牛路口（皖苏界），与规划中的马鞍山至溧水公路（江苏段）相接。全线总里程36.274公里。

主体工程为全封闭、全立交、双向六车道的平原微丘区高速公路，设计速度100公里/小时。路基宽33.5米，路面宽30米。左汊主桥为三塔两跨悬索桥，结构成对称布置，主梁跨径为2×1080m，连接主缆分跨布置为（360+1080+1080+360）m=2880m。右汊主桥为为三塔六跨的双索面半漂浮体系斜拉桥，跨径布置为（38+82+2×260+82+38）m，全长760m。

与以往的高速公路监控系统接入不同，马鞍山长江公路大桥采用全光数字视频系统方式，通过外场视频图像点对点至汇聚点通信站的汇聚，以及千兆以太网的传输架构，实现全线视频至监控分中心的传输。

2 设计原则

根据马鞍山长江公路大桥的特点，视频监控系统设计采取以下原则。

2.1 实用性

依照用户要求，坚持实用性为主的原则，本系统将完全满足道路监控项目的各项需求，同时考虑未来发展需求，避免追求系统的超前性，以减少不必要的投资。

2.2 可靠性、安全性

参照大量已建成的安防视频监控系统，借鉴其中的精华部分，为系统高可靠性的总体设计提供现实依据，选用的设备具备高可靠性、高安全性，高达数万小时的平均无故障时间，并为关键设备、关键部件设计冗余备份。同时，选用安全机制健全、安全级别高的平台辅佐系统搭建。

2.3 先进性

本系统设计遵循系统工程的设计准则，通过科学合理地设计，既防止片面追求某一高指标，又充分体现系统的先进性，最大程度地采用成熟、可继承、具备广阔发展前景的先进技术，使系统能在未来数年内不落后，并通过软件升级即可实现更多新功能，充分保护用户的投资。

2.4 开放性

本系统设计将采用标准化设计，严格遵循相关技术的国际、国内和行业标准，确保系统之间的透明性和互通互联，并充分考虑与其它监控系统的连接。在设计和设备选型时，将科学预测未来扩容需求，进行余量设计。

2.5 易管理性、易维护性

本系统将采用图形化软件平台实现整个监控系统管理与维护。可自动检测系统中任何一台设备的运行状态，并示出详细参数，以辅佐管理人员及时准确地判断和解决问题。采用稳定易用的硬件和软件，完全不需借助任何专用维护工具，既降低了对管理人员进行专业知识的培训费用，又节省了日常频繁地维护费用。

3 监控系统设计

马鞍山大桥视频传输、控制和存储采用全光数字视频监控系统，实现收费站、监控分中心二级监视和控制。

马鞍山大桥视频监控系统分为道路沿线监控、航道水面监控、大桥安保监控及服务区、收费站监控几个部分，具体如下：

（1）跨江大桥主体工程和北接线段：全部为桥梁路段，考虑到桥面空间受限，救援时疏散困难的特点，需要加强对交通状况的监视。在该路段按照一公里左右的间距设置遥控摄像机。左汊大桥和右汊大桥的主桥段按照200米左右间距连续布置固定摄像机，可以保证对主桥桥面状况的无盲区观察。

（2）南接线段：全程按照2公里左右平均间距1台遥控摄像机布置。马鞍山东枢纽的交通分合流路段设置遥控摄像机1台。

（3）长江航道：考虑到长江航道航行船舶多，水面交通情况复杂的特点，为加强对江中桥梁构造物安全状况的监视，在左汊主桥三处索塔下塔柱设置江面监视遥控摄像机，在右汊主桥两处边塔下横梁位置的各设置1套遥控摄像机。

（4）大桥全景监视和安保：为对主桥整体运行状况进行全景监视，掌握大桥设施的实时状况，左汊主桥的三处索塔上横梁顶分别设置长焦距的全景监视摄像机，右汊主桥的两处边塔顶分别设置长焦距的全景监视摄像机。左汊主桥的桥塔入口、钢箱梁端部入口、锚碇的锚室入口处以及右汊主桥桥塔入口安装摄像机，实时监视设施重要部位的安全状况。

