1  引言

當前，在各大中城市總體規(guī)劃中，城市軌道交通逐漸成為城市交通設施建設的主導方向，未來幾年，我國的軌道交通建設將迎來快速建設和發(fā)展的時期。信息技術、網絡技術、先進的設備制造技術不斷發(fā)展及模塊化、標準化與開放性的設計理念在地鐵領域的結合與應用，使得軌道交通各系統(tǒng)的集成日益多樣、不斷完善和更加的靈活。

作為區(qū)域安全防范系統(tǒng)和生產管理系統(tǒng)的重要組成部分，閉路電視(close circuit television)監(jiān)控系統(tǒng)主要通過視頻圖像的顯示直觀的實現對相關區(qū)域、關鍵部位的管理，是地鐵運營實時掌握各車站(列車)及重點區(qū)域人員、物資、車輛的流動情況的重要手段，也是軌道公安監(jiān)管部門事前預防、事中發(fā)現、事后處置的重要工具。

 

圖1  車站/停車場閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)示意圖

2  軌道交通閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)集成方案

軌道交通閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)的建設，需要以地鐵專用傳輸網絡系統(tǒng)及無線系統(tǒng)的資源，利用各種先進技術手段，建設符合軌道交通監(jiān)控中心及其他上級監(jiān)控中心互動及統(tǒng)一的圖像監(jiān)控系統(tǒng)。通過全網統(tǒng)一授權，可遠程調閱、查詢有關圖像資料，實現互聯、互通、互控、接口開放、平臺資源共享的功能。

除了應實現視頻圖像的控制與監(jiān)控的基本功能外，軌道交通閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)的建設還應使系統(tǒng)操作盡可能的簡單，維護盡可能方便，通過系統(tǒng)軟件和專用軟件可靈活的實現相關功能的編輯、修改以及與外部系統(tǒng)及接口的互聯、互通與開放。

因此，軌道交通閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)的集成與應用應考慮如下幾個方面：

(1)系統(tǒng)設計應充分考慮軌道交通分布式多級網絡的系統(tǒng)特點，技術上遵循先進、實用與成熟可靠并重的原則，在充分了解傳輸系統(tǒng)所采用的技術設備的基礎上，形成一整套功能齊全的整體解決方案。

(2)系統(tǒng)軟硬件設計應兼容、接入及控制車站級、車輛段與控制中心的諸如錄像機、數字編碼器、視頻視頻控制器、控制鍵盤、攝像機等監(jiān)控設備，實現無縫連接，并具備可擴充性。

(3)系統(tǒng)應具備靈活豐富的設備控制權限設定，可根據用戶實際需要配置接入單位的監(jiān)控權限，實現多級分布式管理功能。

(4)為適應系統(tǒng)擴展及多級網絡圖像監(jiān)控需求，系統(tǒng)網絡設備應支持單播、多點單播及組播等網絡通信功能，并與通信傳輸子系統(tǒng)的傳輸設備實現平滑無縫運行。

(5)系統(tǒng)應采用分布式智能機制，消除系統(tǒng)的單點故障，確保多個(冗余)視頻服務器及控制鍵盤能夠同時工作，并且相互獨立，互不干擾。

(6)系統(tǒng)應具備在線檢測各運行設備狀態(tài)的能力，方便用戶故障定位及排除，并具備相關系統(tǒng)參數及記錄自動備份和手動還原的功能。

2.1 車站/停車場視頻監(jiān)控系統(tǒng)

車站/停車場電視閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)由前端視頻采集設備、通信機房傳輸與控制設備、客服中心/消防室/警務室終端顯示與操控設備等組成。系統(tǒng)配置如圖1所示：

各車站/停車場根據需要在站廳層、站臺層、出入口、電梯內、變電所等處設置固定式攝像機及一體化攝像機。

所有視頻圖像通過雙屏蔽視頻同軸電纜傳送至通信機械室，通過字符疊加與視頻均衡設備對經過長距離傳輸的視頻信號進行信號補償與字符疊加，經疊加字符的圖像包含有車站名(或站號)、區(qū)域號(或攝像機號)、日期、時間等信息。各路視頻信號經視頻分配設備一路輸入至視頻編碼設備進行模數轉換以數字化的形式在網絡上傳輸；一路輸入至車站錄像設備進行本地視頻存儲及遠程錄像調閱；一路輸入至畫面合成設備進行4/9畫面合成后進行再分配。

