智慧城市建設(shè)背景下城市軌道交通視頻監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

王 濤，李曉陽(yáng)，劉遠(yuǎn)高，周 峰

(中通服咨詢?cè)O(shè)計(jì)研究院有限公司，新疆 烏魯木齊 210019)

0 引言

隨著智慧城市建設(shè)的發(fā)展，軌道交通模式具有更高的信息化控制水平，為了加快智慧城市軌道交通運(yùn)營(yíng)和信息化管理的步伐，通過數(shù)據(jù)采集，設(shè)計(jì)城市軌道交通視頻監(jiān)控系統(tǒng)，提高城市軌道交通視頻監(jiān)控的自動(dòng)化水平[1]。首先，研究城市軌道交通體系的信息化建設(shè)模型，對(duì)城市軌道交通視頻監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，然后進(jìn)行智慧城市建設(shè)下城市軌道交通視頻監(jiān)控系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)，構(gòu)建智慧城市建設(shè)的發(fā)展規(guī)劃模型，在云平臺(tái)結(jié)構(gòu)體系下，進(jìn)行城市軌道交通行業(yè)的云設(shè)計(jì)構(gòu)架，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的軟件開發(fā)設(shè)計(jì)。

1 智慧城市建設(shè)

智慧化交通規(guī)劃設(shè)計(jì)是城市的智慧化建設(shè)的基礎(chǔ)，結(jié)合對(duì)城市交通運(yùn)營(yíng)管理可靠性設(shè)計(jì)，在信息化發(fā)展水平下，建立城市交通網(wǎng)絡(luò)體系，有助于提高城市交通運(yùn)行管理的智慧化水平。在智慧城市建設(shè)中，引入信息化管理思想，通過交通軌道等路徑的規(guī)劃設(shè)計(jì)，采用信息化的建設(shè)方案，實(shí)現(xiàn)城市交通的協(xié)調(diào)發(fā)展，提高城市資源的利用率。結(jié)合城市軌道交通數(shù)據(jù)信息化構(gòu)造體系，在軌道交通路網(wǎng)相應(yīng)流量信息采集的基礎(chǔ)上，結(jié)合數(shù)據(jù)分析和移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，建立智慧城市管理系統(tǒng)，結(jié)合大數(shù)據(jù)挖掘的方法，做好智慧城市的信息挖掘和分析工作[2]，構(gòu)建智慧城市軌道交通運(yùn)營(yíng)信息化平臺(tái)，提高智慧城市軌道交通運(yùn)維管理能力，搭建城市軌道交通視頻監(jiān)控平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)軌道交通運(yùn)營(yíng)管理信息化發(fā)展。

2 城市軌道交通視頻監(jiān)控系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

2.1 基礎(chǔ)設(shè)計(jì)構(gòu)架和組網(wǎng)設(shè)計(jì)

為實(shí)現(xiàn)智慧城市建設(shè)下城市軌道交通視頻監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)，首先構(gòu)建智慧城市建設(shè)下城市軌道交通視頻監(jiān)控系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)模型，設(shè)計(jì)的系統(tǒng)主要包括城市軌道交通的信息采集模塊、城市軌道交通運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)模塊、城市軌道交通視頻傳輸模塊、城市軌道交通視頻云信息處理模塊、遠(yuǎn)程通信裝置等[3]，采用AMBA2.0實(shí)現(xiàn)智慧城市建設(shè)下城市軌道交通視頻監(jiān)控系統(tǒng)總線接口與外部設(shè)備相連，通過度中心下發(fā)的命令指令，采用全網(wǎng)數(shù)字化處理的方法，結(jié)合視頻信號(hào)處理，通過局域網(wǎng)、廣域網(wǎng)、PON、無線網(wǎng)實(shí)現(xiàn)對(duì)智慧城市建設(shè)下城市軌道交通視頻監(jiān)控系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)。采用 NVR、IP 高清等技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)城市軌道交通視頻監(jiān)控信息采集，對(duì)采集的城市軌道交通視頻監(jiān)控信息進(jìn)行處理、傳輸、存儲(chǔ)、控制等處理。

2.2 硬件設(shè)計(jì)指標(biāo)參數(shù)

