基于IP的高清視頻監(jiān)視系統(tǒng)在重慶城市軌道交通6號線的應用

胡萍

基于IP的高清視頻監(jiān)視系統(tǒng)在重慶城市軌道交通6號線的應用

胡萍

重慶市軌道交通6號線是采用IP高清視頻技術的線路，介紹IP高清視頻監(jiān)視技術的具體應用，分析比較系統(tǒng)組成架構的技術方案，為城市軌道交通視頻監(jiān)視系統(tǒng)建設提供參考。

高清;視頻監(jiān)視系統(tǒng);城市軌道交通

重慶市軌道交通已開通運營線路有1、2、3、6號線，其中1、2、3號線均采用模擬攝像機+數字視頻技術架構組建視頻監(jiān)視系統(tǒng)，只有6號線采用IP高清視頻技術，該線路于2013年12月正式開通運營。本文介紹IP的高清視頻監(jiān)視技術在重慶軌道交通6號線的應用情況，分析比較系統(tǒng)組成架構的技術方案，可為城市軌道交通視頻監(jiān)視系統(tǒng)建設提供參考。

1 系統(tǒng)要求

1.控制中心調度員可調看任意車站內的任意權限范圍內的視頻圖像，并可遙控車站內的一體化球型攝像機。

2.車站值班員可在監(jiān)控終端通過系統(tǒng)自動循環(huán)或人工的方式監(jiān)視站內任意一路視頻圖像，多操作員可對同一路視頻圖像進行監(jiān)視。

3．司機能在車站停車時通過監(jiān)視器監(jiān)視本站臺旅客上下車的情況。

4.各站存儲設備實時不間斷錄像，并可按時間、地點等信息進行檢索查詢;車站值班人員可調看站內的任意一路視頻錄像;控制中心調度員通過網絡可調看其權限范圍內的任意一路視頻錄像，且可將錄像復制到其他存儲點存儲。

2 系統(tǒng)架構

重慶城市軌道交通6號線視頻監(jiān)視系統(tǒng)分控制中心、車站二級部署，控制中心視頻監(jiān)視平臺實現(xiàn)對本線視頻圖像的實時調閱、錄像查詢、回放及攝像機控制等，車站監(jiān)控網絡主要完成對本車站管轄范圍內的視頻監(jiān)視和錄像。監(jiān)視系統(tǒng)設備包括:攝像機、視頻圖像傳輸設備、車站交換機、視頻存儲系統(tǒng)、視頻管理服務器、字符疊加器、多畫面處理器、編碼器、彩色監(jiān)視器、視頻監(jiān)視終端等。重慶城市軌道交通6號線視頻監(jiān)視系統(tǒng)車站組網架構如圖1所示。

2.1 攝像機

目前主流數字高清攝像機主要有HD-SDI(Serial digital interface)攝像機和IP網絡攝像機2種。

圖1 視頻監(jiān)視系統(tǒng)車站組網架構

HD-SDI攝像機是實時無壓縮的高清廣電級攝像機，可利用同軸電纜傳輸數字高清視頻圖像。與IP網絡攝像機相比，它具備穩(wěn)定性好、圖像不失真、時延小等優(yōu)點。但HD-SDI攝像機也有其局限性，HD-SDI接口設計之初只為了無壓縮視頻的單向傳輸，很少需要遠程反向操作攝像機，只能本地操作，如需配合云臺和電動變倍鏡頭來使用，需要單獨鋪設控制線。另外，由于輸出的視頻圖像無壓縮，其數據量較為龐大，對帶寬的需求就較大，因此并不適于城市軌道交通視頻監(jiān)視系統(tǒng)的建設。

IP攝像機則是基于網絡的數字化設備，每個IP攝像機在網絡中都有一個固定的IP，能滿足遠端控制、管理的需求，而且IP攝像機的視頻圖像經過壓縮編碼，碼流會大大降低，減小了對傳輸帶寬的需求。

重慶城市軌道交通6號線視頻監(jiān)視系統(tǒng)前端攝像機采用IP攝像機，且在安檢通道、進出站閘機通道處設置IP高清攝像機，IP攝像機壓縮編碼采用H.264標準。垂直電梯內半球攝像機由電梯專業(yè)提供，為模擬攝像機。

2.2 視頻圖像傳輸

IP攝像機與車站匯聚交換機之間多采用網線傳輸數字視頻信號，視頻監(jiān)視系統(tǒng)車站交換機設置于車站設備區(qū)通信設備室內，僅有部分攝像機與交換機之間的距離滿足網線100 m的傳輸距離要求，因此在攝像機和車站交換機之間需增加光傳輸設備將視頻信號傳輸至車站交換機。系統(tǒng)在站廳、站臺等攝像機布置較為集中區(qū)域設置POE (Power Over Ethernet)交換機，將該部分攝像機的視頻圖像匯聚后再通過光纜傳輸至匯聚交換機，同時POE交換機可通過網線為其所帶的IP攝像機供電，從而降低了設備、布線成本及施工難度。攝像機布置分散區(qū)域(如:車站出入口、區(qū)間岔區(qū)、隧道口等)設置光端機傳輸視頻圖像，為提高視頻圖像傳輸的可靠性，系統(tǒng)采用模塊化的光端機，并設置網管設備，對其進行網絡管理，網管信息納入視頻監(jiān)控系統(tǒng)網絡管理。

