地铁高清安防监控系统应用分析

　　XX地铁某号线是一条南北客流主干线，线路全长48km，其中高架线约5km，地面线1km，地下线约42km。该线路地铁共设站点30座(其中高架车站1座，地下车站29座)，控制中心1座，车辆段1座，停车场1座。本文以该地铁为例，谈地铁高清监控解决方案是如何实现的。

　　系统架构

　　整个系统建设中，除了垂直电梯的模拟摄像机采用普通D1的编码器接入外，其余点位从图像的采集、传送、存储、显示全部达到高清，要求符合HDTV标准的分辨率1920*1080以上全实时图像画质。

　　视频监控系统分为控制中心和车站两级组网，两级均可对系统内的图像进行监控和控制，监控功能相互独立，互不影响，控制优先级如下。

　　·第一级：中心防灾值班员;

　　·第二级：车站防灾调度员;

　　·第三级：中心行车调度员;

　　·第四级：中心总调调度员;

　　·第五级：中心电力调度值班员;

　　·第六级：车站行车调度员;

　　·第七级：中心客调调度员;

　　·第八级：其他用户。

　　运营视频监控系统与公安视频监控系统共用高清数字摄像机，专网高清视频摄像机提供模拟视频输出口供公安系统调看。对于根据运营电视监控设置的摄像机，地铁运营具有优先控制权。优先级可扩展，不同调度员优先级可在控制中心通过软件调整，调整方式灵活快捷，所有云台的优先级均可灵活设置。

　　系统设置控制中心调度员的行车监控、防灾环控监控、电力设备监控、客调监控和总调监控;采用控制中心远程监控和车站本地监控方式，组成一个完整的视频监控两级监控网络。各车站视频信号，由前端高清IPC采集处理后，送至车站的三层以太网交换机，通过三层组播的方式，控制中心交换机接收此信号后在相关调度员工作站进行视频显示及控制;另外提供8路图像进行相应解码处理后在大屏幕显示，并在控制中心交换机预留相应数字接口至日后TCC系统平台，CCTV监控系统通过标准协议体系和上级平台TCC实现互联互通互控(图1)。

　　车站监控系统

　　车站监控系统由前端图像摄取部分、车站视频处理部分、图像显示控制部分及图像上传等几个部分组成。主要设备包括：数字高清摄像机、彩色高清液晶监控器(综合监控专业提供)、司机监控器，视频编码器(垂直电梯内摄像头用)，车站视频交换机、NVR视频存储组、车站视频管理服务器、视频控制终端、控制键盘、电源分路器(内置式)、控制切换软件等设备组成。

　　·车站控制室设置1台视频监控客户端、1台控制键盘，用于行车和防灾监控;

　　·在车站上、下行站台各设置2台20寸液晶监控器，完成列车司机对乘客上下车的监控功能;

　　·车站监控网络主要完成对本车站管辖范围内的视频信号的监控和录像;

　　·本站值班员通过视频操作键盘或视频监控终端、调取本车站相关摄像机图像信息，并在彩色高清液晶监控器上显示;系统通过视频存储系统对本站所有图像进行录制。

　　车辆段/停车场等变电所监控系统

　　车辆段/停车场监控系统设备包括：数字高清摄像机、网络交换机、监控终端、视频光端机等设备。车辆段、停车场监控网络主要完成对车辆段、停车场混合变电所内变压器室及110kV开关柜室的视频信号的监控和录像。

　　因车辆段/停车场的前端摄像机数量非常少，将其按普通车站进行建设，配置相应的视频服务器、网络存储等就比较浪费资源。因此，车辆段/停车场的前端数字高清摄像机输出的视频信号，先通过光纤接入本地的视频交换机，然后该交换机通过传输系统提供的点对点以太网通道分别上传至就近车站，接入就近车站的视频交换机，这些摄像机在系统逻辑结构上作为该车站的点位。但是在软件平台界面上，则显示为与车站独立平行的级别。

　　在车辆段、停车场供电值班室分别设置1台监控终端，监控终端通过光端机接入本地视频交换机，逻辑结构上则登录至摄像机所接入的就近车站的视频服务器，完成全线变电所相关设备的视频实时调看、录像调看等功能。车辆段、停车场通信设备室至供电值班室内之间的光纤资源由其他专业提供。

