交通應急指揮建設勢在必行

    2008年一場罕見的暴風雪引發一場交通應急的建設探討，其情況的特殊在于暴風雪的出現和中國的春運發生在同一時間，平時通過高速公路承擔的運力因為路面冰凍而無法發揮，鐵路本身又難以負擔這多余的運力。

    中國改革開放的30年也是中國要素流動解放的30年，勞動力、能源等按照比較優勢的分配結果從中西部源源不斷地涌向東部，帶動了中國交通的發展。中國的整體交通尤其公路交通在近五年發展迅速。然而硬件設施上去了，相關配套方案卻仍未跟上。如何在出現意外事件時，進行早介入、早處理，統一協調、分配道路資源？在一場大雪之后，交通應急指揮聯網監控的建設顯得尤為迫切。

    《公路交通突發事件應急預案》構架組織體系

    如何建設一套簡潔、有效的應急指揮體系，交通運輸部總結了2008年抗擊低溫雨雪冰凍災害和汶川特大地震抗震救災經驗，對《公路交通突發事件應急預案》進行了修訂，提出了應急指揮組織體系。

    公路交通應急組織體系由國家級（交通運輸部）、省級（省級交通運輸主管部門）、市級（市級交通運輸主管部門）和縣級（縣級交通運輸主管部門）四級應急管理機構組成。

    圖1 公路交通應急組織體系

    國家級公路交通應急管理機構包括應急領導小組、應急工作組、日常管理機構、專家咨詢組、現場工作組等。省級、市級、縣級交通運輸主管部門可參照本預案，根據各地的實際情況成立應急管理機構，明確相關職責。

    交通應急監控聯網建設路在何方

    有專家認為公路交通運輸應急保障能力還需進一步提高，“我們可以有特種部隊，可以有專業的救援隊伍，進行快速搶通與救援行動，而我們為什么不可以考慮建設一支能夠快速搶通救援的公路交通領域特種隊伍？”但是即便是有一支交通搶修特種部隊，也一定要一套高效的應急指揮IT系統進行相應的支撐。

    交通應急指揮系統中監控圖像接入和視頻遠程指揮無疑是最重要的兩個部分，它就像人類的視覺系統和大腦分析系統，可以起到事先判斷分析、事后取證的作用，同時起到遠程支持、遠程會商的作用。以下重點對交通應急指揮系統中監控部分進行分析。

    為了增加對各路段的監控，傳統分散的前端監控將逐漸發展成網狀監控，隨著規模的逐漸加大，交通應急聯網監控建設帶來幾個思考：

    1.監控建設模式如何適應大規模聯網應用？

    交通的監控圖像系統原先都是分散在各個部門自己建設，采用的建設模式也各種各樣，傳統模式主要在前端（如路段）采用模數結合方案，然后利用收斂比通過部分編碼器上傳到監控中心。

    這種模式僅僅適合小規模應用，可以進行光端機、同軸電纜部署；一旦規模擴大，在路段監控分中心勢必出現布線復雜、維護困難等問題。應采用全IP監控方案，可以簡化布線，把視頻轉變成IP信號后通過IP網絡統一承載。

    2.在規模監控時，如何加強對全路段的管理？

    傳統監控前端存在模擬、數字兩套系統，維護困難；通常只上傳4～8路圖像，難以進行全網監控，對于大規模公路交通監控管理乏力；而且很難與遠程視頻指揮系統進行整合。

    全IP監控可以完整管理包括交換、傳輸、存儲、信息安全產品在內的整套系統；完善的視頻系統管理軟件（VM)可以實現分級分域統一配置管理，極大提高系統的可管理可維護性，提高系統可靠性，同時降低管理維護成本。

    3.如何提高道路沿線部署光纖的利用率？

    為了提高監控力度，對道路沿線的路況、氣候條件等了解更加清楚，勢必要加大監控密度，在沿線每一公里處增加監控點成為目前高速公路監控建設的新要求。

    模式1  點對點光端機組網

    傳統監控一般采用點對點光端機組網模式，該模式邏輯上是星型結構；但為每個邏輯點單獨鋪設光纜造成極大的資源浪費，光纖利用率低，嚴重影響視頻監控的廣泛部署。     

    模式2  接力總線級聯數字視頻光端機組網

    由于是接力模式，因此在不帶光開關保護的情況下，某一個節點斷電會影響下一節點對中心的通訊。該模式最大可支持16個總線節點數，每個節點只支持一路視頻源上傳；技術上可以做到前端機互換，實際操作中，為了增加鏈路可靠性，必須采用光保護開關，而光保護開關是廠家按（光鏈路）訂單生產，備件的不可互換性嚴重影響制約了接力總線級聯光端機的發展。

