淺析地鐵視頻監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)成及其存儲系統(tǒng)設計

易偉強

（廈門興南洋信息技術有限公司）

淺析地鐵視頻監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)成及其存儲系統(tǒng)設計

易偉強

（廈門興南洋信息技術有限公司）

本文主要結(jié)合作者參與的工程實例，論述了目前國內(nèi)地鐵視頻監(jiān)控系統(tǒng)的系統(tǒng)構(gòu)成，并結(jié)合實例，探討了地鐵視頻存儲系統(tǒng)設計流程、選型考慮及容量配置核算的方法。

地鐵；視頻監(jiān)控系統(tǒng)；構(gòu)成；存儲；設計

1　概述

隨著社會經(jīng)濟發(fā)展，城市化進程的加快，我國大中城市公共交通堵塞日益嚴重，為克服上述問題，城市軌道交通已經(jīng)成為城市交通發(fā)展重點。作為城市公共交通系統(tǒng)的一個重要組成部分，目前城市軌道交通有地鐵、輕軌、市郊鐵路、有軌電車，以及懸浮列車等多種類型，被號稱為“城市交通的主動脈”。就當前國內(nèi)城市軌道交通的建設情況來看，地鐵交通在其中占據(jù)了絕對的份額。隨著智能交通的發(fā)展，地鐵修建技術的規(guī)范成熟，我國各大城市的地鐵交通車站、車輛段、停車場等都安裝了視頻監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)了對車站、車輛段、停車場情況的24h安防監(jiān)控，作為地鐵交通維護和保證運輸安全、公共安全的重要手段，發(fā)揮了重要作用。

2　地鐵視頻監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)成

目前國內(nèi)眾多城市地鐵的視頻系統(tǒng)主要由車站級監(jiān)視系統(tǒng)、控制中心級監(jiān)控系統(tǒng)兩級構(gòu)成，兩級均可對系統(tǒng)內(nèi)的圖像進行監(jiān)視和控制，監(jiān)視功能相互獨立，按照預先設置的優(yōu)先控制權進行控制操作，全網(wǎng)圖像資源統(tǒng)一調(diào)度和管理，控制中心視頻管理服務器可以實現(xiàn)對各車站存儲圖像的統(tǒng)一調(diào)用。其系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)圖大體如圖1。

圖1　

構(gòu)成地鐵視頻監(jiān)控系統(tǒng)主要設備包含網(wǎng)絡攝像頭（目前逐漸采用高清）、高清視頻解碼器、視頻（錄像）服務器、IPSAN存儲、網(wǎng)絡交換機、監(jiān)控平臺等監(jiān)控核心設備。

視頻監(jiān)控系統(tǒng)通常采用二級監(jiān)控方式。控制中心為一級監(jiān)控，車站值班員監(jiān)控及列車司機監(jiān)視為二級，平時以車站監(jiān)控及列車司機監(jiān)視為主，在緊急情況下轉(zhuǎn)換為控制中心調(diào)度員監(jiān)控。系統(tǒng)可為車站值班員對車站的站廳、站臺、重要設備房等主要區(qū)域的進行監(jiān)視；為列車司機對相應站臺旅客上、下車等情況的監(jiān)視以及本列車上乘客的情況進行監(jiān)視；為停車場、車輛段的運轉(zhuǎn)值班員、安防值班員對該場/段內(nèi)的重要區(qū)域進行監(jiān)視；為中心調(diào)度員提供對各車站、停車場、車輛段及列車相關區(qū)域進行監(jiān)視。

3　視頻存儲系統(tǒng)

3.1存儲網(wǎng)絡

存儲技術的發(fā)展經(jīng)歷了SCSI、FC、IP三代技術過程：

SCSI磁盤陣列為第一代存儲設備，基于SCSI協(xié)議，是基于SCSI總線架構(gòu)的存儲設備，設備的容量一般為幾TB級。目前仍在少量雙機應用系統(tǒng)中采用。

FC磁盤陣列為第二代存儲設備，基于FC令牌環(huán)協(xié)議，是基于FC環(huán)路架構(gòu)的存儲設備，設備的容量一般為數(shù)十TB級。目前仍有廣泛使用。

