高速球的发展方向与在实际中的应用

一、前言　

      随着全世界范围内恐怖事件的频繁发生，以及人们对自身安全的日益重视，安防器材生产厂家迎来了市场需求急剧扩大的黄金发展时期，同时，市场也对安防产品的技术和品质有了更高、更苛刻的要求，高速球尤其明显。

      所谓高速球，实则是解码器、云台、一体机三者高度集成的统一体，它在本质上与常见的球型云台摄像机是一致的，只是高速球的功能更为全面，结构更为复杂，反映更为快速。

      在几年前说起高速球，对绝大多数的国内安防生产厂家来说，在技术上似乎还有一个高不可攀的门槛。那时，高速球基本被国外的知名大品牌所垄断，国内也只有为数不多的几个厂家有所涉及。但是，随着大量国内厂家自身技术的不断积累与增强，相关配套器件的不断完善，越来越多的厂家拥有了自己开发的高速球产品，与国外知名品牌的差距也逐渐缩小，在某些方面甚至有超出的趋势。

      在今年北京举行的安防展上，拥有高速球产品的厂家比比皆是，不少厂家的产品在关键性能指标上都有着相当优异的表现。

二、高速球发展方向

      1、操作与功能

      (1)速度：

      这是高速球区别于匀速球或其它一体化球类产品的一个非常明显的特性。拥有更高的转速，可以大大缩短高速球在突发情况下的时间差，以便监控人员及时了解监控区域内的异常情况，同时，监控设备可以记录更多的有效信息。这一点，在高速球与报警联动系统中的体现尤为明显。目前高速球的水平转速至少也大于100度/s，高的已经达到400度/s。而匀速球或其它一体化球类产品的水平转速多为几度/s，或十几度/s。

      (2)精确度：

      这也是高速球一个最为基本的特性指标，与高速球的预置位功能紧密相连。目前市场上，精度高的产品，其重复定位精确度可达到+/-0.1度左右，精确度低的产品，其重复定位精度可达到+/-2度左右。对于大多数的用户来说，+/-0.1度与+/-2度的差异似乎并不大。但是，如果考虑到是采用高速一体化摄像机来获取视频图像，而一体化摄像机有着少则十几倍，多则二十几倍甚至三十多倍的光学变焦范围，在实际使用过程中，当把一体化摄像机的光学变焦拉到极限时，在屏幕上的+/-0.1度的误差就比较明显，更无需说+/-2度了。

      很可能用户最初所设置预置位的图像已经无法在屏幕上找到了。但是如果这种现象发生在紧急情况下，可以想象会带来什么样的后果。但是，需要指出的是，高速球的运行速度与重复定位精度，在设计时，存在着一定的矛盾关系，所以需要在速度与精度之间寻求一个平衡点来满足实际的需要，这是大多数高速球厂家采取的解决办法。

      (3)功能方面：

      最初的高速球功能十分简单，只有预置位设置与调用的几个少数功能，而且，高速球之外的其它一体化球类产品大多只解决了整机集成和旋转等基本问题。但是，目前市场上的高速球产品所拥有的功能已经非常强大了，除了基本的预置位设置功能外，如：报警联动、OSD菜单、巡航扫描、花样扫描、两点扫描、看守位、方位显示等功能等。这给用户有了更多的选择，大大减少了监控人员的工作强度与工作量，使监控范围更加全面，监控效率更高，应对突发事件反应更快，有效地达到了监控的目的。

      2、传输方式：

      传输是针对高速球的视频信号与控制信号的传输，传统高速球的视频信号是采用同轴视频线来传输，控制信号用专用信号线来传输，随着相关技术的不断完善，也出现了同轴视控传输、网络传输、光传输和无线传输的高速球。

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      (1)同轴视控传输：

      就是利用同轴视频线传输视频信号的同时，把控制信号经过相应处理，通过同轴视频线来传输，由于在施工中不需要单独布置信号传输线，这样就大大减少了工程量，相应降低了工程成本。只是由于同轴视频线的损耗，要实现远程传输则需增加大量的设备投入，实际传输的质量也并不理想；

      (2)网络传输：

      集成了网络传输功能模块的高速球被称为网络高速球，是利用网线，以及互联网来传输视频和控制信号，这种传输方式对施工是相当有利的。由于可以利用互联网来传输，则可以实现真正意义上的远程监控，只要可以上网，监控就可以在任何时间任何地点下进行。

      目前制约这一技术发展的瓶颈是国内网络的带宽不足，以及网络的不稳定。但从技术的发展来看，这一类产品的市场非常广阔，随着相关配套的完善，它将成为一个不可避免的发展方向。

