閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)在軌道交通中的應(yīng)用

1 引言

　　當(dāng)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(shè)施建設(shè)的主導(dǎo)方向，未來(lái)幾年，我國(guó)的軌道交通建設(shè)將迎來(lái)快速建設(shè)和發(fā)展的時(shí)期。信息技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、先進(jìn)的設(shè)備制造技術(shù)不斷發(fā)展及模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化與開(kāi)放性的設(shè)計(jì)理念在地鐵領(lǐng)域的結(jié)合與應(yīng)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(chǎn)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(guò)視頻圖像的顯示直觀(guān)的實(shí)現(xiàn)對(duì)相關(guān)區(qū)域、關(guān)鍵部位的管理，是地鐵運(yùn)營(yíng)實(shí)時(shí)掌握各車(chē)站(列車(chē))及重點(diǎn)區(qū)域人員、物資、車(chē)輛的流動(dòng)情況的重要手段，也是軌道公安監(jiān)管部門(mén)事前預(yù)防、事中發(fā)現(xiàn)、事后處置的重要工具。

　　圖1 車(chē)站/停車(chē)場(chǎng)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(shè)，需要以地鐵專(zhuān)用傳輸網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)及無(wú)線(xiàn)系統(tǒng)的資源，利用各種先進(jìn)技術(shù)手段，建設(shè)符合軌道交通監(jiān)控中心及其他上級(jí)監(jiān)控中心互動(dòng)及統(tǒng)一的圖像監(jiān)控系統(tǒng)。通過(guò)全網(wǎng)統(tǒng)一授權(quán)，可遠(yuǎn)程調(diào)閱、查詢(xún)有關(guān)圖像資料，實(shí)現(xiàn)互聯(lián)、互通、互控、接口開(kāi)放、平臺(tái)資源共享的功能。

　　除了應(yīng)實(shí)現(xiàn)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(shè)還應(yīng)使系統(tǒng)操作盡可能的簡(jiǎn)單，維護(hù)盡可能方便，通過(guò)系統(tǒng)軟件和專(zhuān)用軟件可靈活的實(shí)現(xiàn)相關(guān)功能的編輯、修改以及與外部系統(tǒng)及接口的互聯(lián)、互通與開(kāi)放。

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

　　(1)系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)充分考慮軌道交通分布式多級(jí)網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)特點(diǎn)，技術(shù)上遵循先進(jìn)、實(shí)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(shù)設(shè)備的基礎(chǔ)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(shè)計(jì)應(yīng)兼容、接入及控制車(chē)站級(jí)、車(chē)輛段與控制中心的諸如錄像機(jī)、數(shù)字編碼器、視頻視頻控制器、控制鍵盤(pán)、攝像機(jī)等監(jiān)控設(shè)備，實(shí)現(xiàn)無(wú)縫連接，并具備可擴(kuò)充性。

　　(3)系統(tǒng)應(yīng)具備靈活豐富的設(shè)備控制權(quán)限設(shè)定，可根據(jù)用戶(hù)實(shí)際需要配置接入單位的監(jiān)控權(quán)限，實(shí)現(xiàn)多級(jí)分布式管理功能。

　　(4)為適應(yīng)系統(tǒng)擴(kuò)展及多級(jí)網(wǎng)絡(luò)圖像監(jiān)控需求，系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備應(yīng)支持單播、多點(diǎn)單播及組播等網(wǎng)絡(luò)通信功能，并與通信傳輸子系統(tǒng)的傳輸設(shè)備實(shí)現(xiàn)平滑無(wú)縫運(yùn)行。

　　(5)系統(tǒng)應(yīng)采用分布式智能機(jī)制，消除系統(tǒng)的單點(diǎn)故障，確保多個(gè)(冗余)視頻服務(wù)器及控制鍵盤(pán)能夠同時(shí)工作，并且相互獨(dú)立，互不干擾。

　　(6)系統(tǒng)應(yīng)具備在線(xiàn)檢測(cè)各運(yùn)行設(shè)備狀態(tài)的能力，方便用戶(hù)故障定位及排除，并具備相關(guān)系統(tǒng)參數(shù)及記錄自動(dòng)備份和手動(dòng)還原的功能。

2.1 車(chē)站/停車(chē)場(chǎng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)

　　車(chē)站/停車(chē)場(chǎng)電視閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)由前端視頻采集設(shè)備、通信機(jī)房傳輸與控制設(shè)備、客服中心/消防室/警務(wù)室終端顯示與操控設(shè)備等組成。系統(tǒng)配置如圖1所示：