（5）服务区：在服务区中间的主线桥梁上设置遥控摄像机，从高处鸟瞰服务区的停车场，实现对服务区车流、人流的安全状况及整个服务区的运行情况的监测。

（6）收费站：收费站广场两侧各设置摄像机一台，用于收费站两侧道路的交通状况。

马鞍山大桥项目中对视频信号的監控和管理自下而上可分为两层。

（1）道路沿线。全线用于道路交通监视的有32台遥控摄像机和22台固定摄像机。遥控摄像机采用10-200mm变焦镜头，设置于道路两侧，用于监视道路运行情况，采用独立杆式安装或与监控门架合设。固定摄像机采用7-70mm手动调焦镜头，设置在左汊大桥和右汊大桥的主桥段，加强对桥面状况的监视，采用独立杆式安装或利用照明灯杆合设。

监控外场摄像机视频传输采用全光数字视频系统方式，为数字视频压缩图像提供传输通路。该系统在发送端将视频信号进行复用和编码，使用双码流技术，即每路图像均以两种码流存在，一路高质量、高带宽的用于实时监控、一路低码流的用于存储和向公众提供，也可根据实际应用情况灵活调配。该系统具有抗干扰性强、传输距离可达近百公里、图像分插（上、下）方便、图像质量优、节约光纤、性价比优等特点。

（2）航道水面监控。航道水面视频监视系统主要是对主通航孔航道区域进行监视。左汊大桥三处桥塔下塔柱各设置2台遥控摄像机，右汊大桥两处边塔下横梁各设置1台全景摄像机，摄像机采用10-330mm变焦镜头，摄像机的自带照明光源作用距离要求200米以上。采用角钢支架式安装。全线共8套。摄像机同样采用全光数字视频系统方式，通过成对的以太网光端机传输至设置在塔柱内的视频以太网交换机上，再通过千兆光纤以太环网传输至监控分中心。

（3）大桥安防监控。大桥安防监控子系统由保安监控中心对大桥设施周边和构造主要入口监控点进行监视和控制。系统由现场监控点和大桥传输网络组成。

a.现场监控点：在桥塔的桥面入口、锚碇的锚室入口、钢箱梁两端的入口设置监控点，共配置22套摄像机和20套双鉴红外报警器。左汊大桥三处桥塔上横梁各设置2台遥控摄像机，右汊大桥两处边塔顶部各设置2台全景摄像机，摄像机采用10-330mm变焦镜头，采用角钢支架式安装。

b.传输网络：视频图像、报警开关信号均采用全光数字视频系统方式，外场设置成对以太网光端机，通过光纤传输到大桥管理处，进入监控室的以太网交换机。

（4）服务区、收费站监控。服务区、收费站的视频图像同样采用全光数字视频系统方式传输，采石互通收费站的视频千兆以太网交换机通过光纤直接连至监控分中心的视频交换机，其他收费站的局端机通过综合业务接入网的以太网通道传至监控分中心的视频交换机。

（5）监控分中心。采石路段监控分中心对整条高速公路进行视频监控和管理。监控分中心通过全光数字传输系统切换输出监控外场图像、數据。分中心的图像通过全光数字传输系统局端机接入干线传输网中，省监控中心可通过全光数字传输系统具有的软矩阵切换功能，从分中心调阅图像。

马鞍山大桥视频监控系统网络结构如图1所示。

4 系统功能特点

马鞍山大桥全线采用1080P的高清数字视频技术，画质清晰且压缩比高，并可以集成辨识、搜索、追踪等科技。视频传输采用组播技术、双码流技术和流媒体技术等实现高清视频的采集、传输和显示，录像文件管理及储存容易，可同时异地备份。本项目的高清数字视频技术应用为管理部门之间的信息共享提供了统一的技术平台，在国内高速公路建设中处于技术领先的位置。

视频图像传输采用全光数字视频系统方式，通过外场视频图像点对点至汇聚点通信站的汇聚，以及千兆以太网的传输架构，实现全线视频至监控分中心的传输。相比传统高速公路之前使用较为广泛的EPON、光平台等视频传输方式相比，全以太网的传输架构结构清晰，网络传输更加可靠、稳定，维护管理也更加方便。

5 结束语

千兆以太网架构的视频系统传输技术是面向未来的技术，从全球的技术应用和业务需求来看，在未来的几年内，以太网架构的传输技术还将有很大的发展空间。该架构的环形与星型相结合的网络结构与马鞍山大桥视频监控系统的结构非常吻合，具有很好的实用性与扩展性。

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作者简介：江舟（1988-），男，江苏省南京市，江苏省交通规划设计院股份有限公司，研究方向：机电系统。