　　控制中心监控系统

　　控制中心监控系统设备包括：中心视频管理服务器、录像服务器、网管终端、NVR录像存储设备、回放终端、高清解码器、以太网交换机、视频监控终端等设备。

　　中心核心交换机通过传输接口接入视频传输网络，中心视频管理服务器、录像服务器、网管服务器、高清解码器、各客户终端等均接入中心核心交换机。高清解码器解码后的图像连接至信号系统提供的高清显示屏，提供的解码分辨率为1920*1080。

　　控制中心监控网络主要完成对本线路管辖范围内的视频信号的监控，并通过录像服务器及回放终端回溯视频信息。控制中心监控网络接收各车站及车辆段、停车场发送的全部图像信息，并选取其中8路图像经视频解码器解码后送入控制中心大屏，各调度员通过视频监控终端对各车站上传的图像进行显示和控制。

　　中心调度员能够在远程遥控车站任何一台球形一体化摄像机云台的转动及其变焦镜头的焦距调节。可根据具体需要设置多个遥控优先等级，并可进行云台变速控制。各调度员通过登陆的用户名和密码来区分优先级，车站的云台被控制时能在软件上显示占用者名称。

　　系统功能

　　车站监控

　　各车站值班员可以通过车站值班员工作站显示任意图像，并可遥控本站任意一台球形一体化摄像机云台的转动以及对变焦镜头调节，系统可设置云台的预置位，并可以把多个不同的预置位设置成巡航计划，使得摄像机按照巡航计划对多个不同角度进行监控。也可以把某个预置位设置为看守位，当某个摄像头掉线重新上线或者告警联动时，摄像头自动恢复到看守位，对看守位摄像角度进行监控。当车站视频管理服务器或当工作站出现故障时还可以各种程序进行循环显示或手动选择在高清彩色液晶监控器上显示。

　　车站值班员工作站能显示中心控制的球形一体化摄像机云台的情况。对车站的云台控制可满足使用软件和键盘两种形式，优先级的数量应足够多且其设置应灵活、可调，当云台被占用时各操作员处(包括中心)可以做出显示。

　　字符叠加功能

　　系统具有动态汉字、字符叠加功能，能实时显示云台占用者信息。

　　在车站、停车场本地监控系统和中心远端监控系统的监控器所显示的每一幅图像上能显示车站、场名、摄像点的区域编号等字符叠加内容可自由设置。

　　通过远程网络采用以太网方式在中心可以对各车站的字符进行远程设置、修改。

　　字符叠加通过控制中心网管软件完成，实现方式简单快捷，在车站可以编辑修改字符，在控制中心也可以对任意车站的字符进行编辑、修改。控制中心的字符叠加软件上同时具备广播发布功能，可以发送至少20个汉字(在监控器上清晰可读，字体大小可根据计算机字库调整，且不应遮挡有效监控图像)至各车站某一摄像机或视频输入通道;此外，针对系统内的云台摄像，还可以接受来自云台控制单元发送的控制占用信息，直接将正在操作该云台的操作员名称叠加在视频图像上，直到另一个操作员更新了该信息。

　　为了在屏幕高亮,全黑时清晰的显示字符，字符应有描边处理。

　　图像存储功能

　　设置的NVR主动对前端IPC和编码器的图像进行实时录制，并能接收统一时间校准的功能，以便对输入的所有图像录制时间进行校准。

　　提供存储容量、IO性能应能满足本站全部视频存储15天(按24个小时/天，图像分辨率为1920*1080，码流不低于6M计)及支持10个客户端同时访问的能力。并提供电源冗余保护，支持RAID0、RAID1、RAID5的盘阵组合，可提供至少一块磁盘损害不影响视频的正常存储及不丢失盘阵中的已存储图像的能力。

　　控制中心录像网络存储设备应与全线采用N+1备份方式，即车站录像存储设备发生故障时，车站视频图像应通过网络传送到控制中心进行存储，故障恢复后应能回传。

　　支持在线对损坏磁盘的更换，支持通过增加硬盘数量、硬盘容量来扩展存储空间的能力。应具备通过编程自动实现减帧操作的方式节约有限的磁盘空间、延长图像存储时间的功能。可依据事先的报警处理配置，按需自动实现事件全程的存储记录，以及提供事件预存储，支持DVD-R/W图像刻录和网络转存。

