高速公路路网视频系统.docx
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高速公路路网视频系统.docx
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高速公路路网视频系统
1总则
1.1目的
为规范整个高速公路路网视频系统的技术标准,以统一规定的功能与接口,实现不同系统内部及对外的互联互控,提供最大程度的信息共享。
1.2适用范围
本暂行技术条件适用于高速公路路网内的实时视频系统,高速公路路网内各条高速公路路段的视频系统节点接入高速公路路网视频系统时必须遵循本暂行技术条件。
其它相关视频系统可以参照本暂行技术条件与高速公路路网内的视频系统接口和互联。
1.3基本要求
本暂行技术条件要求接入高速公路路网视频系统的相关系统(节点)满足以下条件:
具有本暂行技术条件规定的相应功能;符合本暂行技术条件规定的系统结构和分层;所用设备符合本暂行技术条件的要求;系统资源依照本暂行技术条件的统一命名、编号;系统中图文覆盖格式符合本暂行技术条件的要求;系统采用本暂行技术条件定义的标准通信协议;系统采用本暂行技术条件定义的控制流程和通信方式。
1.4引用标准
ISO/IEC7498开放系统互联参考模型(ISO/OSI-RM)
ISO/IEC13818运动图像及其伴音通用编码国际标准(MPEG-2)
RFC0791InternetProtocol
RFC0917InternetSubnets
RFC0950InternetStandardSubnettingProcedure
RFC1112HostExtensionsforIPMulticasting
RFC2236InternetGroupManagementProtocol,Version2
RFC2730MulticastAddressDynamicClientAllocationProtocol(MADCAP)
IEEE802标准局域网标准
中文国标码GB2312规范简化字
2名词术语
2.1OSI参考模型
OSI参考模型基于国际标准化组织(ISO)的建议,作为各种层上使用的国际标准化的基础,将开放式系统连接起来,这一模型被称作ISO/OSI开放系统互联模型(OpenSystemInterconnectReferenceModel),简称OSI模型。
2.2MPEG-2
MPEG-2是MPEG(活动图像专家组)已颁布的活动图像及声音编码的正式国际标准之一,针对标准数字电视和高清晰度电视在各种应用下的压缩方案和系统层的详细规定,标准的正式规范在ISO/IEC13818中。
2.3节点
在视频系统中,具有本地视频控制能力的最小设备集合称为节点。
一个节点包括:
视频前端、传输链路、控制室设备(包括控制主机、视频切换矩阵、控制机箱、控制键盘等)。
节点具有独立行为能力,可完成本地图像的控制和显示事务。
节点是视频系统的基本单元,其既可以单独工作,又可以联网工作,通过节点互联,可供用户选择的资源数量大大增加,极大地提高了视频信息的使用价值。
2.4网络视频编码器、网络视频解码器
视频编/解码器用于完成模拟视频信息与数字视频信息之间的信号处理和变换功能,使得在通信系统内视频信息能以MPEG-2方式传输或使接收的MPEG-2数字视频信息能恢复为模拟信号以便终端显示视频图像。
网络视频编/解码器是应用于高速公路路网视频系统的符合本暂行技术条件的视频编/解码器,具有视频编/解码的功能和控制数据的传输功能,其网络接口能够收发符合MEPG-2格式的IP包数字视频流。
2.5通信协议
在通信对象之间交流信息所要遵循的规则的集合,包括语法、语义和时序。
2.6操作台
