城市軌道交通視頻監(jiān)控系統(tǒng)資源共享方案研究＊

陸海亭 田 錦 夏從東

（1.蘇州市軌道交通集團公司，215002，蘇州；2.金陵科技學院，211169，南京∥第一作者，工程師）

視頻監(jiān)控系統(tǒng)作為城市軌道交通通信系統(tǒng)的重要組成部分，在保障行車安全與公共安全、提高運輸效率和管理服務水平等方面發(fā)揮了不可或缺的作用。

目前，城市軌道交通一般設有兩套視頻監(jiān)控系統(tǒng)：供城市軌道交通生產運營部門使用的專用視頻監(jiān)控系統(tǒng)和供公安部門使用的警用視頻監(jiān)控系統(tǒng)。運營部門和公安部門對視頻監(jiān)控系統(tǒng)的應用需求不盡相同：首先，使用和維護部門不同。專用視頻監(jiān)控系統(tǒng)由運營部門維護，警用視頻監(jiān)控系統(tǒng)由公安部門委外維護或運營代維護。其次，組網(wǎng)架構不同。專用視頻監(jiān)控系統(tǒng)采用市軌道交通指揮中心、控制中心、車站車控室三級組網(wǎng)架構，警用視頻監(jiān)控系統(tǒng)采用市公安局、派出所、車站警務室三級組網(wǎng)構架，兩者的監(jiān)控地點完全不同。再次，監(jiān)視目的和范圍不同。專用視頻監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)視范圍包括車站客流、售檢票、進出口閘機、列車進出站、電扶梯運行、乘客上下車及屏蔽門開關等情況，而警用視頻監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)視范圍為車站出入口、換乘通道、站臺和站廳、車站內的商業(yè)街，以及過街通道、售檢票等區(qū)域，二者的監(jiān)控區(qū)域有多處重疊。最后，監(jiān)控重點不同。專用視頻監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)控重點在于宏觀和中觀層面，注重于客流特征及流動情況，不太關心細節(jié)；警用視頻監(jiān)控系統(tǒng)出于安全和破案的考慮，基本上要求全過程、無死角監(jiān)控，重點在于中觀和微觀層面上，更加注重乘客的流動及其細節(jié)特征。因此，目前城市軌道交通的專用和警用視頻監(jiān)控系統(tǒng)大都獨立設置，僅僅做到對部分前端固定攝像機的資源共享（一般警用共享若干路專用攝像機圖像）。

但是，兩套系統(tǒng)分別設置帶來的問題是存在大量的監(jiān)控交疊區(qū)域，且每套系統(tǒng)在各個地區(qū)的視頻覆蓋都存在監(jiān)控盲區(qū)，而后端設備又是獨立設置的，這意味著資源的重復配置和投資的浪費，另外也增加了維護的成本。事實上，從技術角度上看，兩套系統(tǒng)完全可以做到充分共享。首先，從系統(tǒng)組成上看，專用及警用視頻監(jiān)控系統(tǒng)基本一致。即專用及警用視頻監(jiān)控系統(tǒng)均由圖像攝取、傳輸、控制，以及顯示、存儲、系統(tǒng)網(wǎng)管等部分組成。其次，兩套系統(tǒng)采用相同制式。即都采用標清數(shù)字或高清數(shù)字視頻方式。最后，從監(jiān)控范圍上看，兩套系統(tǒng)在出入口、閘機、電扶梯、站臺和站廳等處的攝像頭布置上均有重復。因此，可以將兩套系統(tǒng)合并設置，做到前后端設備的完全共享。

1 方案介紹

當前，城市軌道交通視頻監(jiān)控系統(tǒng)正朝著數(shù)字化、網(wǎng)絡化、全高清、智能化方向發(fā)展，本文介紹兩種基于全高清的專用、警用視頻監(jiān)控系統(tǒng)資源共享方案。

1.1 方案一：部分共享（前端設備共享）

運營部門和公安部門共享站臺、站廳、出入口等公共重疊區(qū)的數(shù)字高清網(wǎng)絡攝像機；并根據(jù)運營需求在設備區(qū)等區(qū)域增設專用攝像機，根據(jù)公安需求在其關注的商業(yè)區(qū)等區(qū)域增設一定數(shù)量的警用攝像機。共享攝像機的操作控制優(yōu)先級權限為運營部門高于公安部門。共享攝像機及控制信令通過網(wǎng)絡隔離防火墻的方式接入警用視頻監(jiān)控系統(tǒng)。該方案的車站視頻監(jiān)視系統(tǒng)方案如圖1所示。

圖1 部分共享的車站視頻監(jiān)控系統(tǒng)方案

本方案的特點是：僅共享前端攝像機的視頻信號，后端設備（如編碼器、存儲設備、服務器和矩陣等）分別設置；專用和警用視頻監(jiān)控系統(tǒng)分開建設，獨自管理。