　　视频存储可以通过服务器对每一路的存储视频按照不同要求(编码技术、清晰度、码流大小、帧率等)进行单独配置。

　　存储的图像可在控制中心进行网络回放、刻录，能按录像的时间、日期范围、站名和摄像机位置进行分类图像检索，回放速度可调(以一帧/秒～三十帧/秒可调速度回放，清楚地观看图像变化的每一个细节)。

　　存储NVR具有基于SNMP(网络管理协议)的事件通知功能。

　　中心调度监控终端功能

　　控制中心的总调、行车、电力、防灾、客调调度员可以通过中心值班员视频监控终端显示任意车站内任意图像，并在高清彩色液晶监控器上显示。中心调度员可遥控任意车站任意一台球形一体化摄像机的云台转动以及对变焦镜头调节，并可根据具体需要设置多个遥控优先等级，可进行云台变速控制。

　　所有云台摄像机的预置位应以图形方式设置，并可编写和修改。

　　总调、行车、电力、防灾、客调调度员可通过接入中心值班员视频监控终端，以各种程序进行循环显示或手动选择预置位，观看任意车站的任意图像或同时观看同一幅图像。

　　中心调度员可根据具体需要设置多个可延时驻留30秒(驻留时间应可调整)的遥控优先等级。控制中心的防灾、行车调度员还应能将各站的图像任意地切换到调度大厅显示大屏上。

　　网络三层组播功能

　　根据XX地铁上层综合通信网规划要求，视频监控图像信息将基于IP网络三层组播进行互联互通，因此，本工程应在各车站、车辆段、停车场和控制中心配置支持如IGMP，PIM等三层组播路由协议的网络交换机。

　　联动功能

　　系统可根据其它系统输出的触发信号(数据或开关量)，切换特定的图像，触发信号的输入接口和设置特定的图像数量不得低于8个/站。由FAS专业向综合监控系统提供报警信息，综合监控系统联动车站视频设备把发生灾情区域摄像机的图像自动切换到车站控制室的综合监控系统监控器上。

　　视频监控系统的网管功能

　　视频监控系统的网管主要负责对视频监控系统中包含的所有视频及数据设备(含编解码、以太网交换机及存储等设备)的运行情况进行综合的监控与管理，应能对系统数据及所有网元设备配置作及时的修改。

　　故障管理

　　·能识别系统故障,并能对视频监控系统设备故障进行定位及迅速查询故障;

　　·能报告所有告警信号及其记录的细节;

　　·具有告警过滤和遮蔽功能;

　　·提供声光告警显示功能。

　　系统管理

　　设备管理系统应能利用软件菜单对系统设备进行报警参数、报警门限数值的配置和修改，每个前端视频设备的故障报警、设备输出参数应在该操作平台上通过点击屏幕即可看到。所有视频切换及系统各控制功能均应在该操作平台上点击屏幕或屏幕上的预置位即可实现。其模拟实际线路和站内摄像机位置的图像标识及分层点击站内摄像机的操作方式均可使操作和控制过程简化。

　　网络监控录像存储设备系统管理

　　控制中心配备网络监控录像管理软件，可以对分布式部署在各车站的存储设备的存储资源进行全局统一的存储设备及空间管理，实现存储资源的虚拟化管理，可实现分布式部署，同时集中管理，可以提供给网管系统录像存储设备的各种故障报警信息等;录像存储设备的状态同时也可以被中心网管系统灵活控制，可实现录像存储设备的死机时SNMPTRAP网络信息告警、指示灯告警、邮件告警、声音告警、短信告警等。控制中心视频和管理平台软、硬件出现任何故障均不能影响车站视频监控设备的正常运行及管理。支持计划录像、告警联动录像、秒级检索功能。

　　系统扩展功能

　　系统应具有扩展功能，扩展时要求不影响既有设备的使用，增加较少的硬件设备，软件基本无需扩容或改造，各站点的视频监控系统在增加视频分析软件后，可完成可疑物品遗失报警、穿越禁区报警、逆向通行报警、统计人流等视频分析功能，以便满足延伸的要求。

　　结语

　　该地铁安防监控系统解决方案是一个全高清(1080P)的方案 ，该方案采用了组播功能，即前端摄像机可实时发送出两个码流，一个是单播码流，一个是组播码流，组播码流通过交换机的组播功能，提供给客户端实时预览使用，单播流主要用作存储。监控系统采用组播方式预览时，可以提高实时预览的速度，对于图像显示即时性有所保证;单播方式用于存储，可以提高存储的可靠性。这也是高清监控应用的一种新的方式。