設(shè)計(jì)系統(tǒng)硬件綜合方案，監(jiān)控系統(tǒng)主要分為信號(hào)采集、信號(hào)處理、信號(hào)傳輸、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)等功能模塊等部分[4]。采用彩色攝像機(jī)或成像器件(CCD/CMOS)，進(jìn)行智慧城市建設(shè)下城市軌道交通視頻監(jiān)控的光學(xué)成像處理，使用CCD/CMOS 成像器件，以視頻桿、云臺(tái)、編碼器、支架等作為硬件載體，進(jìn)行智慧城市建設(shè)下城市軌道交通視頻監(jiān)控的原始信息采集，監(jiān)控信息分為視頻、音頻、控制等數(shù)據(jù)，對(duì)各類型數(shù)據(jù)采集的指標(biāo)參數(shù)結(jié)構(gòu)如表1所示。

表1 各類型數(shù)據(jù)采集的指標(biāo)參數(shù)結(jié)構(gòu)

根據(jù)表1的指標(biāo)參數(shù)設(shè)計(jì)，在不同的電磁干擾強(qiáng)度下，建立視頻數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊，將磁盤陣列、SAN 交換機(jī)等外設(shè)設(shè)備作為接口，在NVR、RAID、云存儲(chǔ)等數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間中，實(shí)現(xiàn)對(duì)城市軌道交通視頻監(jiān)控系統(tǒng)的云數(shù)據(jù)存儲(chǔ)[5]。

構(gòu)建智慧城市建設(shè)下城市軌道交通視頻監(jiān)控系統(tǒng)的底層構(gòu)架協(xié)議，采用嵌入式的協(xié)議構(gòu)架，進(jìn)行城市軌道交通視頻監(jiān)控系統(tǒng)的人機(jī)交互和組網(wǎng)控制，構(gòu)建智慧城市建設(shè)下城市軌道交通視頻監(jiān)控系統(tǒng)的接口控制模塊，采用人機(jī)交互設(shè)計(jì)的方法，在MCU控制協(xié)議層中，設(shè)置城市軌道交通視頻監(jiān)控系統(tǒng)的網(wǎng)管、接口、數(shù)據(jù)庫(kù)、告警等功能。

在系統(tǒng)的控制接口模塊中，采用一臺(tái) PC 臺(tái)式機(jī)、筆記本電腦作為輸出終端設(shè)備，實(shí)現(xiàn)多個(gè)視頻集點(diǎn)圖像的顯示、切換、回放等功能，綜上分析，得到系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

3 城市軌道交通視頻監(jiān)控系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

在上述進(jìn)行了系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)智慧城市建設(shè)下城市軌道交通視頻監(jiān)控系統(tǒng)的軟件模塊，采集視頻監(jiān)控電視圖像制式包括 PAL，NTSC，SECAM，在共享物理和虛擬資源池中，對(duì)智慧城市軌道交通視頻監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)模型進(jìn)行構(gòu)建，同時(shí)，搭建信息處理平臺(tái)。采用視頻壓縮編碼芯片進(jìn)行視頻壓縮和解密，得到系統(tǒng)的軟件實(shí)現(xiàn)流程如圖2所示。

4 實(shí)驗(yàn)分析

實(shí)驗(yàn)中，對(duì)視頻信息采集的幀率取 25 幀/秒，碼流為[352×288+2(176×144)〕，對(duì)視頻監(jiān)控的質(zhì)量根據(jù)級(jí)別可分為 RAID0，RAID1，RAID2，在訪問存儲(chǔ)設(shè)備上的資源時(shí)，采用SCSI 協(xié)議封裝到 IP 包，實(shí)驗(yàn)測(cè)度得到不同視頻幀下的視頻監(jiān)控圖像輸出質(zhì)量如表2所示。

分析表2得知，本文方法進(jìn)行智慧城市建設(shè)下城市軌道交通視頻監(jiān)控，輸出的視頻監(jiān)控質(zhì)量較高，系統(tǒng)穩(wěn)定性較好。

圖2 軟件實(shí)現(xiàn)流程

表2 視頻監(jiān)控圖像輸出質(zhì)量

5 結(jié)語(yǔ)

本文提出智慧城市建設(shè)下城市軌道交通視頻監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法，結(jié)合城市軌道交通數(shù)據(jù)信息化構(gòu)造體系，構(gòu)建系統(tǒng)硬件和軟件模塊。在NVR、RAID、云存儲(chǔ)等數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間中，實(shí)現(xiàn)對(duì)城市軌道交通視頻監(jiān)控系統(tǒng)的云數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，在共享物理和虛擬資源池中，實(shí)現(xiàn)對(duì)智慧城市軌道交通視頻監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)視頻監(jiān)控系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)。測(cè)試得知，設(shè)計(jì)系統(tǒng)輸出視頻監(jiān)控質(zhì)量較高。