1.2 方案二：完全共享（系統(tǒng)平臺共享）

車站內全部攝像機（包括專用、警用）均統(tǒng)一接入設置于專用通信設備室的以太網(wǎng)交換機、圖像存儲設備、視頻服務器。車控室運營用戶終端直接接入車站視頻以太網(wǎng)交換機，公安警務室公安用戶通過防火墻接入此交換機，實現(xiàn)對圖像信息的訪問和控制。圖像信息的調看及控制權限由視頻管理服務器的軟件設定，圖像直接共享，球機操控優(yōu)先級權限為公安部門高于運營部門。采用系統(tǒng)平臺共享的車站視頻監(jiān)控系統(tǒng)方案如圖2所示。

本方案的特點是：由專用視頻監(jiān)控系統(tǒng)在車站統(tǒng)一設置前端攝像機和后臺控制設備，警用視頻監(jiān)控系統(tǒng)僅在車站警務室、派出所和市公安局設置監(jiān)控終端、后臺控制設備、顯示器等設備，用于調看實時和歷史圖像；利用專用通信傳輸系統(tǒng)提供的數(shù)據(jù)通道實現(xiàn)圖像上傳，市公安局和各個派出所分別設置以太網(wǎng)交換機，派出所之間、派出所至市公安局之間的傳輸通道采用警用傳輸系統(tǒng)提供的以太網(wǎng)通道；將以太網(wǎng)交換機經(jīng)過安全接入平臺或防火墻光纖直連至鄰近車站的專用傳輸系統(tǒng)。

1.3 方案比較

方案一可最大限度地做到專用、警用兩套系統(tǒng)的獨立建設、運行和維護，獨立性較強，可較好地解決工期不同步的問題；但兩套視頻監(jiān)控系統(tǒng)分開建設、獨自管理，會造成建設成本增加、網(wǎng)絡較復雜、運營維護管理困難等諸多問題。其優(yōu)勢在于專用和警用視頻監(jiān)控系統(tǒng)除了視頻信號接口外，其余完全獨立，兩大系統(tǒng)互不影響。缺點在于系統(tǒng)設備共享較少，重復建設大，投資浪費多，并且到了系統(tǒng)后期維護時，警用視頻監(jiān)控系統(tǒng)設備往往得不到及時維護，出現(xiàn)故障也不容易得到及時處理。

圖2 完全共享的車站視頻監(jiān)控系統(tǒng)方案

方案二中視頻監(jiān)控系統(tǒng)的設備由運營公司維護管理，公安部門僅需自行維護少量終端設備，有效解決了系統(tǒng)重復建設、投資浪費和公安部門維護力量不足等問題。缺點在于專用傳輸網(wǎng)和警用傳輸網(wǎng)互聯(lián)互通，需安裝防火墻等網(wǎng)絡安全設備對公安網(wǎng)進行安全防范。

可見，方案一對專用視頻監(jiān)控系統(tǒng)影響最小，但網(wǎng)絡結構相對復雜，存在與警用視頻監(jiān)控系統(tǒng)的網(wǎng)絡接口，且資源共享程度較低。方案二最大限度地實現(xiàn)了系統(tǒng)資源共享，并且有利于視頻監(jiān)控系統(tǒng)的統(tǒng)一維護管理，同時也存在接口復雜、對專用傳輸系統(tǒng)的壓力增加等問題。視頻監(jiān)控圖像和告警資源共享是最大限度綜合管控城市軌道交通公共安全的有效措施，這已被上海等地的實踐所證明；再加上綜合性價比及技術先進性等因素考慮，視頻監(jiān)控系統(tǒng)共享方案優(yōu)先采用方案二。

2 系統(tǒng)組成

全共享視頻監(jiān)控監(jiān)控系統(tǒng)由圖像攝取、傳輸、顯示及控制、存儲等四大部分組成。

圖像攝取全部采用高清網(wǎng)絡攝像機，高清攝像機的視頻信號接入車站、車輛段、停車場以太網(wǎng)交換機，經(jīng)交換機接入傳輸通道及存儲設備。在各車站上下行站臺、站廳、售票處、票務室、閘機、上下樓梯、出入口、商業(yè)區(qū)等處設置攝像機。

各車站、車輛段、停車場和控制中心之間的傳輸通道采用專用傳輸系統(tǒng)提供的以太網(wǎng)通道。前端共用高清攝像機攝取的圖像進入車站以太網(wǎng)交換機后，經(jīng)過網(wǎng)間防護設備（防火墻或安全接入平臺）傳送至警用視頻監(jiān)控系統(tǒng)。

