樊 穎 徐 鵬 何 偉

（1．上海申通地鐵集團(tuán)有限公司，上海 200237；2．公安部第三研究所，上海 200031）

隨著城市發(fā)展的需要，大容量的公共交通工具——城市軌道交通建設(shè)正在如火如荼的進(jìn)行中。城市軌道交通的安全運(yùn)行始終是各地政府、運(yùn)營單位和公安機(jī)關(guān)極為關(guān)心的事情，國家和各地也先后頒發(fā)或正在制定有關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)和法規(guī)。

技術(shù)防范系統(tǒng)作為軌道交通保障安全運(yùn)行中最為直觀的系統(tǒng)之一，越來越被各相關(guān)部門所重視。然而隨著安全運(yùn)營實踐的深入，技術(shù)防范系統(tǒng)資源的使用已不能局限于某一條線路、某一個部門。鑒于軌道交通的架構(gòu)和不同的建設(shè)時期，導(dǎo)致技術(shù)防范系統(tǒng)必定是分布式、分散化的形式。所謂分布式指技術(shù)防范系統(tǒng)通常為分布式結(jié)構(gòu)，所謂分散化指各控制中心的分散化。眾所周知，中國的軌道交通建設(shè)已有四十多年的歷史，就是上海軌道交通的建設(shè)也有十多年的歷史。每條軌道交通建設(shè)的時間不同，采用的技術(shù)也不盡相同，如何盡可能地利用既有設(shè)備，將各種異構(gòu)、分布式的技術(shù)防范系統(tǒng)資源與各職能不同、分散式的控制中心需求進(jìn)行有機(jī)整合，建成城市級的軌道交通技術(shù)防范系統(tǒng)是擺在各地政府面前的一個棘手問題。本文將闡述上海城市級軌道交通技術(shù)防范系統(tǒng)的整合方案，并對整合過程中遇到的問題進(jìn)行探討。

1 上海城市級軌道交通技術(shù)防范系統(tǒng)設(shè)計方案

1.1 大型分布式異構(gòu)技術(shù)防范系統(tǒng)集成的提出

截止到2011年12月底，上海共建設(shè)了420 km軌道交通，名列世界前三，覆蓋的區(qū)縣達(dá)到16個（上海共有17個區(qū)、1個縣）。隨著線路里程的增加，影響力的加大，如果僅靠一個軌道交通總隊指揮中心是沒有辦法做到及時有效地處理各種突發(fā)事件。由于軌道交通線路有幾十公里長，以線路為管理單位建設(shè)分控中心也同樣不能做到及時處置突發(fā)事件。只有打破按線路控制的模式，建立按區(qū)域集中控制與多部門協(xié)調(diào)管理相結(jié)合的技術(shù)防范系統(tǒng)的新模式，將各條軌道交通異構(gòu)技術(shù)防范系統(tǒng)進(jìn)行集成，建成多個可依據(jù)實際工作需要對管轄范圍、管理權(quán)限進(jìn)行動態(tài)調(diào)整的分控制中心。

1.2 實現(xiàn)方案

上海軌道交通自1995年建設(shè)至今已建設(shè)了11條線和1段世博線，由于建設(shè)時間的不同，采用的技術(shù)、設(shè)備和方式也不相同，要保留既有的系統(tǒng)設(shè)備，不影響既有線路的正常運(yùn)行，又要實現(xiàn)集中控制，這就給系統(tǒng)的建設(shè)帶來了很大的困難。

現(xiàn)有的軌道交通是一個大型分布式異構(gòu)系統(tǒng)，經(jīng)過調(diào)研，發(fā)現(xiàn)以下問題。

1）軌道交通在建設(shè)的過程中經(jīng)常預(yù)敷設(shè)備用光纖，如果沒有多余的光纖，利用軌道交通的線路走向，也比較容易敷設(shè)。

2）軌道交通的一些較早線路預(yù)留給技術(shù)防范系統(tǒng)的通信帶寬明顯不足，而改造既有通信鏈路，代價不菲且風(fēng)險較高。

3）對于一些較新的線路，已采用了準(zhǔn)數(shù)字化的系統(tǒng)，在采取一定限制措施的情況下，帶寬基本能滿足各控制用戶的需求。

鑒于上述情況，在系統(tǒng)設(shè)計時，根據(jù)不同的線路采用不同的傳輸方案，主要有模擬及模擬數(shù)字相結(jié)合的方式。將來在新線的接入過程中，如果帶寬允許，還可采用全數(shù)字的方式。

1）車站系統(tǒng)構(gòu)成

車站系統(tǒng)通常會有兩種實現(xiàn)方式，一種是通過模擬光端機(jī)將圖像傳送至線路的OCC，控制信令走既有的IP通道，由車站服務(wù)器接收來自各分控中心的指令，并控制車站矩陣，將所需的圖像切換至模擬光端機(jī)的輸入端，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

另一種在本地進(jìn)行圖像的數(shù)字化編碼，在本地解碼或各分控中心解碼，通過既有的網(wǎng)絡(luò)通道實現(xiàn)圖像的傳輸，各分控中心與車站視頻服務(wù)器完成圖像調(diào)用指令的交互，典型系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2所示。

2）線路控制中心系統(tǒng)構(gòu)成

對于各線路的控制中心可以根據(jù)車站情況分別進(jìn)行設(shè)計，對于模擬為主的監(jiān)控系統(tǒng)，可以通過中心矩陣及光端機(jī)完成至各分控中心的圖像傳輸，而對于準(zhǔn)數(shù)字系統(tǒng)可以在線路中心進(jìn)行圖像的解碼并通過光端機(jī)進(jìn)行傳輸或直接在各分控中心進(jìn)行圖像的解碼，線路中心僅僅起到信令傳輸?shù)淖饔?，圖3是模擬系統(tǒng)線路中心的系統(tǒng)構(gòu)成圖。