操作台提供了用户与系统之间的人机接口界面,使得用户通过操作台的按键、手柄(或软手柄)、显示界面等能实现对视频系统的访问和对视频信息源的控制。
2.7控制器
控制器是设在各路段监控(分)中心的用于完成具体控制功能的执行设备,它直接在视频管理服务器的控制下,具体完成对本路段相关设备的控制,其中包括对摄像机云台、镜头、视频切换矩阵、MPEG-2网络视频编解码器、操作台等的控制,同时完成视频管理系统标准通信协议与各路段可能存在的专用通信协议之间的转换。
2.8视频管理服务器
为完成对视频系统的有效管理和实施有序控制,在高速公路路网监控中心设立一个视频管理服务器。
视频管理服务器的主要功能有:
视频信息中心、视频管理中心、相关历史数据管理中心、其它协调控制功能。
3功能
3.1视频图像接入和传输
3.1.1高速公路路段视频图像接入所属监控分中心,接入监控分中心的视频图像可以为PAL制式的模拟图像也可以为MPEG-2格式的数字图像;
3.1.2监控分中心和监控中心监视器可显示路段和路网范围内乃至市内快速道路的视频信息;
3.1.3不同监控(分)中心之间的视频图像可以在限定范围内互传共享;
3.1.4视频系统的控制数据可以跨系统传输,需要时可对路段闭路电视系统进行控制和管理。
3.2图像管理
3.2.1对高速公路路网内所有图像资源、设备、用户进行统一编号、统一集中管理;
3.2.2所有图像需要叠加附加信息,包括图像源、日期、时间等,叠加的附加信息必须全网统一格式,显示时间全网应达到一致;
3.2.3监控分中心和监控中心能对本路段和网内的视频图像进行切换控制,使所需的图像显示在监视墙或操作台、以及计算机网络内的终端上;
3.2.4对所需图像进行硬盘录像控制;
3.2.5在监控分中心和监控中心可以远程控制视频切换、摄像机云台和镜头;
3.2.6可以设置和读入预置位(备选功能);
3.2.7可以占用和保持(锁定)图像一定时间,在图像锁定期间级别较低的用户无权控制该被锁图像;
3.2.8系统可以授权控制,使得某个操作台具有部分图像信息的独占能力,其它终端和操作台无法介入;
3.2.9可以按照需求调整相应编码器的编码速率,改变图像质量和传输流量。
3.3系统管理
3.3.1系统中设备的管理
a)设置各项参数;
b)远程控制设备;
c)编码器可以单播、广播或组播方式发送视频流;
d)解码器可以单播、广播或组播方式接收视频流。
3.3.2系统中用户的管理
a)用户类型
用户共分3种类型:
管理员、操作员和观众:
1)管理员
管理员具有最高权限。
系统管理员具有系统配置管理等权限,能对系统设备进行配置设置、系统参数设置、用户权限设置和动态修改、系统配置和系统参数修改等面向服务器的操作和管理,管理员具有切换、控制的完全权限。
2)操作员
操作员的权限比管理员低,是具有观看视频流权限的用户类型,具有对可控设备的操作权限,不具备对设备的配置修改权限。
3)观众
观众是用户中级别最低的用户,只可以观看视频流,不具备对设备的配置修改权限,也不具备对可控设备的操作权限,只能在通过编解码器在显示器或桌面计算机上观看图像。
b)用户的级别
系统中每个用户都被分配一个级别:
管理员:
0级
操作员:
1~10级
观众:
11~20级
其中0级为最高级别,20级为最低级别。
c)用户权限的确定
用户权限是指用户对系统进行管理或对信息资源进行访问时所能达到的职能范围。
用户优先级是指当2个以上用户指令同时到达管理设备时管理设备对用户指令的先后执行顺序。
用户权限与优先级根据用户类型进行确定。
高级别的用户类型比低级别的用户类型具有更高的权限。
具有相同类型的用户根据其用户级别来确定优先级的高低,级别数值越低其优先级越高。
用户级别相同其优先级相同。
d)说明
用户应该以正确的用户名和口令登录系统:
合法的用户名应该由汉字、a~z的大小写英文字母、0~9的数字或下划线组成,用户名长度应在2~20个字符之间(一个英文字母或数字为一个字符,一个汉字为两个字符),禁止使用空白键。