各車站/停車場設置的數字硬盤錄像機，對所有視頻圖像進行24小時不間斷錄像，所有存儲錄像資料可利用光盤進行備份。同時，數字硬盤錄像機自動循環(huán)覆蓋過時的錄像文件。

視頻控制器(服務器)是車站/停車場監(jiān)控系統(tǒng)的核心設備，其主要包括判別車站、控制中心不同用戶訪問視頻資源的控制、選擇權限、視頻網絡管理及時間同步等。同時，當電梯對講終端的呼叫鍵、各車站票務室告警開關、走廊內各入口門禁裝置觸發(fā)開關被按下時，它們將向視頻控制器送出一個持久的開關量信號以進行聯動，該開關量信號將驅動車站客服中心控制鍵盤鳴叫，并在視頻監(jiān)視器上顯示相應區(qū)域的圖像。

車站/停車場客服中心、消防設備室、警務室分別設置彩色監(jiān)視器與專用控制鍵盤，值班人員可通過控制鍵盤切換本站任一路視頻圖像在彩色監(jiān)視器上并對一體化攝像機進行控制。通過將4/9畫面處理器合成后的圖像切換到監(jiān)視器上，可達到同時察看車站所有視頻圖像的功能。同時，車站值班員也可按預先設定將一個組內的所有監(jiān)控圖像在設定的時間間隔內按編制的順序在一個監(jiān)視器上輪詢顯示。

系統(tǒng)可對各操作端的控制權限進行靈活設置，可以按時間先后次序進行設置，即當某路圖像正在被控制，后來的其它操作終端無法對該攝像機進行控制，僅能被動的觀看圖像資源畫面，只有在原控制終端停止控制時，它才能控制該視頻資源。

當車站視頻控制器同時接收到運營值班操作臺和公安操作臺發(fā)出的操作指令后，按照運營和公安優(yōu)先級別不同設置，進行控制權限比較，公安操作員對公安優(yōu)先的攝像機有較高的權限級別，運營操作員則對運營優(yōu)先的攝像機有較高的權限級別。

通過設置于警務室的錄像回放終端可對本站所有前端視頻資源進行回放。所有錄制的圖像可根據需要設置不同的權限供本地(車站/停車場)及遠程(控制中心)實時調閱，在回放的同時不影響正常錄制?；胤艌D像疊加有視頻的時間、地點等信息，存儲的圖像能導入其它硬盤、光盤等外接存儲設備。

2.2 列車視頻監(jiān)控系統(tǒng)集成

與車站視頻監(jiān)控系統(tǒng)相比，列車視頻監(jiān)控系統(tǒng)除了要具備對列車內部的視頻監(jiān)控的基本功能外，其對車載設備硬件的設計與安裝、車載設備性能(如：抗震、防火、電磁兼容(emc)、耐沖擊、平均無故障工作時間等)、列車視頻監(jiān)控系統(tǒng)的網絡構成都提出了更高的要求。

車載監(jiān)控采用基于ip的數字視頻監(jiān)控系統(tǒng)，由車載攝像機、視頻編碼器、工業(yè)以太網交換機、車載視頻服務器、車載網絡錄像機等設備組成。

列車每節(jié)車廂及司機室根據需要設置的固定式攝像機用于監(jiān)視車廂內部和隧道內的圖像，編碼器通過同軸電纜與攝像機一一對應，并通過其百兆以太網口與車載交換機連接。為了增加可靠性，車載以太網交換機通過光纖連接形成環(huán)網。視頻編碼器采用小體積，低功耗及強抗震性的設備。

在列車車頭和車尾分別設置冗余熱備的車載視頻服務器及車載錄像機。車載視頻服務器完成車站視頻系統(tǒng)管理和維護功能，負責監(jiān)控列車視頻設備的運行狀態(tài)及控制中心對車載圖像的調閱，當設備出現異常時向控制中心發(fā)送報警信息。車載網絡錄像機通過以太網端口與車載網絡連接，對本列車所有的模擬視頻經視頻編碼后進行錄像存儲。車載錄像機采用固態(tài)盤作為存儲介質，具備極強的防震性能。

 