IP存儲為第三代存儲設備，基于ISCSI協(xié)議，主要是基于IP全交換架構(gòu)的存儲設備，設備的容量可接近無限擴容，達到數(shù)千TB級（PB級）。目前在大型數(shù)據(jù)中心中為主要有廣泛使用。其中，IPSAN是基于高速以太網(wǎng)的SAN架構(gòu)，通過iSCSI（Internet SCSI，Internet小型計算機系統(tǒng)接口）協(xié)議來實現(xiàn)存儲數(shù)據(jù)在服務器和存儲設備之間高速傳輸。它繼承了IP網(wǎng)絡開放、高性能、高可靠性、易管理、可擴展性強、自適應性強的優(yōu)點，實現(xiàn)存儲網(wǎng)絡與應用網(wǎng)絡的無縫連接，并提供了優(yōu)良的遠程數(shù)據(jù)復制和容災特性。IPSAN可以根據(jù)實際具體的監(jiān)控錄像存儲保存期限和保密級別的要求，完成影像資料在不同的磁盤系統(tǒng)、磁帶庫、光盤等存儲設備之間的實現(xiàn)多級歸檔與數(shù)據(jù)備份保護。

由于地鐵線路長，沿線車站多，視頻監(jiān)控覆蓋面大，所需要的視頻監(jiān)控前端設備眾多，監(jiān)控點密集，對存儲設備及其存儲網(wǎng)絡要求嚴格，隨著IP存儲技術的成熟，目前地鐵視頻存儲系統(tǒng)基本采用IPSAN系統(tǒng)。

3.2存儲設備

在地鐵視頻存儲系統(tǒng)建設中，必須考慮影像數(shù)據(jù)的保密性和對網(wǎng)絡帶寬的影像，監(jiān)控錄像數(shù)字化采用分布式存儲集中管理的網(wǎng)絡存儲技術已經(jīng)成為主流應用模式。目前地鐵視頻存儲系統(tǒng)基本采用基于IP智能監(jiān)控的存儲系統(tǒng)，采用專業(yè)標準的存儲設備，進行分布式存儲集中管理數(shù)據(jù)存儲模式。

4　工程案例

筆者2014年春節(jié)后，作為單位外派學習及技術交流人員參加了南京地鐵機場線的建設，參與地鐵BT總包單位南京元平建設發(fā)展有限公司機電部的施工管理，學習地鐵機電工程施工建設，并作為BT建設方代表參與了地鐵視頻監(jiān)控系統(tǒng)及其它系統(tǒng)的施工及技術管理。2014年7月1日，南京地鐵機場線已通車試運營，地鐵視頻監(jiān)控系統(tǒng)已投入使用，開始為保障地鐵交通維護、保證運輸安全、公共安全發(fā)揮重要作用。

4.1工程名稱

南京至高淳城際軌道南京南站至祿口機場段（地鐵機場線）工程。

4.2工程概述

南京至高淳城際軌道南京南站至祿口機場段（地鐵機場線）南起祿口機場，經(jīng)祿口新城、東善橋-秣陵片區(qū)、東山副城西側(cè)，止于南京南站，全長約35.8km，其中高架段長約16.9km，過渡段長約0.7km，地下段長約18.2km。機場段共設置8座車站，其中高架車站3座，地下車站5座；最大站間距為祿口機場站至祿口新城南站區(qū)間，長約7922.8m，最短站間距為將軍路站至佛城西路站區(qū)間，長約3239.1m。設置車輛段一座，位于祿口新城南附近；設控制中心一座，位于南京南站附近。

4.3視頻監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)成

南京地鐵機場線視頻監(jiān)控系統(tǒng)主要是由車站/車輛段本地監(jiān)視和中心遠端監(jiān)視兩部分組成，通過專用通信傳輸系統(tǒng)提供的通道組成一個完整的視頻監(jiān)控系統(tǒng)。南京地鐵機場線專用視頻監(jiān)控系統(tǒng)與公安視頻監(jiān)控系統(tǒng)合設，共享前端攝像機、后端設備（包括以太網(wǎng)交換機、各類服務器、網(wǎng)絡存儲設備等）。

南京地鐵機場線視頻監(jiān)控系統(tǒng)設置控制中心調(diào)度員的行車監(jiān)視、防災環(huán)控監(jiān)視、電力設備監(jiān)視、信息調(diào)監(jiān)視和總調(diào)監(jiān)視；采用控制中心遠程監(jiān)控和車站本地監(jiān)控方式，組成一個完整的視頻監(jiān)視兩級監(jiān)視網(wǎng)絡，控制中心為一級監(jiān)控，車站值班員監(jiān)控及列車司機監(jiān)視為二級，平時以車站監(jiān)控及列車司機監(jiān)視為主，在緊急情況下轉(zhuǎn)換為控制中心調(diào)度員監(jiān)控。各車站視頻信號，由前端高清IPC采集處理后，送至車站的三層以太網(wǎng)交換機，通過三層組播的方式，控制中心交換機接收此信號后在相關調(diào)度員工作站進行視頻顯示及控制。