　　各車(chē)站/停車(chē)場(chǎng)根據(jù)需要在站廳層、站臺(tái)層、出入口、電梯內(nèi)、變電所等處設(shè)置固定式攝像機(jī)及一體化攝像機(jī)。

　　所有視頻圖像通過(guò)雙屏蔽視頻同軸電纜傳送至通信機(jī)械室，通過(guò)字符疊加與視頻均衡設(shè)備對(duì)經(jīng)過(guò)長(zhǎng)距離傳輸?shù)囊曨l信號(hào)進(jìn)行信號(hào)補(bǔ)償與字符疊加，經(jīng)疊加字符的圖像包含有車(chē)站名(或站號(hào))、區(qū)域號(hào)(或攝像機(jī)號(hào))、日期、時(shí)間等信息。各路視頻信號(hào)經(jīng)視頻分配設(shè)備一路輸入至視頻編碼設(shè)備進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換以數(shù)字化的形式在網(wǎng)絡(luò)上傳輸;一路輸入至車(chē)站錄像設(shè)備進(jìn)行本地視頻存儲(chǔ)及遠(yuǎn)程錄像調(diào)閱;一路輸入至畫(huà)面合成設(shè)備進(jìn)行4/9畫(huà)面合成后進(jìn)行再分配。

　　各車(chē)站/停車(chē)場(chǎng)設(shè)置的數(shù)字硬盤(pán)錄像機(jī)，對(duì)所有視頻圖像進(jìn)行24小時(shí)不間斷錄像，所有存儲(chǔ)錄像資料可利用光盤(pán)進(jìn)行備份。同時(shí)，數(shù)字硬盤(pán)錄像機(jī)自動(dòng)循環(huán)覆蓋過(guò)時(shí)的錄像文件。

　　視頻控制器(服務(wù)器)是車(chē)站/停車(chē)場(chǎng)監(jiān)控系統(tǒng)的核心設(shè)備，其主要包括判別車(chē)站、控制中心不同用戶(hù)訪(fǎng)問(wèn)視頻資源的控制、選擇權(quán)限、視頻網(wǎng)絡(luò)管理及時(shí)間同步等。同時(shí)，當(dāng)電梯對(duì)講終端的呼叫鍵、各車(chē)站票務(wù)室告警開(kāi)關(guān)、走廊內(nèi)各入口門(mén)禁裝置觸發(fā)開(kāi)關(guān)被按下時(shí)，它們將向視頻控制器送出一個(gè)持久的開(kāi)關(guān)量信號(hào)以進(jìn)行聯(lián)動(dòng)，該開(kāi)關(guān)量信號(hào)將驅(qū)動(dòng)車(chē)站客服中心控制鍵盤(pán)鳴叫，并在視頻監(jiān)視器上顯示相應(yīng)區(qū)域的圖像。

　　車(chē)站/停車(chē)場(chǎng)客服中心、消防設(shè)備室、警務(wù)室分別設(shè)置彩色監(jiān)視器與專(zhuān)用控制鍵盤(pán)，值班人員可通過(guò)控制鍵盤(pán)切換本站任一路視頻圖像在彩色監(jiān)視器上并對(duì)一體化攝像機(jī)進(jìn)行控制。通過(guò)將4/9畫(huà)面處理器合成后的圖像切換到監(jiān)視器上，可達(dá)到同時(shí)察看車(chē)站所有視頻圖像的功能。同時(shí)，車(chē)站值班員也可按預(yù)先設(shè)定將一個(gè)組內(nèi)的所有監(jiān)控圖像在設(shè)定的時(shí)間間隔內(nèi)按編制的順序在一個(gè)監(jiān)視器上輪詢(xún)顯示。

　　系統(tǒng)可對(duì)各操作端的控制權(quán)限進(jìn)行靈活設(shè)置，可以按時(shí)間先后次序進(jìn)行設(shè)置，即當(dāng)某路圖像正在被控制，后來(lái)的其它操作終端無(wú)法對(duì)該攝像機(jī)進(jìn)行控制，僅能被動(dòng)的觀(guān)看圖像資源畫(huà)面，只有在原控制終端停止控制時(shí)，它才能控制該視頻資源。