口令可使用任何英文字母及阿拉伯数字组合,口令长度应在4~20个字符,并区分英文字母大小写,禁止使用空白键。
用户可自行更改自己的用户名和口令;
用户拥有级别;
所有用户的级别应该由各单位预先协商确定,由管理单位统一汇总并在服务器内记录;
系统管理员拥有绝对权限,只有系统管理员才能添加/删除用户;
用户可以在任意监控分中心或监控中心登录系统,进行自己的级别所允许的操作。
3.3.3各节点间的协调管理
a)可以调用和观看其它节点的图像;
b)可以跨节点控制远端设备。
3.4信息内容
3.4.1视频信息
模拟视频图像被压缩编码为MPEG-2格式,封装在IP包内在网络上传输。
3.4.2控制信息
控制信息包括:
a)控制摄像机镜头、云台的各类消息;
b)选择视频源的各类消息;
c)控制编解码器的各类消息。
控制信息封装在IP包内在网络上传输。
3.4.3管理信息
管理信息包括:
a)用户管理信息;
b)设备管理信息;
c)系统管理信息。
管理信息封装在IP包内在网络上传输。
4结构模型及层次划分
4.1结构模型
视频系统与交通监控系统的分级模型是一致的,采用分级互联模型,其互联模型如图1所示:
图1高速公路路网交通监控系统的分级互联模型图
监控中心设立视频管理服务器,监控中心的视频管理服务器体现了整个高速公路路网视频系统的视频信息管理中心的地位,视频管理服务器全路网唯一,负责整个系统的管理。
设在各监控分中心的视频节点经通信网与监控中心相连,监控分中心设立的视频节点包含控制器、操作台、编解码器、切换控制器等功能设备。
4.2层次划分
高速公路路网视频信息系统结构上采用二层模型:
视频管理网层、视频交换和传输网层。
其中视频管理网又分为控制操作提供层、控制操作执行层和控制操作管理层,视频交换和传输网又分为视频交换和传输层、数字视频信号接入层、模拟视频信号接入层。
高速公路路网视频系统的模型如图2所示。
图2高速公路路网视频系统模型
5所用设备及功能
5.1摄像机
提供PAL制式的视频输出。
5.2摄像机云台镜头解码器
a)提供RS-232/RS-422/RS-485接口;
b)控制云台:
水平和垂直运动、预置位(可选);
c)控制镜头:
变焦、聚焦、光圈;
d)多于64个预置位(可选);
e)公开控制协议。
5.3监视器
提供PAL制式的视频输入。
5.4视频切换矩阵
a)PAL制式视频输入输出;
b)可通过RS-232/422/485进行完全控制;
c)连接摄像机云台镜头解码器,可对前端云台进行控制;
d)公开控制协议。
5.5网络视频编码器
a)支持PAL制式;
b)CompositeVideo视频输入接口;
c)S-Video视频输入接口;
d)视频分辨率不低于720×576;
e)帧速率不得小于25帧/秒;
f)1Mbps~16Mbps连续可调的编码速率;
g)端到端时延不超过400ms;
h)Transparent的复用格式;
i)10/100M自适应、RJ45网络接口;
j)可对IP地址、编码速率、目的地址、目的端口进行远程配置;
k)支持TCP/IP、UDP、IGMP、DHCP、RTP/RTCP网络协议;
l)提供单播、组播两种传送方式;
m)提供标准的TCP/IP短连接控制协议;
n)提供一个可通过远程TCP/IP消息进行控制的RS-232/422/485串口,从而连接摄像机解码器以达到对摄像机云台、镜头的控制;
o)控制器能按本暂行技术条件对编码器进行设置和控制,控制器并能通过编码器对连接在编码器上的摄像机进行云台、镜头的控制。
5.6网络视频解码器
a)PAL制式视频输出;
b)CompositeVideo视频输出接口;
c)S-Video视频输出接口;
