地鐵視頻監(jiān)控系統(tǒng)可靠性研究

趙彥芳

（天津軌道交通運(yùn)營集團(tuán)有限公司，天津300222）

1 傳統(tǒng)模式與新型地鐵視頻監(jiān)控系統(tǒng)

1.1 傳統(tǒng)模式下的地鐵視頻監(jiān)控

部分傳統(tǒng)模式下的地鐵視頻監(jiān)控系統(tǒng)對車站以及車輛段的監(jiān)控選用流媒體技術(shù)。在此結(jié)構(gòu)中，視頻信息流可能會全部保存，也可能在流媒體作用服務(wù)器體系中加以轉(zhuǎn)存，在系統(tǒng)整個規(guī)模存有幾十路的過程中，幾臺服務(wù)器能夠進(jìn)行調(diào)度業(yè)務(wù)的處理。然而，在監(jiān)控規(guī)模擴(kuò)展的情況下，流媒體轉(zhuǎn)發(fā)模式的問題相應(yīng)凸顯，此種傳統(tǒng)計劃的弊端如下：（1）服務(wù)器的現(xiàn)有規(guī)模在監(jiān)控點數(shù)增加的情況下隨之?dāng)U大，特別是今后高清圖像需求會發(fā)生變化，相同檔次的服務(wù)器要配置與之相對應(yīng)的服務(wù)器規(guī)模。（2）系統(tǒng)中設(shè)置車站級別的全局故障點，在某個服務(wù)器出現(xiàn)故障的過程中，勢必會降低多路視頻圖像保存的監(jiān)督效果，不能適應(yīng)地鐵給予安防體系可靠性的需求。即便能在冗余的服務(wù)器中處理此問題，但是，服務(wù)器成本較高，在實踐中的應(yīng)用少之又少。（3）多數(shù)服務(wù)器和機(jī)械設(shè)備機(jī)架占用了大部分空間，無法適應(yīng)綠色環(huán)保的需求。需要注意的是，該設(shè)計理念會使整個系統(tǒng)的故障點數(shù)量增多。在出現(xiàn)突發(fā)事件或產(chǎn)生多個熱點區(qū)域時，流量會造成服務(wù)器癱瘓。

1.2 新型地鐵視頻監(jiān)控系統(tǒng)

新類型地鐵視頻監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中設(shè)有數(shù)據(jù)流的保存和數(shù)據(jù)流的監(jiān)控模塊，借助網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備傳遞給對應(yīng)的保存設(shè)備以及解碼器體系，中間并不涉及服務(wù)器的參與。利用交換機(jī)器具備的組播技術(shù)可以適應(yīng)用戶觀看視頻流復(fù)制的本質(zhì)需求，所以，可以把服務(wù)器在煩瑣的流媒體體系中釋放出來，僅負(fù)責(zé)機(jī)械設(shè)備注冊管理工作，在單臺服務(wù)器結(jié)構(gòu)中高效地管理幾千路視頻，減小整個體系的功率消耗，減少系統(tǒng)可能出現(xiàn)的故障點[1]。

該設(shè)計思路可以有效緩解監(jiān)控系統(tǒng)高清視頻產(chǎn)生的大流量以及高寬帶沖擊，存在一定的優(yōu)勢：（1）監(jiān)控點數(shù)的實際規(guī)模與服務(wù)器數(shù)量沒有相關(guān)性，單臺視頻管理相應(yīng)的服務(wù)器能適應(yīng)幾千路的高清圖像監(jiān)控標(biāo)準(zhǔn)，不存在結(jié)構(gòu)體系瓶頸等問題；（2）系統(tǒng)中并不涉及車站級全局故障點，因為選取新時代的業(yè)務(wù)流與控制流分離框架，不管是管理類型的服務(wù)器還是保存類型的服務(wù)器，出現(xiàn)故障后都不會中斷監(jiān)控系統(tǒng)的實時流，保存流也不會受到約束，可以確保監(jiān)控信息記錄的正常進(jìn)行，確保地鐵整個運(yùn)行體系的可靠性；（3）在產(chǎn)生突發(fā)事件或事故以及設(shè)置多個特點區(qū)域的過程中，大規(guī)模突發(fā)流量在組播技術(shù)的作用下進(jìn)行分發(fā)和復(fù)制，巧妙地處理大規(guī)模用戶使用問題，與公安管理方以及企業(yè)管理方在危機(jī)情況下需具備的可靠性調(diào)度相互適應(yīng)[2]。

2 地鐵視頻監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)分析

2.1 傳統(tǒng)多級系統(tǒng)框架結(jié)構(gòu)

地鐵監(jiān)控體系是一種多級別的框架，所以，體系存在的可靠性需要依托多級別框架。傳統(tǒng)模式下的地鐵視頻監(jiān)控體系不只是在單級別領(lǐng)域內(nèi)存在一些問題，還在多級別系統(tǒng)框架中存在不足。對于傳統(tǒng)的地鐵視頻監(jiān)控系統(tǒng)處理計劃，在最上級的平臺中，設(shè)置了統(tǒng)一化管理服務(wù)器，此服務(wù)器以管理注冊的模式或權(quán)限管理的模式存在，作用是給予前端一切設(shè)備的管理進(jìn)行注冊以及權(quán)限配置處理。