      (3)光传输：

      就是在高速球内部集成了光传输的光端机模块，利用光纤来传输视频和控制信号，由于光纤传输，具有信号传输量大，损耗低等特点，因此即使远距离传输信号，在后端的监控人员也可以看到优异的监控图像，这对提高监控质量是非常有益的；

      (4)无线传输：

      顾名思义，所谓无线传输，就是高速球的视频信号与控制信号均是采用无线的方式进行传输，这种传输方式，通常用于特殊情况下的监控，可以用于监控范围大、监控点分散、监控范围不确定和监控场所难于施工等场所。

      无线监控最大的特点就是几乎无布线的工程，只要解决电源的问题即可。但它也有设备造价高、调试困难、受环境影响大等诸多不利因素，因此难以广泛应用。

三、智能化：

      目前智能化在高速球上的应用也日益广泛，一些高速球拥有的随时检测球机内部温度和湿度、自动启动内部加热和降温设备、智能监控风扇转动状态、智能识别系统协议等功能。甚至一些高速球还可以按照设定，自动跟踪监控区域内的移动目标、判断监控区域内目标的行为状态、自动识别人的面孔、自动统计监控区域内人流量等强大的功能。

四、高速球在实际中的应用－高速公路的应用

      1、前言

      在实际应用中高速球的应用越来越广泛，特别在高速公路的应用尤其明显，从上世纪90年代开始，中国进入了公路建设快速发展的时期。我国高速公路总里程到目前已突破3万公里，位居世界第二。根据国家对高速公路的发展规划，到2020年，中国高速公路总里程将达7万公里。高速公路的建设和发展，已成为衡量一个国家和经济发展水平的重要指标。

      监控系统作为高速公路交通工程中的一部分，在高速公路管理中发挥着越来越重要的作用。它主要分为收费站监控、隧道、特大桥梁监控和路面监控三部分。

      (1)收费站监控

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      收费监控系统主要是对收费站的车道、收费广场、收费亭的收费情况、对收费车道通过的车辆类型、收费员的操作过程以及收费过程中的突发事件和特殊事件进行观察和记录，实施有效的监督。同时，为了配合高速公路的管理，收费站监控系统除了监看收费情况外，还需要监看过往的车辆在进收费站之前以及在出收费站之后的情况，并可监察违章车辆情况，以便高速公路形象化、高效率的管理。

      监控点主要设置在收费站的车道、收费广场、收费站正中间和各个收费亭等处。各收费车道及收费亭一般采用交通专用枪型摄像机，收费广场多采用一体化球机。

      (2)隧道和特大桥梁监控

      随着交通量的不断增长，特大桥梁、山区高速公路隧道等的存在，加之驾驶人员的不良驾驶行为、车辆性能等因素，在这些特殊路段设置监控系统来监测交通安全，便显得尤为必要。

      目前大部分隧道监控已经实现无肓区监控，摄像机一般安装于隧道拱壁中央；特大桥梁等重要交通路段也大都安装了监控系统。

      (3)路面监控

      路面监控系统主要是对高速公路干线进行监视，掌握高速公路交通状况。

      2、高速公路监控系统对高速球的要求

      目前高速公路监控系统作为高速公路交通工程机电三大项中比较重要的一项，在高速公路的管理中发挥着越来越重要的作用。随着高速公路管理要求的不断提高，收费管理、数据通信、图像监控已经是现代化高速公路建设中必不可少的一个部分。高速公路监控对系统也更加严格要求，主要体现在下面几个方面：

      (1)要求系统整体的稳定性

      设备的低故障率和长时间的良好运行指标越来越受到人们的关注。

      (2)要求高的图像质量

       系统要求图像能够清晰可辨，并能适应各种环境和气候条件下工作的使用要求，而且要提高夜间对车辆牌号等监控对象监控图像的清晰可辨度等，这些方面也成为倍受人们关注的重要指标之一。

      (3)要求系统具有较好的可维护性能

      采用相对少的系统设备和系统设备的模块化设计，方便系统的替换维护和使用过程中长期维护的投入，对系统要求有可扩展性能，在将来系统升级时有更多的可兼容设备，以最少最合理的代价完成系统升级。

      高速公路的前端摄像机一般为固定点摄像机，匀速球型摄像机和高速球型摄像机等3种，根据监控点的需求有不同的应用。通常收费亭和收费车道需实时定点监控，因此收费亭一般采用小半球摄像机，不仅有利于监视，且不影响环境美观。而收费车道由于监视范围固定，监视范围也有限，宜采用室外枪式固定摄像机。

      鉴于高速公路的特殊性，更多先进技术的融入使前端摄像机——高速球的如下特点正好满足了高速公路的需求：监控面积大，视角广阔，旋转速度快，能够快速捕捉和跟踪图像，拍摄清晰。