d)视频分辨率不低于720×576;
e)帧速率不得小于25帧/秒;
f)端到端时延不超过400ms;
g)可自适应编码速率;
h)可接受Transparent的复用格式;
i)10/100M自适应、RJ45网络接口;
j)可对IP地址、编码速率、目的地址、目的端口进行远程配置;
k)支持TCP/IP、UDP、IGMP、DHCP、RTP/RTCP网络协议;
l)单播、组播两种接收方式;
m)标准的TCP/IP短连接控制协议;
n)控制器能按本暂行技术条件对解码器进行设置和控制。
5.7操作台
a)包含有控制键盘,操作台可以接受控制键盘的指令;
b)提供10/100M自适应RJ45网络接口或RS-232/422/485接口;
c)提供各种控制操作、系统管理等需要的人机界面和操作手段,完成操作台的所有功能要求;
d)与控制器的接口能按本暂行技术条件执行。
5.8控制器
a)按本暂行技术条件完成对本地设备的各种控制和管理功能;
b)能按用户提供的接口协议与本地设备进行接口,达到对这些设备的控制和管理,完成远程控制和管理的协议转换;
c)按本暂行技术条件完成与视频管理服务器、远端控制器的接口,实现视频信息的远程控制和管理。
5.9视频管理服务器
a)完成对整个高速公路路网交通视频系统的管理,起到管理中心的作用;
b)为高速公路路网以外的相关系统提供统一的接口,并完成协调控制;
c)为高速公路路网视频系统的用户提供服务功能;
d)为系统管理员提供管理功能。
6资源统一编号、命名
6.1监控中心和各个监控分中心(节点)统一编号、命名
监控中心和各个监控分中心(节点)统一编号,编号是唯一的,该编号为字节型,占用一个字节长度,即监控(分)中心编号范围为0~255。
监控中心和各个监控分中心统一命名。
名称可为:
监控(分)中心所在地地名或所辖区域名。
名称是唯一的。
附录A给出了监控(分)中心名称、编号表。
6.2监控设备统一编号、命名
6.2.1控制器统一编号、命名
每个监控中心或监控分中心有一台控制器,该控制器的编号与所在监控中心或监控分中心的编号相同,控制器的编号是唯一的,该编号为字节型,占用一个字节长度,即控制器编号范围为0~255。
控制器编号是唯一的。
控制器统一命名,名称可为:
所在监控(分)中心名称+“控制器”。
控制器名称是唯一的。
附录B给出了控制器名称、编号表。
6.2.2操作台统一编号、命名
每个监控中心或监控分中心至少有一个操作台,操作台编号包括两部分,第一部分为所属监控(分)中心编号,第二部分为该操作台在本监控(分)中心内的编号,每一部分均为字节型,占用一个字节长度。
操作台在监控(分)中心内的编号范围为0~255。
操作台编号是唯一的。
操作台统一命名,名称可为:
所在监控(分)中心名称+“操作台”+操作台在该监控(分)中心的编号。
操作台名称是唯一的。
6.2.3摄像机统一编号、命名
摄像机编号包括两部分,第一部分为所属路段编号,第二部分为该摄像机在本路段的编号。
第一部分为字节型,占用一个字节长度;第二部分为字节型,占用一个字节长度。
即摄像机在路段上的编号范围为0~255。
其中摄像机在路段上从小到大依次编号,编号方法为:
东西走向的路段从东向西、南北走向的路段从北向南开始编号。
所有摄像机的编号是唯一的。
摄像机统一命名,摄像机名称包含两部分,第一部分为所属路段名称,第二部分为在该路段的位置。
其中路段名称沿用《高速公路编号命名方案宣传提纲(2001年)》(市政工程管理局编)中的高速公路路网公路命名方案。
第二部分为具体定位信息,包括里程数、方位。
故摄像机名称格式可为:
路段名+里程数+方位(东、西、南或北侧)。
摄像机名称是唯一的。
6.2.4监视器统一编号、命名
监视器编号包括两部分,第一部分为所属监控(分)中心编号,第二部分为该监视器在本监控(分)中心内的编号。