　　當(dāng)車(chē)站視頻控制器同時(shí)接收到運(yùn)營(yíng)值班操作臺(tái)和公安操作臺(tái)發(fā)出的操作指令后，按照運(yùn)營(yíng)和公安優(yōu)先級(jí)別不同設(shè)置，進(jìn)行控制權(quán)限比較，公安操作員對(duì)公安優(yōu)先的攝像機(jī)有較高的權(quán)限級(jí)別，運(yùn)營(yíng)操作員則對(duì)運(yùn)營(yíng)優(yōu)先的攝像機(jī)有較高的權(quán)限級(jí)別。

　　通過(guò)設(shè)置于警務(wù)室的錄像回放終端可對(duì)本站所有前端視頻資源進(jìn)行回放。所有錄制的圖像可根據(jù)需要設(shè)置不同的權(quán)限供本地(車(chē)站/停車(chē)場(chǎng))及遠(yuǎn)程(控制中心)實(shí)時(shí)調(diào)閱，在回放的同時(shí)不影響正常錄制?；胤艌D像疊加有視頻的時(shí)間、地點(diǎn)等信息，存儲(chǔ)的圖像能導(dǎo)入其它硬盤(pán)、光盤(pán)等外接存儲(chǔ)設(shè)備。

　　2.2 列車(chē)視頻監(jiān)控系統(tǒng)集成

　　與車(chē)站視頻監(jiān)控系統(tǒng)相比，列車(chē)視頻監(jiān)控系統(tǒng)除了要具備對(duì)列車(chē)內(nèi)部的視頻監(jiān)控的基本功能外，其對(duì)車(chē)載設(shè)備硬件的設(shè)計(jì)與安裝、車(chē)載設(shè)備性能(如：抗震、防火、電磁兼容(emc)、耐沖擊、平均無(wú)故障工作時(shí)間等)、列車(chē)視頻監(jiān)控系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成都提出了更高的要求。

　　車(chē)載監(jiān)控采用基于ip的數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)，由車(chē)載攝像機(jī)、視頻編碼器、工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)、車(chē)載視頻服務(wù)器、車(chē)載網(wǎng)絡(luò)錄像機(jī)等設(shè)備組成。

　　列車(chē)每節(jié)車(chē)廂及司機(jī)室根據(jù)需要設(shè)置的固定式攝像機(jī)用于監(jiān)視車(chē)廂內(nèi)部和隧道內(nèi)的圖像，編碼器通過(guò)同軸電纜與攝像機(jī)一一對(duì)應(yīng)，并通過(guò)其百兆以太網(wǎng)口與車(chē)載交換機(jī)連接。為了增加可靠性，車(chē)載以太網(wǎng)交換機(jī)通過(guò)光纖連接形成環(huán)網(wǎng)。視頻編碼器采用小體積，低功耗及強(qiáng)抗震性的設(shè)備。

　　在列車(chē)車(chē)頭和車(chē)尾分別設(shè)置冗余熱備的車(chē)載視頻服務(wù)器及車(chē)載錄像機(jī)。車(chē)載視頻服務(wù)器完成車(chē)站視頻系統(tǒng)管理和維護(hù)功能，負(fù)責(zé)監(jiān)控列車(chē)視頻設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)及控制中心對(duì)車(chē)載圖像的調(diào)閱，當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)異常時(shí)向控制中心發(fā)送報(bào)警信息。車(chē)載網(wǎng)絡(luò)錄像機(jī)通過(guò)以太網(wǎng)端口與車(chē)載網(wǎng)絡(luò)連接，對(duì)本列車(chē)所有的模擬視頻經(jīng)視頻編碼后進(jìn)行錄像存儲(chǔ)。車(chē)載錄像機(jī)采用固態(tài)盤(pán)作為存儲(chǔ)介質(zhì)，具備極強(qiáng)的防震性能。

　　圖2列車(chē)視頻監(jiān)控系統(tǒng)示意圖

　　列車(chē)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(zhuān)業(yè)的監(jiān)控中心，管理著整個(gè)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)、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(diào)度臺(tái))視頻監(jiān)視器、(調(diào)度臺(tái))控制鍵盤(pán)、錄像回放工作站、視頻服務(wù)器(雙機(jī)熱備)、網(wǎng)管服務(wù)器、維護(hù)工作站、交換機(jī)(含車(chē)地?zé)o線(xiàn)系統(tǒng)接入點(diǎn))等設(shè)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(diào)度臺(tái)利用控制鍵盤(pán)，可選擇任意車(chē)站單/多路圖像進(jìn)行監(jiān)視，對(duì)任意圖像進(jìn)行切換并按權(quán)限實(shí)現(xiàn)對(duì)一體化攝像機(jī)的控制，也可以將各站的圖像任意地切換到調(diào)度大廳的大屏上。