車站內，專用視頻監(jiān)控系統(tǒng)一般由車站綜合監(jiān)控系統(tǒng)（ISCS）提供圖像的顯示及操控，當車站ISCS發(fā)生異常時，使用專用視頻監(jiān)控系統(tǒng)在車控室設置的后備操作臺及顯示終端；車站警務室內設置控制終端和彩色監(jiān)視器，通過專用視頻監(jiān)控系統(tǒng)設置的防火墻接入車站視頻以太網(wǎng)交換機，實現(xiàn)對本站圖像的監(jiān)視和控制?？刂浦行膬龋蒊SCS提供圖像的顯示及操控，ISCS發(fā)生異常時，使用系統(tǒng)在調度大廳內行調、電調、環(huán)調和客調設置的后備操作臺及顯示終端；各車站、車輛段、停車場的數(shù)字視頻信號經(jīng)以太網(wǎng)交換機送入傳輸系統(tǒng)進行遠距離傳輸，被選中的圖像信號經(jīng)控制中心數(shù)字視頻解碼器解碼后，輸出到各調度員處設置的ISCS工作站，并上大屏幕墻顯示。市公安局、派出所使用數(shù)據(jù)交換機組成數(shù)據(jù)網(wǎng)絡，與專用通信傳輸系統(tǒng)通過防火墻互聯(lián)，保證市公安局、派出所內公安人員的圖像調看、控制及錄像回放功能。

各車站、車輛段、停車場、控制中心等節(jié)點分別設置網(wǎng)絡存儲設備，采用H.264、MPEG4等圖像壓縮編碼方式。在控制中心設置管理服務器和錄像調看終端，用于錄像管理和調看。

3 方案應用

共享方案在實際應用時需要統(tǒng)籌考慮以下問題：

設備方面：① 警用視頻監(jiān)控系統(tǒng)僅作為專用視頻監(jiān)控系統(tǒng)的一個終端，共享視頻監(jiān)控系統(tǒng)前端攝像機的數(shù)量較合建前的專用和警用視頻監(jiān)控系統(tǒng)攝像機的總數(shù)減少了一半左右，但專用視頻監(jiān)控系統(tǒng)的前端攝像機數(shù)量較合建前增加了約三分之一；②專用和警用視頻監(jiān)控系統(tǒng)共享平臺后，視頻數(shù)據(jù)只走專用傳輸通道，且專用視頻監(jiān)控系統(tǒng)前端攝像機的總數(shù)相對于分設時增加了較多，因此，專用傳輸系統(tǒng)給視頻監(jiān)控系統(tǒng)分配的帶寬需相應增加；③ 專用視頻監(jiān)控系統(tǒng)電源容量需增大，而車站警用設備室內因不再需要編碼器、存儲及服務器等設備，UPS（不間斷電源）的容量、電池的數(shù)量可相應減??；④專用視頻監(jiān)控系統(tǒng)前端攝像機數(shù)量增加致使其存儲容量增加，警用視頻存儲設備不再配置；⑤ 警用視頻服務器不再配置；⑥ 需增加防火墻等網(wǎng)絡安全設備用于公安網(wǎng)和專用網(wǎng)的隔離。

控制優(yōu)先級方面：根據(jù)專用和警用的監(jiān)控需求確定雙方的控制優(yōu)先級。在公共區(qū)，警用的優(yōu)先級高于專用的；在設備區(qū)，專用的優(yōu)先級高于警用的。原則上，警用的控制優(yōu)先級須高于專用的。

維保方面：前端、傳輸和后端設備維護由運營部門負責，公安只需要維保警用視頻終端。

行政體制方面：因完全共享后視頻監(jiān)控系統(tǒng)的主體設施由運營部門管轄，公安部門的設施僅有監(jiān)控終端，因此，共享方案實施前，建設方需和公安部門充分溝通，使公安部門對方案有充分的了解，消除其對系統(tǒng)控制優(yōu)先級和歷史圖像調看的誤解和擔憂。取得公安部門的理解、支持和配合對于共享方案系統(tǒng)建設非常關鍵。

4 結語

隨著公安部門、運營部門對視頻監(jiān)控系統(tǒng)要求的不斷提高，數(shù)字高清視頻系統(tǒng)在城市軌道交通領域將會普遍應用。實現(xiàn)專用、警用視頻監(jiān)控系統(tǒng)的資源完全共享，從技術角度上完全可行。資源完全共享方案可簡化視頻監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡結構，節(jié)省城市軌道交通有限的空間資源，明顯降低視頻監(jiān)控系統(tǒng)建設造價及后期維護成本，值得城市軌道交通投資方及建設方應用推廣。

［1］GB 50517—2013地鐵設計規(guī)范［S］.

［2］GB 50395—2007視頻安防監(jiān)控系統(tǒng)工程設計規(guī)范［S］.

［3］GB 50382—2006城市軌道交通通信工程質量驗收規(guī)范［S］.

［4］龍衛(wèi)民.城市軌道交通通信資源共享研究［J］.鐵道通信信號，2012，48（5）：62.

［5］陳明華，李蘇雯，馬強.城市軌道交通視頻監(jiān)控系統(tǒng)整合方案的設計與應用［J］.鐵路計算機應用，2012，21（4）：61.