每一部分均为字节型,占用一个字节长度。
即网络视频编码器在监控(分)中心的编号范围为0~255。
所有监视器的编号是唯一的。
监视器统一命名,监视器名称包含两部分,第一部分为所在监控(分)中心的名称,第二部分为该监视器在监控(分)中心的编号。
故监视器名称格式可为:
监控(分)中心名称+监视器在该监控(分)中心的编号。
监视器名称是唯一的。
6.2.5网络视频编码器统一编号、命名
网络视频编码器编号包括两部分,第一部分为所属监控(分)中心编号,第二部分为该网络视频编码器在本监控(分)中心内的编号。
每一部分均为字节型,占用一个字节长度。
即网络视频编码器在监控(分)中心的编号范围为0~255。
所有视频编码器的编号是唯一的。
网络视频编码器统一命名,网络视频编码器名称包括两部分,第一部分为所属监控(分)中心名称,第二部分为该网络视频编码器在监控(分)中心的编号。
故网络视频编码器名称格式可为:
监控(分)中心名称+网络视频编码器在监控(分)中心的编号。
网络视频编码器的名称是唯一的。
6.2.6视频解码器统一编号、命名
网络视频解码器编号包括两部分,第一部分为所属监控(分)中心编号,第二部分为该网络视频解码器在本监控(分)中心内的编号。
每一部分均为字节型,占用一个字节长度。
即网络视频解码器在监控(分)中心的编号范围为0~255。
所有网络视频解码器的编号是唯一的。
网络视频解码器统一命名,网络视频解码器名称包括两部分,第一部分为所属监控(分)中心名称,第二部分为该网络视频解码器在监控(分)中心的编号。
故网络视频解码器名称格式可为:
监控(分)中心名称+网络视频解码器在监控(分)中心的编号。
网络视频解码器的名称是唯一的。
6.2.7视频切换矩阵统一编号、命名
视频切换矩阵编号包括两部分,第一部分为所属监控(分)中心编号,第二部分为该视频切换矩阵在本监控(分)中心内的编号。
每一部分均为字节型,占用一个字节长度。
即视频切换矩阵在监控(分)中心的编号范围为0~255。
所有视频切换矩阵的编号是唯一的。
视频切换矩阵统一命名,视频切换矩阵名称包括两部分,第一部分为所属监控(分)中心名称,第二部分为该视频切换矩阵在监控(分)中心的编号。
故视频切换矩阵名称格式可为:
监控(分)中心名称+视频切换矩阵在监控(分)中心的编号。
视频切换矩阵的名称是唯一的。
7图像叠加字符格式定义
高速公路路网实时视频系统所有接入监控分中心和监控中心的图像都必须叠加字符,用于标识该图像源名称、当前日期、时间,便于监控中心和分中心用户管理图像。
图像字符在图像的模拟输入端添加,当图像接入视频切换矩阵时,在视频切换矩阵输入一端添加。
叠加字符位置:
在图像左上角叠加日期和时间,在图像右下角叠加图像源名称。
叠加字符格式为:
日期和时间:
XXXX—XX—XX(年—月—日),年份用四位数字表示;
XX—XX—XX(时—分—秒),小时用24时制表示;
图像源名称:
XXX路X侧…(最长15个中文字符)。
8标准通信协议
8.1标准通信协议的数据报格式
标准通信协议采用TCP数据报格式。
8.2标准通信协议消息类型定义
消息类型编码用于标识不同的消息,消息类型编码为UnsingedTinyint类型,宽度为1个字节。
下表中,O表示操作台,C表示控制器,S表示视频管理服务器,→表示消息的传递方向。
消息中,以REQ开头的消息为请求消息,以RET开头的消息为相应请求消息的返回消息,两者一一对应;以CMD开头的消息为命令消息,以RESP开头的消息为相应命令消息的响应消息,两者一一对应。
消息
消息编号
说明
REQ_LOGIN
0x01
登录系统请求(O→CorC→S)
RET_LOGIN
0x02
登录系统返回(S→CorC→O)
REQ_LOGOUT
0x03
退出系统请求(O→CorC→S)
