丁國平 祁經(jīng) 何沖
摘要:該文介紹南京地鐵工程中視頻監(jiān)視系統(tǒng)的業(yè)務(wù)需求,實施方案,高清CCTV系統(tǒng)的特點和優(yōu)勢,最后結(jié)合南京地鐵寧高線二期工程實例,提出了現(xiàn)階段地鐵工程建設(shè)的視頻監(jiān)視系統(tǒng)發(fā)展趨勢。
關(guān)鍵詞:地鐵;視頻監(jiān)控;圖像處理;高清;網(wǎng)絡(luò)攝像機
中圖分類號:TP393 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1009-3044(2018)25-0017-02
軌道交通運營CCTV(Closed-Circuit Television)系統(tǒng)是軌道交通運營、管理現(xiàn)代化的配套設(shè)備。它是維護(hù)城市軌道交通安全運行和保證運輸安全的重要輔助手段之一,是提高行車指揮透明度的重要輔助通信工具。當(dāng)車站發(fā)生災(zāi)情時,CCTV系統(tǒng)是防災(zāi)調(diào)度員指揮搶險的重要指揮工具之一。
1 系統(tǒng)構(gòu)成
CCTV與公安視頻監(jiān)視系統(tǒng)相結(jié)合,共享前端攝像機、后端設(shè)備(包括以太網(wǎng)交換機、服務(wù)器、視頻存儲IPSAN設(shè)備(含磁盤陣列)等)。CCTV為公安視頻監(jiān)視系統(tǒng)提供相關(guān)終端及相應(yīng)操作軟件。各車站警務(wù)室、派出所及公安分局不新建攝像機及存儲。所有關(guān)于視頻的實況、錄像查詢、控制等都通過專用CCTV系統(tǒng)轉(zhuǎn)發(fā)至公安分局實現(xiàn)業(yè)務(wù)需求。地鐵公安視頻監(jiān)視系統(tǒng)由車站公安值班室本地監(jiān)控、派出所、分局遠(yuǎn)端監(jiān)視組成。
2 案例分析
寧高城際二期S9CCTV系統(tǒng)是一個系統(tǒng)工程。傳統(tǒng)的監(jiān)控設(shè)備廠商已無法從網(wǎng)絡(luò)整體架構(gòu)角度針對監(jiān)控組件進(jìn)行優(yōu)化,CCTV只能依靠上層軟件被動地去整合異構(gòu)非標(biāo)的硬件、存儲、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等。系統(tǒng)設(shè)計已經(jīng)遇到不可逾越的瓶頸,因此才會出現(xiàn)依靠流媒體服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)存服務(wù)器、設(shè)備代理服務(wù)器等各種組件來實現(xiàn)不同異構(gòu)設(shè)備之間的媒體信令處理。當(dāng)面對海量多媒體信息管理存儲的需求時,這些設(shè)備的集群、負(fù)載均衡、故障倒換等可靠性設(shè)計以及其整體架構(gòu)的性能瓶頸等已經(jīng)成為制約先進(jìn)的CCTV系統(tǒng)發(fā)展的重要因素。此次設(shè)計的CCTV系統(tǒng)需對包括所有網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控組成組件(前端攝像機、存儲、編解碼器、平臺)內(nèi)嵌軟件在內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)安防軟件針對聯(lián)網(wǎng)需求進(jìn)行優(yōu)化融合設(shè)計。我們從整體架構(gòu)的角度對CCTV系統(tǒng)進(jìn)行了重新設(shè)計優(yōu)化,使S9CCTV系統(tǒng)應(yīng)用變得更加簡單、高效和可靠。它更方便支持各種跨區(qū)域(未來跨線全局范圍內(nèi))聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng),實現(xiàn)全局看、控、存、管、用等業(yè)務(wù)需求。
地鐵建設(shè)初期,CCTV視頻監(jiān)控系統(tǒng)均采用傳統(tǒng)的模擬信號,前端攝像機圖像通過同軸電纜將圖像信息傳遞到通信機房的字符疊加分配器,經(jīng)字符疊加分配器后視頻信號傳遞給視頻矩陣,經(jīng)視頻矩陣后傳遞給車站顯示器。南京地鐵1、2號線均采用此方案。系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D如圖2所示。
缺點為視頻信號抗干擾能力差,盡管采用了視頻地環(huán)隔離變壓器來增加信號的穩(wěn)定性,視頻圖像信號進(jìn)入機房后首先接入隔離地變壓器,仍難以保證視頻圖像信號在傳輸過程中因接地環(huán)路干擾引起的視頻扭曲、水平交流條、水平圖像裂撕、圖像伸長、垂直滾動等干擾。
隨科技的發(fā)展,基于在IP網(wǎng)絡(luò)、IP視頻應(yīng)用及IPSAN存儲、IP智能監(jiān)控系統(tǒng)越來越成熟。以標(biāo)準(zhǔn)、開放、高質(zhì)和高度融合的IP技術(shù)有效地解決寧1、2號線CCTV系統(tǒng)面臨的新課題。它充分滿足“看控存管用”本質(zhì)需求。系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D如下所示:
公安視頻監(jiān)視系統(tǒng)由三級結(jié)構(gòu)組成:地鐵公安分局、派出所、警務(wù)室。OCC專用通信視頻監(jiān)控系統(tǒng)通過平臺接入網(wǎng)關(guān)上傳視頻至地鐵公安分局的既有視頻監(jiān)視平臺和監(jiān)視墻大屏,通過公安傳輸網(wǎng)分別上傳到派出所和各車站警務(wù)室的視頻監(jiān)視終端。系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D如下:
S9采用了IMOS(IP Multimedia Operation System)高性能監(jiān)控系統(tǒng)。