垂直電梯轎廂內的模擬攝像機視頻信號，通過字符疊加器完成時鐘、攝像機編號等信息疊加后進行壓縮編碼，編碼標準采用H.264標準，編碼后的數字視頻信號接入車站匯聚交換機。

2.3 視頻監(jiān)視

車站本地視頻監(jiān)視的用戶:警務值班人員、車控室值班人員，以及上、下行站臺列車司機。

警務值班員、車站值班員可通過視頻監(jiān)視終端，實時監(jiān)視或回放本站任意視頻錄像，并可遙控本站任意一臺一體化球型攝像機云臺的轉動及對變焦鏡頭的調節(jié)。

上、下行站臺列車駕駛室停車位設置視頻顯示器，供列車司機實時監(jiān)控旅客上、下列車情況。站臺視頻顯示器顯示圖像可有2種方案實現(xiàn):方案1，采用IP攝像機模擬視頻接口輸出的模擬視頻圖像;方案2，采用IP攝像機的數字視頻圖像。

IP攝像機輸出的模擬視頻圖像分辨率為D1 (720×576像素)能滿足司機監(jiān)視的需求，但IP攝像的模擬視頻接口一般僅用于攝像機的測試，其可靠性有待考證。IP攝像機的數字視頻圖像其清晰度高，但視頻信號經過編解碼、光電轉化及服務器轉發(fā)后時延較大，且站臺監(jiān)視器安裝位置空間有限，光電轉換器、解碼器的安裝較為困難，建設維護成本較高。綜合考慮重慶城市軌道交通6號線站臺顯示器圖像采用方案1實現(xiàn)。上/下行站臺監(jiān)視屏蔽門的4個IP攝像機每個輸出2路視頻信號，一路為數字視頻信號，直接接入車站匯聚交換機;另一路為模擬視頻信號，該模擬視頻經字符疊加器完成信息疊加后，再由多畫面合成器將4路畫面合成一幅畫面輸出至站臺顯示器顯示。

2.4 存儲設備

目前主流的架構包括直連式存儲(Direct-Attached Storage，DAS)、網絡接入存儲(Network-Attached Storage，NAS)、存儲區(qū)域網絡(Storage Area Network，SAN)。

城市軌道交通存在車站多、線路長的特點，并且需要集中調度指揮。DAS適合單點存儲，不適宜在城市軌道交通使用。NAS、SAN均是網絡化存儲，但由于NAS架構數據備份和恢復需要占用網絡資源，會對正常的業(yè)務應用產生影響，所以也不適宜使用在城市軌道交通。SAN允許獨立地增加存儲容量，允許任何服務器連接到任何存儲陣列，運行備份操作無需考慮對網絡總體性能的影響，因此SAN更適宜在城市軌道交通中使用。

SAN架構又分為FC-SAN和IP-SAN。FC-SAN成本較高，且發(fā)展緩慢，在城市軌道交通中使用的不多。IP-SAN以合理的架構，相對較低的成本，最適宜城市軌道交通使用。重慶城市軌道交通6號線視頻監(jiān)視系統(tǒng)就采用IP-SAN存儲架構，在各車站設置視頻存儲服務器及磁盤陣列，視頻圖像在720P分辨率(高清)和4CIF(標清)分辨率下連續(xù)錄制保存時間不少于30天。

3 結束語

隨著技術的發(fā)展以及城市軌道交通視頻監(jiān)視系統(tǒng)用戶需求的不斷提高，IP高清視頻監(jiān)視技術會在城市軌道交通中越來越廣泛地運用。各地城市軌道交通視頻監(jiān)視系統(tǒng)建設需結合自身特點，探求最合適的系統(tǒng)方案，重慶市城市軌道交通IP高清閉路電視監(jiān)視系統(tǒng)方案可作為一個參考。

［1］楊國鋒．城市軌道交通數字視頻監(jiān)控系統(tǒng)的構成與發(fā)展［J］．鐵道通信信號，2006(04).

［2］王祥杰．地鐵數字監(jiān)控系統(tǒng)分析［J］．安防科技，2009 (01).

［3］付強．地鐵視頻監(jiān)控系統(tǒng)存儲架構研究［J］．中國新技術新產品，2013(03)．

［4］胡金華．HD－SDI高清視頻監(jiān)控系統(tǒng)［J］．信息通信，2013(06).

HD video technology over IPwas adopted in the Line 6 of Chongqing urban rail transit．The specific application of HD video surveillance technology over IP is introduced and a comparison of system architecture solutions is presented，providing references for the construction of videomonitoring system in urban rail transit．

HD;Video surveillance system;Urban rail transit

胡萍:中鐵第一勘察設計院集團有限公司通號處助理工程師710043西安

2014-01-16

(責任編輯:諸紅)

城軌交通