RET_LOGOUT
0x04
退出系统返回(S→CorC→O)
REQ_VIDEO_SWITCH
0x05
图像切换请求(O→CorC→S)
RET_VIDEO_SWITCH
0x06
图像切换返回(S→CorC→O)
CMD_ANALOG_VIDEO_SWITCH
0x07
模拟图像切换命令(S→C)
RESP_ANALOG_VIDEO_SWITCH
0x08
模拟图像切换响应(C→S)
CMD_DIGITAL_VIDEO_SWITCH_UNICAST
0x09
数字图像切换命令(单播)(S→C)
RESP_DIGITAL_VIDEO_SWITCH_UNICAST
0x0A
数字图像切换响应(单播)(C→S)
CMD_DIGITAL_VIDEO_SWITCH_MULTICAST
0x0B
数字图像切换命令(组播)(S→C)
RESP_DIGITAL_VIDEO_SWITCH_MULTICAST
0x0C
数字图像切换响应(组播)(C→S)
CMD_UNICAST_TO_MULTICAST_ENCODER
0x0D
单播改组播命令(编码器端)(S→C)
RESP_UNICAST_TO_MULTICAST_ENCODER
0x0E
单播改组播响应(编码器端)(C→S)
CMD_UNICAST_TO_MULTICAST_DECODER
0x0F
单播改组播命令(解码器端)(S→C)
RESP_UNICAST_TO_MULTICAST_DECODER
0x10
单播改组播响应(解码器端)(C→S)
CMD_MULTICAST_TO_UNICAST_ENCODER
0x11
组播改单播命令(编码器端)(S→C)
RESP_MULTICAST_TO_UNICAST_ENCODER
0x12
组播改单播响应(编码器端)(C→S)
CMD_MULTICAST_TO_UNICAST_DECODER
0x13
组播改单播命令(解码器端)(S→C)
RESP_MULTICAST_TO_UNICAST_DECODER
0x14
组播改单播响应(解码器端)(C→S)
REQ_RELEASE_VIDEO
0x15
释放图像资源请求(O→CorC→S)
RET_RELESAE_VIDEO
0x16
释放图像资源返回(S→CorC→O)
CMD_STOP_ENCODER
0x17
编码器停止编码命令(S→C)
RESP_STOP_ENCODER
0x18
编码器停止编码响应(C→S)
CMD_STOP_DECODER
0x19
解码器停止解码命令(S→C)
RESP_STOP_DECODER
0x1A
解码器停止解码响应(C→S)
REQ_VIDEO_SWITCH_OUTNET
0x1B
网间图像切换请求(S→S)
RET_VIDEO_SWITCH_OUTNET
0x1C
网间图像切换返回(S→S)
REQ_VIDEO_CONTROL
0x1D
图像控制请求(O→C)
RET_VIDEO_CONTROL
0x1E
图像控制返回(C→O)
REQ_SETUP_VIDEO_CONTROL_RELATION
0x1F
建立图像控制关系请求(C→S)
RET_SETUP_VIDEO_CONTROL_RELATION
0x20
建立图像控制关系返回(S→C)
CMD_SETUP_VIDEO_CONTROL_RELATION
0x21
建立图像控制关系命令(S→C)
RESP_SETUP_VIDEO_CONTROL_RELATION
0x22
建立图像控制关系响应(C→S)
CMD_VIDEO_CONTROL
0x23
图像控制命令(C→C)
RESP_VIDEO_CONTROL
0x24
图像控制响应(
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