2.2 新型多級系統(tǒng)框架

新型的多級系統(tǒng)框架可以處理傳統(tǒng)多級系統(tǒng)框架存在的不足，任何一個管理服務(wù)器平臺都可以形成獨(dú)立的管理域，在域內(nèi)設(shè)置唯一認(rèn)證注冊服務(wù)器，完成全域內(nèi)設(shè)備注冊與用戶統(tǒng)一網(wǎng)管工作，直接對前端設(shè)備加以管理，而上級平臺不能直接面對大量的前端設(shè)備。要適應(yīng)下級給予下級控制管理的需求，下級管理服務(wù)器需要把本級區(qū)域內(nèi)的設(shè)備列表以推送的方式向上級區(qū)域注冊，并且在平級區(qū)域內(nèi)，借助推送的方式將本區(qū)域中資源共享給其他區(qū)域，保證跨域設(shè)備的實效性共享，資源之間協(xié)調(diào)優(yōu)化。

2.3 先進(jìn)的多級別系統(tǒng)框架模式

目前，存有一種相對先進(jìn)的地鐵視頻監(jiān)控體系，可以在多級別系統(tǒng)框架結(jié)構(gòu)中彰顯整個體系的可靠性。該結(jié)構(gòu)設(shè)置借助上級管理區(qū)域（包括派出所）配置相應(yīng)的熱備冗余管理服務(wù)器，有效地管理下面管轄體系中多個車站以及派出所的管理服務(wù)器設(shè)備，每種管理服務(wù)器在產(chǎn)生故障后都受會到熱備服務(wù)器的接管作用影響。依據(jù)NGN結(jié)構(gòu)框架帶來的業(yè)務(wù)流以及控制流分流科學(xué)技術(shù)，尤其是服務(wù)器的N+1熱備先進(jìn)技術(shù)，平穩(wěn)切換控制流，并且業(yè)務(wù)流的交換流程在本地區(qū)可以完成的可靠性技術(shù)，能夠在很大程度上體現(xiàn)經(jīng)濟(jì)實用性。

3 地鐵視頻監(jiān)控系統(tǒng)可靠性建設(shè)思考

3.1 車站視頻監(jiān)控子系統(tǒng)

車站視頻監(jiān)控子系統(tǒng)的建設(shè)可以對圖像進(jìn)行地理信息和時間信息的保存，將畫面合成后存儲于視頻矩陣中，按照車站車控室的監(jiān)控器調(diào)用方式，輸入硬盤錄像機(jī)加以保存，并且設(shè)置彩色監(jiān)控器，用于車站值班員以及警務(wù)工作者查看車站情況，或者依據(jù)需求編制處理圖像。若為地下車站，在合成之后的站臺信號處理過程中，仍需要使用凸面鏡進(jìn)行監(jiān)視。剩下的輸出端口中，一部分信息保存在視頻編碼器中，一部分充當(dāng)系統(tǒng)擴(kuò)展的參考依據(jù)。若控制中心存在給予車站的圖像調(diào)用需求，在得到鍵盤指令后，攝像機(jī)輸出的圖像信號要經(jīng)過前一端的矩陣模式引進(jìn)在視頻編碼器的設(shè)備中，與此同時，視頻編碼器針對模擬圖像的處理應(yīng)輸出相應(yīng)的傳輸流，并且編碼器要控制相應(yīng)的設(shè)備，尤其是云臺以及攝像機(jī)等。因為車站體系形式為模擬化，在實際傳輸過程中缺少編解碼的流程，所以，本地區(qū)的視頻時間要控制在小于50ms范圍內(nèi)，體現(xiàn)出地鐵視頻監(jiān)控子系統(tǒng)建設(shè)的可靠性。

3.2 控制中心視頻監(jiān)控子系統(tǒng)

視頻監(jiān)控圖像轉(zhuǎn)換流程為：

1）控制終端設(shè)置的模擬鍵盤產(chǎn)生切換指令，選擇需要觀察的攝像頭編號以及操作事項；視頻監(jiān)控體系中，要設(shè)置一定的視頻服務(wù)器，判斷發(fā)起切換操作用戶的具體權(quán)限，若操作用戶是運(yùn)營控制中心調(diào)度以及公安用戶，可以進(jìn)行視頻切換處理；若車站用戶僅可以進(jìn)行本站點切換，應(yīng)直接向控制終端輸入失敗信息。

2）在權(quán)限允許的情況下，服務(wù)器可以判斷切換的新圖像和原圖像是否存在相同的車站中，確定后，控制車站切換矩陣到圖像上，返回切換成功后，把信息轉(zhuǎn)換到服務(wù)器中，最后通過服務(wù)器控制視頻監(jiān)控體系的終端體系。

3）如果鐵環(huán)的圖像和原有圖像并不處于相同的車站，需要查詢目標(biāo)車站中對空閑編碼器的設(shè)置，如果沒有，要對控制終端進(jìn)行失敗信息的處理。

4）如果目標(biāo)車站存在空閑編碼器，服務(wù)器發(fā)起指令時，目標(biāo)車站的矩陣要把需求的目標(biāo)攝像機(jī)圖像傳給空閑編碼器，通過編碼器向控制中心傳遞地鐵運(yùn)行的視頻，并且及時關(guān)閉原有圖像給予編碼器的輸入指令，向服務(wù)中進(jìn)行成功信息的輸入，由此保證服務(wù)器和控制終端體系信息的成功切換。

4 結(jié)語

開展地鐵視頻監(jiān)控系統(tǒng)可靠性研究具有十分重要的現(xiàn)實意義和價值，地鐵視頻監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)置需要引起相關(guān)人員的關(guān)注，管理者要全面分析地鐵視頻監(jiān)控系統(tǒng)的具體設(shè)計情況，找到傳統(tǒng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)置存在的不足，采取科學(xué)的方法強(qiáng)化地鐵視頻監(jiān)控系統(tǒng)的可靠性，推動地鐵行業(yè)的前進(jìn)與發(fā)展。