3）分控中心和其他上層控制中心系統(tǒng)構(gòu)成

在帶寬資源不足的線路，每個車站均有4路視頻信號通過模擬光端機(jī)傳送各自線路控制中心的矩陣，而對于一些帶寬資源相對較好的線路，可以在OCC或上層控制中心進(jìn)行圖像的解碼調(diào)用。各分控中心的指令經(jīng)本中心的視頻服務(wù)器發(fā)出，一是控制本地的視頻矩陣，二是以統(tǒng)一的協(xié)議，經(jīng)光端機(jī)或其他的IP通道至所控線路的安防服務(wù)器，由該服務(wù)器將指令轉(zhuǎn)換成線路既有的協(xié)議，實現(xiàn)對車站設(shè)備控制和切換；控制云臺和鏡頭指令通道也是如此，只是多了一個控制優(yōu)先級的判斷。各車站的入侵報警系統(tǒng)則與電視監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)動，當(dāng)某一個車站發(fā)生入侵事件時，報警探測器向本地的報警主機(jī)發(fā)出報警信號。該主機(jī)收到報警信息后，一是將報警信息送報警鍵盤顯示，驅(qū)動打印機(jī)記錄報警發(fā)生的時間、地點等信息，驅(qū)動現(xiàn)場警燈和警號；二是將報警信息送本地視頻服務(wù)器，聯(lián)動相關(guān)攝像機(jī)圖像信號，在圖像上疊加報警字符；三是通過傳輸系統(tǒng)，由本地的視頻服務(wù)器向線路控制中心的安防視頻服務(wù)器輸送報警信息，向相關(guān)分控中心的安防服務(wù)器輸送報警信息，將相關(guān)圖像切換至指定監(jiān)視器上顯示，并在圖像上疊加報警字符。系統(tǒng)框圖如圖4所示。

2 異構(gòu)技術(shù)防范系統(tǒng)集成方案的關(guān)鍵

由上述的集成方案可見，完成一個城市級的軌道交通異構(gòu)技術(shù)防范系統(tǒng)集成的關(guān)鍵如下。

1）統(tǒng)一的控制協(xié)議

對于絕大多數(shù)的異構(gòu)技術(shù)防范系統(tǒng)來講，視頻服務(wù)器通常是一個系統(tǒng)的核心，它負(fù)責(zé)圖像資源、設(shè)備狀態(tài)等的控制和管理。而由于設(shè)計時間的不同、實施單位的差異等，各技術(shù)防范系統(tǒng)內(nèi)部采用的協(xié)議各不相同。因此必須在各分散的控制中心與異構(gòu)技術(shù)防范系統(tǒng)之間定義一套統(tǒng)一的控制協(xié)議，根據(jù)這套統(tǒng)一的控制協(xié)議完成中間件的開發(fā)。

2）統(tǒng)一的數(shù)據(jù)來源

由于系統(tǒng)的分布式、分散性，必然造成對數(shù)據(jù)統(tǒng)一性的要求非常高。而軌道交通內(nèi)攝像機(jī)的數(shù)量已達(dá)到相當(dāng)大的級別，光靠人工手段來解決已經(jīng)變得相當(dāng)困難，同時各異構(gòu)技術(shù)防范系統(tǒng)內(nèi)各子系統(tǒng)也相對較多，子系統(tǒng)間數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)性又普遍較弱，因此，需通過網(wǎng)管之類的系統(tǒng)來實現(xiàn)數(shù)據(jù)的單進(jìn)→分發(fā)(包含各應(yīng)用子系統(tǒng))→單出(至各分控中心 )。

3）合理的實施方案

在實施過程中，由于設(shè)備種類、網(wǎng)絡(luò)環(huán)境有差異，因此各種異構(gòu)系統(tǒng)的集成方案應(yīng)該有著具體的針對性，如在上海的方案中傳輸就采用了模擬、模數(shù)結(jié)合、數(shù)字等方式。同時在軟件的配置過程中，也充分考慮環(huán)境的影響，根據(jù)線路的實際情況，制定合理的實施方案。

4）可靠的交互性設(shè)計

當(dāng)單一攝像機(jī)的信息被發(fā)散至各分布式異構(gòu)環(huán)境中，系統(tǒng)間的耦合性及整個系統(tǒng)的魯棒性就變得極為重要，這就需要在各子系統(tǒng)之間、各控制界面之間有可靠的交互性設(shè)計。這種設(shè)計不僅僅體現(xiàn)在車站—線路中心—上層分控中心3層之間的信息交互及容錯能力上，還應(yīng)該體現(xiàn)在各人機(jī)界面之間，圖像疊加信息內(nèi)容等方面的設(shè)計等，如人機(jī)界面之間的信息同步、球機(jī)控制信息在圖像上的實時動態(tài)顯示等。

3 結(jié)束語

隨著我國城市軌道交通的發(fā)展，隨著反恐防暴等級的不斷提高，軌道交通的安全已是各地政府、公安管理部門、運(yùn)營部門越來越重視的問題。如何最經(jīng)濟(jì)化的將技術(shù)防范系統(tǒng)的資源共享給各個相關(guān)部門，為安全運(yùn)營提供有力技術(shù)支撐，就一定要考慮在保留既有系統(tǒng)設(shè)備的基礎(chǔ)上建設(shè)大型分布式異構(gòu)環(huán)境下的技術(shù)防范系統(tǒng)，用最小的投入，獲得最大的效益，為建設(shè)“平安城市”、“平安軌道交通”奠定良好的基礎(chǔ)。