4.4視頻存儲系統(tǒng)設計

4.4.1存儲網(wǎng)絡的選擇

各車站網(wǎng)絡攝像機輸出的編碼壓縮視頻信號傳送至車站設備機房，車站再傳送至控制中心視頻處理設備，在車站部署IPSAN存儲系統(tǒng)，實現(xiàn)存儲網(wǎng)絡與應用網(wǎng)絡的無縫連接，并提供了優(yōu)良的遠程數(shù)據(jù)復制和容災特性，完成影像資料在不同的磁盤系統(tǒng)、磁帶庫、光盤等存儲設備之間的實現(xiàn)多級歸檔與數(shù)據(jù)備份保護。滿足本站全部視頻存儲30d（按24h/d，圖像分辨率為1080P：1920×1080，碼流不低于6M計）。

4.4.2存儲設備的選擇

根據(jù)南京地鐵機場線視頻監(jiān)控子系統(tǒng)的業(yè)務需求，監(jiān)控平臺的存儲系統(tǒng)的設備選型為：采用基于分布式存儲集中管理控制架構(gòu)的SAN存儲設備（具體設備選型為華三公司H3C VX1600IP SAN存儲設備）。

4.4.3存儲容量計算及配置

南京地鐵機場線監(jiān)控系統(tǒng)存儲部分按4個車站（祿口機場站、祿口新城北站、秣陵路站、佛城西路站）60路/站配置，3個車站（祿口新城南站、將軍路站、勝太路站）90路/站配置，1個車站（南京南站）120路配置，控制中心20路配置，1080P（1920×1080分辨率）全實時存儲30d，碼流不低于6M，每路圖像碼流暫按6Mbps考慮。

（1）則對于60路車站，存儲30d計算，4個60路車站每站存儲容量為：

69.6G/d/路×30d×60路=125280G=125.280T

選用的單塊硬盤容量為3T，則凈存儲容量所需硬盤數(shù)為：

125.280T÷3T=42塊

配置的網(wǎng)絡視頻存儲設備為24盤位設備，考慮每機柜硬盤11+1構(gòu)成RAID組，并配置一塊熱備盤計算。則60路車站共需1臺網(wǎng)絡視頻存儲主機，1個磁盤擴展柜和48塊3T硬盤。

（2）對于90路車站，存儲30d計算，3個90路車站每站存儲容量為：

69.6G/d/路×30d×90路=187920G=187.920T

選用的單塊硬盤容量為3T，則凈存儲容量所需硬盤數(shù)為：

187.920T÷3T=63塊

配置的網(wǎng)絡視頻存儲設備為24盤位設備，考慮每機柜硬盤11+1構(gòu)成RAID組，并配置一塊熱備盤計算。則90路車站共需1臺網(wǎng)絡視頻存儲主機，2個磁盤擴展柜和72塊3T硬盤。

（3）對于120路車站，存儲30d計算，1個120路車站每站存儲容量為：

69.6G/d/路×30d×120路=250560G=250.560T

選用的單塊硬盤容量為3T，則凈存儲容量所需硬盤數(shù)為：

250.560T÷3T=84塊

配置的網(wǎng)絡視頻存儲設備為24盤位設備，考慮每機柜硬盤11+1構(gòu)成RAID組，并配置一塊熱備盤計算。則120路車站共需1臺網(wǎng)絡視頻存儲主機，3個磁盤擴展柜和96塊3T硬盤。

（4）對于20路控制中心，存儲30d計算，4個60路車站每站存儲容量為：

69.6G/d/路×30d×20路=41760G=41.760T

選用的單塊硬盤容量為3T，則凈存儲容量所需硬盤數(shù)為：

41.760T÷3T=14塊

配置的網(wǎng)絡視頻存儲設備為24盤位設備，考慮每機柜硬盤11+1構(gòu)成RAID組，并配置一塊熱備盤計算。則20路控制中心共需1臺網(wǎng)絡視頻存儲主機，17塊3T硬盤。

5　小結(jié)

上文主要結(jié)合筆者本人參與的工程實例，淺述了目前國內(nèi)地鐵視頻監(jiān)控系統(tǒng)的主要系統(tǒng)構(gòu)成，并探討了地鐵視頻存儲系統(tǒng)設計流程、選型考慮及容量配置核算的方法。相信隨著地鐵建設的規(guī)范化，電子、計算機及網(wǎng)絡技術的發(fā)展及新技術的應用，地鐵視頻監(jiān)控系統(tǒng)將會越來越規(guī)范、先進、可靠，為整個地鐵的安全及順利運營提供有力的保障。

TP277

A

1673-0038（2015）13-0187-02

2015-3-16