引言
随着交通领域高速公路系统信息化建设的不断完善和发展，交通管理正在逐步向智能化的方向发展。特别是近几年高速公路专用通信和监控技术的不断更新，为高速公路信息化智能化的建设创造了充足和可靠的条件。其中视频监控系统作为智能化交通管理最重要的信息平台，在高速公路信息化系统中起着举足轻重的作用。
在高速公路监控领域中，过去一直是以模拟监控方式居统治地位。近年来，随着数字技术和网络技术的发展和用户要求的不断提高，数字监控系统逐渐显露出其优越性，虽然目前数字监控系统还未取代模拟系统，却以不争的事实在监控系统中占据着越来越重要的位置，与模拟系统共分天下。放眼当前高速公路监控系统的发展，无疑数字系统将占据模拟系统以前的位置，并可能逐步取代传统模拟系统，我们相信高速公路模拟监控系统的数字化改造势在必行。以下以湖北京珠高速为例，对高速公路模拟监控系统数字化改造进行抛砖引玉的介绍分析。
一、现存模拟监控系统及其局限性
由于过去技术上的限制及其它原因，目前我国大部分已有的高速公路视频监控系统并不完善,停留在老的模拟监控系统上。许多公路视频监控系统还非常简陋，部分路段在用的一些专用监控设备在设计和技术上也已经相对落后，在产品性能、功能和组网等方面不能很好地满足实际的需求。这在很大程度上影响了整个高速公路交通管理的科学化现代化水平的提高，制约了高速公路交通的稳定和安全经济运行。
以湖北京珠高速为例，京珠高速公路湖北段全长约400公里，有23个收费站，其中有150多路视频信号分别监控进出口车道，收费亭内收银，收费广场。改造前，监控系统为全模拟方式。各站点费亭、车道、广场的模拟视频图像直接通过收费岛边亭视频光端机传到站内监控室，在监控室对本地控制、查看，并用一台单路长延时磁带录像机来进行多路视频图像手动分时切换录像（每隔一小时，就由监控员手动切换录像源来录另一路图像）；中心对各站点所有视频进行查看和控制。其系统结构如下图所示：
系统结构图
1. 目前各管理所的每个车道、出口亭内及收费广场都安装了摄像机，但现有的设备只能在同一时刻对指定的某一路图像进行录像，而不能同时对每一路图像进行录像，因此当发生一些纠纷，违纪违规行为或其他特殊情况时，很可能因为这一路图像没有及时录像，而导致无据可查，给正常的营运带来不便和麻烦。
2. 现有的长延时录像机采用模拟录像，无法随机查询和播放，在查询录像和录像效果上都难以满足用户要求。由于没有声音的记录，在处理纠纷上带来了很大困难和不便。
3. 在录像查询上，只能到本地监控室寻找相应时段的录像磁带来播放查询，无法远程查询，和随时随地的稽查管理。
4. 无法进一步提供公网查询浏览的增值服务，不利于业务的进一步发展和服务的提升。
5. 监控员的操作非常不方便，每隔一段时间必须手动的去换录像带，等其它局限性问题。
二、数字监控系统的优点
随着通信技术、计算机技术和图像压缩技术的迅速发展，交通领域视频监控系统也逐渐在更新换代，新型的交通领域监控模式逐渐涌现出来。高速公路的迅猛发展，车行流量的急剧增大，服务意识的不断提高，对整个系统的管理要求越来越高，模拟系统已力不从心，而数字监控系统正好弥补了这个缺点。
1.信号传输都基于TCP/IP协议，从局域网的任意一个端口或任意一台计算机均能通过授权查看和控制任意一个摄头，这意味着在局域网内部或在无线局域网中支持以笔记本电脑的方式进行移动监视。
2.可以升级接入广域网，提供增值服务，客户可以随时随地查看路况信息，根据权限访问，配合各系统提供远程录像查询，如公安部门。
3.每一个图像画面质量可随意调整，超高清晰，绝无马赛克，实时显示，实时录像，多路图像远程同时浏览。
4.管理者直接坐在办公室即可进行远程稽查管理。
5.支持进行数字化录象和回放，无须购买传统长延时录象机，录象存放在指定的硬盘或网络存储设备中，实现海量存储。
6.可以实现音视频同步监控和录音录像，使突发事件能够日后重现，为处理提供了强而有力的证据。