　　與車(chē)站級(jí)操作員一樣，控制中心的各調(diào)度席可按預(yù)先設(shè)定將相當(dāng)數(shù)量監(jiān)控圖像在設(shè)定的時(shí)間間隔內(nèi)按編制的順序進(jìn)行輪訓(xùn)切換。其可以在一個(gè)監(jiān)視器上輪訓(xùn)顯示單車(chē)站或不同車(chē)站的部分攝像機(jī)圖像，也可根據(jù)需要將相關(guān)圖像通過(guò)4/9畫(huà)面合成顯示，并投影到大屏幕上。各調(diào)度席可以通過(guò)不同的操作終端任意選擇不同站點(diǎn)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(dú)立、互不干擾。

　　控制中心可對(duì)各操作端的控制權(quán)限進(jìn)行靈活設(shè)置，并通過(guò)設(shè)置于網(wǎng)管室的錄像回放終端對(duì)全線(xiàn)車(chē)站所有前端視頻資源進(jìn)行回放。2.4 與外部系統(tǒng)的接口與拓展

　　全線(xiàn)各站通過(guò)增設(shè)視頻分配及編解碼設(shè)備可與既有、在建的其它軌道交通車(chē)站實(shí)現(xiàn)視頻信源互監(jiān)、互控等資源共享?？刂浦行奶峁┡c上層網(wǎng)/公安中心的通信接口，通過(guò)此接口向上層網(wǎng)/公安中心提供業(yè)務(wù)或從上層網(wǎng)/公安中心獲取資源。

　　上層網(wǎng)/公安中心通過(guò)本地視頻控制終端向視頻服務(wù)器發(fā)出切換和控制的指令，該指令經(jīng)控制中心視頻服務(wù)器解析、優(yōu)先級(jí)判別和目的地址判別后，由車(chē)站級(jí)視頻服務(wù)器選擇和控制相應(yīng)圖像，并經(jīng)傳輸系統(tǒng)將圖像傳送至上層網(wǎng)/公安中心的解碼器和監(jiān)視器的指定輸出端?？刂浦行呐c上層網(wǎng)/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(wǎng)/公安中心的接入示意圖

　　上層網(wǎng)/公安中心可通過(guò)同一臺(tái)遠(yuǎn)程錄像回放工作站(圖4上層網(wǎng)/公安中心視頻管理服務(wù)器)以軟解的方式對(duì)所有硬盤(pán)錄像機(jī)進(jìn)行錄像回放?；胤艌D像能顯示時(shí)間、地點(diǎn)等信息，并可根據(jù)時(shí)間、地點(diǎn)等信息進(jìn)行錄像搜索。

　　上層網(wǎng)/公安中心視頻用戶(hù)的身份認(rèn)證，采用設(shè)備認(rèn)證和操作員身份認(rèn)證相結(jié)合的形式。 上層網(wǎng)/公安中心用戶(hù)對(duì)本線(xiàn)進(jìn)行資源使用時(shí)，首先對(duì)用戶(hù)的權(quán)限進(jìn)行核實(shí)，僅在具備相應(yīng)權(quán)限時(shí)，才能允許操作。在對(duì)同一資源存在多個(gè)互相沖突的操作請(qǐng)求時(shí)，采用權(quán)限比較方法對(duì)不同的操作發(fā)起者進(jìn)行權(quán)限比較和鑒定。

　　3 結(jié)語(yǔ)

　　通過(guò)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、軟件技術(shù)的有機(jī)結(jié)合，軌道交通閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)的集成和應(yīng)用為全線(xiàn)各級(jí)監(jiān)控部門(mén)和領(lǐng)導(dǎo)決策、指揮調(diào)度、調(diào)查取證等多種后臺(tái)應(yīng)用提供及時(shí)、可靠的監(jiān)控圖像信息。另外，通過(guò)采用數(shù)字圖像處理技術(shù)，軌道交通閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)還可實(shí)現(xiàn)視頻監(jiān)控的智能化，實(shí)現(xiàn)入侵檢測(cè)、報(bào)警聯(lián)動(dòng)等功能，從而為軌道交通的正常運(yùn)營(yíng)、突發(fā)性重大事件的處置、反恐怖事件的快速反應(yīng)能力提供更加堅(jiān)實(shí)的技術(shù)保障。