圖2列車視頻監(jiān)控系統(tǒng)示意圖

列車視頻監(jiān)控系統(tǒng)的組成如圖2所示。

2.3 控制中心視頻監(jiān)控系統(tǒng)集成

控制中心也是軌道交通各專業(yè)的監(jiān)控中心，管理著整個系統(tǒng)的網絡、信息資源。

控制中心的視頻監(jiān)控系統(tǒng)由視頻解碼器(組)、視頻分配器、(調度臺)視頻監(jiān)視器、(調度臺)控制鍵盤、錄像回放工作站、視頻服務器(雙機熱備)、網管服務器、維護工作站、交換機(含車地無線系統(tǒng)接入點)等設備組成，如圖3所示。

 

圖3控制中心視頻監(jiān)控系統(tǒng)組成示意圖

控制中心的各調度臺利用控制鍵盤，可選擇任意車站單/多路圖像進行監(jiān)視，對任意圖像進行切換并按權限實現對一體化攝像機的控制，也可以將各站的圖像任意地切換到調度大廳的大屏上。

與車站級操作員一樣，控制中心的各調度席可按預先設定將相當數量監(jiān)控圖像在設定的時間間隔內按編制的順序進行輪訓切換。其可以在一個監(jiān)視器上輪訓顯示單車站或不同車站的部分攝像機圖像，也可根據需要將相關圖像通過4/9畫面合成顯示，并投影到大屏幕上。各調度席可以通過不同的操作終端任意選擇不同站點的圖像，也可以顯示同一站的同一路圖像，所有操作均相互獨立、互不干擾。

控制中心可對各操作端的控制權限進行靈活設置，并通過設置于網管室的錄像回放終端對全線車站所有前端視頻資源進行回放。

2.4 與外部系統(tǒng)的接口與拓展

全線各站通過增設視頻分配及編解碼設備可與既有、在建的其它軌道交通車站實現視頻信源互監(jiān)、互控等資源共享。控制中心提供與上層網/公安中心的通信接口，通過此接口向上層網/公安中心提供業(yè)務或從上層網/公安中心獲取資源。

上層網/公安中心通過本地視頻控制終端向視頻服務器發(fā)出切換和控制的指令，該指令經控制中心視頻服務器解析、優(yōu)先級判別和目的地址判別后，由車站級視頻服務器選擇和控制相應圖像，并經傳輸系統(tǒng)將圖像傳送至上層網/公安中心的解碼器和監(jiān)視器的指定輸出端。控制中心與上層網/公安中心的接入示意圖如圖4所示。

 
圖4控制中心與上層網/公安中心的接入示意圖

上層網/公安中心可通過同一臺遠程錄像回放工作站(圖4上層網/公安中心視頻管理服務器)以軟解的方式對所有硬盤錄像機進行錄像回放?；胤艌D像能顯示時間、地點等信息，并可根據時間、地點等信息進行錄像搜索。

上層網/公安中心視頻用戶的身份認證，采用設備認證和操作員身份認證相結合的形式。 上層網/公安中心用戶對本線進行資源使用時，首先對用戶的權限進行核實，僅在具備相應權限時，才能允許操作。在對同一資源存在多個互相沖突的操作請求時，采用權限比較方法對不同的操作發(fā)起者進行權限比較和鑒定。

3  結語

通過與網絡技術、軟件技術的有機結合，軌道交通閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)的集成和應用為全線各級監(jiān)控部門和領導決策、指揮調度、調查取證等多種后臺應用提供及時、可靠的監(jiān)控圖像信息。另外，通過采用數字圖像處理技術，軌道交通閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)還可實現視頻監(jiān)控的智能化，實現入侵檢測、報警聯動等功能，從而為軌道交通的正常運營、突發(fā)性重大事件的處置、反恐怖事件的快速反應能力提供更加堅實的技術保障。

作者簡介
  牛衛(wèi)星  男  現就任于南京地鐵建設公司高級工程師，研究方向：機電系統(tǒng)自動控制。
  劉增祥  男  現就任于國電南瑞科技股份有限公司中級工程師，碩士，研究方向：自動化系統(tǒng)集成與研發(fā)。

參考文獻
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[2] 劉增祥，夏益青．軌道交通列車視頻監(jiān)控系統(tǒng)的集成與實現.城市軌道交通研究．2010．
[3] yvonne cager, marc guillaumet．超越模擬：數字優(yōu)勢．2005．