基于ISCSI的協(xié)議采用固定大小數(shù)據(jù)塊這種結(jié)構(gòu)化處理方式將數(shù)據(jù)直接存儲到IPSAN。這中間無須任何傳統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控集中存儲所需的存儲服務(wù)器或流媒體服務(wù)器。它還推出了SDA對多媒體數(shù)據(jù)統(tǒng)一管理的通用數(shù)據(jù)庫訪問接口技術(shù)。MDB支持存儲數(shù)據(jù)的生命周期管理,實現(xiàn)新數(shù)據(jù)滿幀存儲、歷史數(shù)據(jù)抽幀存儲、關(guān)鍵數(shù)據(jù)長期備份。
MMW多媒體中間件子系統(tǒng)遵循SOA架構(gòu),對外提供各種業(yè)界通用接口支持。
3 公安監(jiān)視功能
公安分局值班員能控制、選擇設(shè)置在公安分局大廳內(nèi)的大屏幕顯示器上的視頻監(jiān)視區(qū)域,同時還能選擇、控制公安圖像監(jiān)視終端上的監(jiān)視圖像。派出所值班員能控制、選擇設(shè)置在派出所內(nèi)的65寸液晶顯示器上的視頻監(jiān)視區(qū)域,同時還能選擇、控制公安圖像監(jiān)視終端上的監(jiān)視圖像。車站公安值班室值班員只能選擇、控制公安圖像監(jiān)視終端上的監(jiān)視圖像。
各站點的CCTV系統(tǒng)配置的智能分析服務(wù)器還能滿足非法入侵自動識別和報警、目標(biāo)識別和分類、重要資產(chǎn)遷移、可疑物品遺失報警、穿越禁區(qū)報警、逆向通行報警、統(tǒng)計人流等功能。
如非法入侵自動識別和報警功能:
當(dāng)有嫌疑人進(jìn)入設(shè)定禁區(qū)、警戒區(qū)域、拌線、警戒線時,嫌疑人會被標(biāo)記上醒目警示色如上圖紅色提醒,并觸發(fā)告警聯(lián)動(客戶端顯示、解碼上墻顯示、聯(lián)動聲光報警器等),及時提醒監(jiān)控中心安保人員進(jìn)行相關(guān)處理。它能從一個二維圖像中提取其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),采用反向傳播算法來優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),求解網(wǎng)絡(luò)中的未知參數(shù)。卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)常被用來研究二維圖像識別問題,且其僅僅需要少量的預(yù)處理,識別范圍廣,能容許圖像的畸變。其優(yōu)勢在于不需復(fù)雜的預(yù)處理,將特征提取,模式分類完全放入一個黑匣子中,通過不斷的優(yōu)化來獲得網(wǎng)絡(luò)所需參數(shù),在輸出層給出所需分類,網(wǎng)絡(luò)的核心就是網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)設(shè)計與網(wǎng)絡(luò)的求解。這種求解結(jié)構(gòu)比以往多種算法性能更高[1]。
穿越禁區(qū)報警:
針對進(jìn)入禁區(qū)的目標(biāo)進(jìn)行檢測按照用戶預(yù)設(shè)置的規(guī)則觸發(fā)報警,入侵檢測應(yīng)用在邊界線路防護(hù)和站內(nèi)重點設(shè)施和區(qū)域保護(hù)。目標(biāo)框中心點進(jìn)入?yún)^(qū)域范圍內(nèi)或是在區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)目標(biāo)框,超過所設(shè)置的時間后報警(只記錄警戒區(qū)域內(nèi)時間)。
軌道交通監(jiān)控專網(wǎng)平臺內(nèi)置國標(biāo)(GB28181)協(xié)議服務(wù)。它通過國標(biāo)(GB28181)協(xié)議與公安網(wǎng)互聯(lián)對接。為了保證公安網(wǎng)信息安全,它必須通過視頻安全網(wǎng)閘進(jìn)行互聯(lián)。通過視頻
安全網(wǎng)閘,對視頻數(shù)據(jù)、控制信令等數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,經(jīng)過安全邊界分析和確認(rèn)信任的信令視頻資源才能進(jìn)入公安網(wǎng)。
在與公安網(wǎng)進(jìn)行跨平臺對接采用H.265。CCTV互聯(lián)的最終目標(biāo)是對各線CCTV接入采用同一標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議(如GB28181)。而為了達(dá)到這個目的,同時為了更好地管理和規(guī)范新線CCTV建設(shè),需逐步建立和推行統(tǒng)一的CCTV標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范,建立和完善CCTV的線路/車站/設(shè)備編碼,明確攝像機編碼要求。在建設(shè)規(guī)范化的過程中逐步實現(xiàn)CCTV設(shè)備的交互性,為集約運營成本和CCTV增值打下堅實的基礎(chǔ)。
參考文獻(xiàn):
[1] 徐姍姍,劉應(yīng)安,徐昇.基于卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的木材缺陷識別[J].山東大學(xué)學(xué)報(工學(xué)版).2013(02).
[2] 王靖,龐立.散模結(jié)合視頻監(jiān)控系統(tǒng)在軌道交通中的應(yīng)用冊[J].上海電氣技術(shù),2010(2).
[3] GB50382-2016 城市軌道交通通信工程質(zhì)量驗收規(guī)范.
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