三、改造后的系统结构及主要功能
（一）、改造后的系统结构示意图如下：
（二）、系统原理
各费亭、车道、广场图像经由原来的视频光端机，传到本地监控室，进入视频分配器后，分成四路。一路提供给原有画面分割器，上到电视墙，实现本地的实时监控；一路接入已有的视频切换矩阵，矩阵输出一路到音视频切换器，再连到主监视器，与硬盘录像机共享主监视器来监控，再输出一路视频通过光纤传到监控中心的矩阵，实现传统的模拟监控；一路连到新增加的画面分割器，分割后接入硬盘录像机，实现多画面同时在一个通道内录像，以方便同时多路回放查询；最后一路与硬盘录像机相连，实现所有图像时间监控和录像。在各收费亭内增加高保真拾音器，获取收费员与客户交流时的音频记录。然后通过边亭新增加的音频光端机传到本地监控室，接入硬盘录像机，实现与视频的同步录音。这样，在查看图像的时候，同时也可以听到相应的声音，既方便管理稽查，也方便突发事件的取证。硬盘录像机音视频输出到音视频切换器与矩阵共享主监视器，声音通过主监的喇叭播放出来，同时接入系统内部局域网，设置好网络参数，使整个网内的电脑都可以根据权限访问硬盘录像机的实时音视频和录像资料。
（三）、改造原则
1.尽量利用原有设备及光纤网络，避免投资过大。
2.系统全部采用成熟稳定的产品，保障系统稳定可靠运行。
3.系统核心技术采用当前世界一流技术和国际标准，保障系统在未来使用的先进性，扩展性和兼容性，不会被淘汰。
4.系统设计时预留有扩展接口，大大提高的系统升级扩展的能力，为系统今后的全程数字化联网管理奠定基础。
（四）、系统主要功能：
1.新增音视频全实时硬盘录像机可实现各收费站对本站所有图像和语音24小时实时监视、监听、录像及回放的管理，且可对所有图像跟据具体名称在显示和录像画面上叠加中文字符和时间，给监控管理人员的快速识别、管理和存档带来很大方便。
2. 采用专用集中控制键盘，通过专用键盘可实现对硬盘录像机的远距离集中管理操作，操作方便、简单，多台硬盘录像机可使用一台专用控制键盘管理操作。
3.新增高清晰度彩色四画面分割器，与硬盘录像机配合使用，同时监看、录像、回放多路相关图像，对实际稽查管理工作提供方便快速地对比性和全面性。
4.所有收费站新增高保真监听头，对现场所有音频进行实时与图像同步监听，硬盘录像机实时同步录音和回放，实现图像与相对应音频的同步管理。
5.收费亭所有声音信号全部通过新增音频光端机实时并与视频同步传输到监控室，保证了音频传输的高质量和高度的集成性。
6.新增多路音视频切换器，实现多台硬盘录像机和原监控系统共用一台彩监显示，但可通过手动切换来分别查看各系统的图像和声音，节省用户投资和解决设备占用空间不够的问题。
7.录像资料采用MPEG4国际先进图像压缩技术和专门的文件格式，不可被篡改，安全可靠，并且设备单台具有容纳八个硬盘的大容量存储空间，在确保图像高画质，音频高音质，音视频全实时全同步的情况下、录像保存时间可实现用户至少7天以上的存储需求。
8.具有强大的网络分控功能。
四、改造中值得注意的地方
在高速公路系统中处于全模拟系统的路段，一般都是建得较早、相对来说也是相当重要的路段。所以在改造中对原系统的正常工作应该丝毫不能影响，否则将导致严重后果。因此，必须在改造之前有周全的施工组织安排，尤其原视频较多的站点，其布线的复杂往往使得让人有无从下手的感觉。既不能重新规划监控室的布局（有些机柜、设置无法移动），也不能随意增加机柜（监控室大小限制）。由于设备的增加，线缆也跟着成倍增加，难度的加大，使得工程的实施较为复杂。
因为早建高速公路的重要性，必须在改造以后，保证系统的稳定可靠，这就要求选用设备时的谨慎和科学。在本次改造中，京珠高速湖北段选用美国OT-Systems光端机和嵌入式MPEG4数字硬盘录像机，改造后的录像录音效果、易操作性、系统先进性、稳定性等在国内都超前。