    模式3  光纖自愈環方案

    ONU在傳輸光口板內置檢測模塊，對發光數據進行檢測，一旦發現斷路的情況，將傳輸鏈路重新連接，形成新的傳輸路徑，保證視頻傳輸的可靠性。一般環網只支持8個節點，傳統應用在骨干鏈路，在接入端采用環網方案需要占用ONU的計算，易帶來系統的不穩定。

    模式4  EPON（無源光網絡）接入方案

    該模式中OLT是EPON光網絡的終結，上行為以太網鏈路，支持32級。采用的分光器、ONU都是標準器件，便于工程實施；在傳輸干線無單點故障點；同時避免了光纖資源浪費，節省成本、維護方便。

    對于前面兩種光端機模式目前在高速公路沿線監控應用正逐漸減少，對于后面兩種光纖自愈環和EPON方案簡單對比如下：

    乍一看，環網技術符合高速公路需求，可以防止光纖破壞的情況，但是其實由于高速公路部署特性，環路與樹狀對于高速公路的光纖部署來說，損壞是一樣的，因為不會破壞其中一芯光纖。光纖環網一般應用在系統的骨干，在接入端應盡量簡單、高效，以免對系統的穩定性、性能造成影響。相比之下，EPON方案采用單纖鏈狀部署，符合高速公路的需求，同時工程部署、售后維護都十分方便。

    4. 如何保證前端錄像的可靠性，并能做到及時響應，把事故現場的圖像及時回放？

    傳統的監控方案采用DVR硬盤錄像機進行圖像保存，但這種方式存在很多不足，因而被更加先進、成熟的磁盤陣列存儲所取代。

    在采用SAN磁盤陣列存儲時，存在兩種技術路線，一種是流媒體服務器＋磁盤陣列SAN模式，一種是IP SAN模式，前端編碼器直接輸出iSCSI的存儲流寫入到磁盤陣列IP SAN中。

    采用流媒體服務器＋磁盤陣列SAN模式，需要在服務器上進行文件封裝，文件方式操作，在流媒體轉換為文件過程中易丟失數據，同時受操作系統影響易感染病毒導致文件不可用；服務器系統資源開銷大，視頻流帶寬變大后，視頻服務器壓力變大。另外，由于需要進行文件封裝，一旦出現意外事件需要回看歷史圖像時需要等待文件封裝完畢。

    采用編碼器直接輸出iSCSI存儲流存入磁盤陣列IP SAN中，如圖5所示。

    端到端的直接寫入，工作穩定系統可靠。存儲設備可以任意布置。特別是系統擴展，視頻編碼設備碼率變化后對系統壓力影響小。裸數據寫入，系統資源開銷少，磁盤利用率高。

    采用iSCSI直接存儲，支持秒級回放，滿足應急情況需求，可以及時看到最短1分鐘前發生的意外事件現場的歷史圖像，為盡快處理意外事件爭取寶貴時間。

    5.如何進行傳輸通道的備份？

    交通應急還要考慮到鏈路中斷情況下如何利用衛星通信進行備份傳輸，同時可以結合WiMAX、點對點/點對多點無線微波補充技術實現鏈路傳輸。

    一旦發生傳輸鏈路中斷，傳統的有線方式恢復需要較長時間，而采用無線方式可在較短時間內恢復傳輸鏈路。衛星通信是最可靠的一種無線傳輸方式，相對成本較高，在山區、丘陵等區域比較合適；平原地帶可以利用WiMAX等技術進行有效的鏈路補充。

    隨著交通尤其高速公路的快速發展，未來對全國交通指揮系統響應速度的要求越來越高，全國性高速公路指揮中心的建設很必要，它應該與各省路政、交警甚至司乘形成一張立體網，能及時對氣候和路況做出第一反應。在規劃省交通應急指揮中心甚至跨省區域的應急指揮中心時，就勢必首先需要把前端的視頻監控一起聯網。在出現事故的緊急情況下，能夠快速響應，協調各方資源同時盡快通告司機們選擇適合的道路通行。

    圖6 交通應急聯網監控

    交通應急建設將打破原有的交通系統各前端監控的封閉建設，迎接一場統籌規劃、大聯網監控時代的到來。