胡萍

基于IP的高清視頻監(jiān)視系統(tǒng)在重慶城市軌道交通6號(hào)線的應(yīng)用

胡萍

重慶市軌道交通6號(hào)線是采用IP高清視頻技術(shù)的線路，介紹IP高清視頻監(jiān)視技術(shù)的具體應(yīng)用，分析比較系統(tǒng)組成架構(gòu)的技術(shù)方案，為城市軌道交通視頻監(jiān)視系統(tǒng)建設(shè)提供參考。

高清;視頻監(jiān)視系統(tǒng);城市軌道交通

重慶市軌道交通已開(kāi)通運(yùn)營(yíng)線路有1、2、3、6號(hào)線，其中1、2、3號(hào)線均采用模擬攝像機(jī)+數(shù)字視頻技術(shù)架構(gòu)組建視頻監(jiān)視系統(tǒng)，只有6號(hào)線采用IP高清視頻技術(shù)，該線路于2013年12月正式開(kāi)通運(yùn)營(yíng)。本文介紹IP的高清視頻監(jiān)視技術(shù)在重慶軌道交通6號(hào)線的應(yīng)用情況，分析比較系統(tǒng)組成架構(gòu)的技術(shù)方案，可為城市軌道交通視頻監(jiān)視系統(tǒng)建設(shè)提供參考。

1 系統(tǒng)要求

1.控制中心調(diào)度員可調(diào)看任意車站內(nèi)的任意權(quán)限范圍內(nèi)的視頻圖像，并可遙控車站內(nèi)的一體化球型攝像機(jī)。

2.車站值班員可在監(jiān)控終端通過(guò)系統(tǒng)自動(dòng)循環(huán)或人工的方式監(jiān)視站內(nèi)任意一路視頻圖像，多操作員可對(duì)同一路視頻圖像進(jìn)行監(jiān)視。

3．司機(jī)能在車站停車時(shí)通過(guò)監(jiān)視器監(jiān)視本站臺(tái)旅客上下車的情況。

4.各站存儲(chǔ)設(shè)備實(shí)時(shí)不間斷錄像，并可按時(shí)間、地點(diǎn)等信息進(jìn)行檢索查詢;車站值班人員可調(diào)看站內(nèi)的任意一路視頻錄像;控制中心調(diào)度員通過(guò)網(wǎng)絡(luò)可調(diào)看其權(quán)限范圍內(nèi)的任意一路視頻錄像，且可將錄像復(fù)制到其他存儲(chǔ)點(diǎn)存儲(chǔ)。

2 系統(tǒng)架構(gòu)

重慶城市軌道交通6號(hào)線視頻監(jiān)視系統(tǒng)分控制中心、車站二級(jí)部署，控制中心視頻監(jiān)視平臺(tái)實(shí)現(xiàn)對(duì)本線視頻圖像的實(shí)時(shí)調(diào)閱、錄像查詢、回放及攝像機(jī)控制等，車站監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)主要完成對(duì)本車站管轄范圍內(nèi)的視頻監(jiān)視和錄像。監(jiān)視系統(tǒng)設(shè)備包括:攝像機(jī)、視頻圖像傳輸設(shè)備、車站交換機(jī)、視頻存儲(chǔ)系統(tǒng)、視頻管理服務(wù)器、字符疊加器、多畫面處理器、編碼器、彩色監(jiān)視器、視頻監(jiān)視終端等。重慶城市軌道交通6號(hào)線視頻監(jiān)視系統(tǒng)車站組網(wǎng)架構(gòu)如圖1所示。

2.1 攝像機(jī)

目前主流數(shù)字高清攝像機(jī)主要有HD-SDI(Serial digital interface)攝像機(jī)和IP網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)2種。

圖1 視頻監(jiān)視系統(tǒng)車站組網(wǎng)架構(gòu)

HD-SDI攝像機(jī)是實(shí)時(shí)無(wú)壓縮的高清廣電級(jí)攝像機(jī)，可利用同軸電纜傳輸數(shù)字高清視頻圖像。與IP網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)相比，它具備穩(wěn)定性好、圖像不失真、時(shí)延小等優(yōu)點(diǎn)。但HD-SDI攝像機(jī)也有其局限性，HD-SDI接口設(shè)計(jì)之初只為了無(wú)壓縮視頻的單向傳輸，很少需要遠(yuǎn)程反向操作攝像機(jī)，只能本地操作，如需配合云臺(tái)和電動(dòng)變倍鏡頭來(lái)使用，需要單獨(dú)鋪設(shè)控制線。另外，由于輸出的視頻圖像無(wú)壓縮，其數(shù)據(jù)量較為龐大，對(duì)帶寬的需求就較大，因此并不適于城市軌道交通視頻監(jiān)視系統(tǒng)的建設(shè)。

IP攝像機(jī)則是基于網(wǎng)絡(luò)的數(shù)字化設(shè)備，每個(gè)IP攝像機(jī)在網(wǎng)絡(luò)中都有一個(gè)固定的IP，能滿足遠(yuǎn)端控制、管理的需求，而且IP攝像機(jī)的視頻圖像經(jīng)過(guò)壓縮編碼，碼流會(huì)大大降低，減小了對(duì)傳輸帶寬的需求。

重慶城市軌道交通6號(hào)線視頻監(jiān)視系統(tǒng)前端攝像機(jī)采用IP攝像機(jī)，且在安檢通道、進(jìn)出站閘機(jī)通道處設(shè)置IP高清攝像機(jī)，IP攝像機(jī)壓縮編碼采用H.264標(biāo)準(zhǔn)。垂直電梯內(nèi)半球攝像機(jī)由電梯專業(yè)提供，為模擬攝像機(jī)。

2.2 視頻圖像傳輸

IP攝像機(jī)與車站匯聚交換機(jī)之間多采用網(wǎng)線傳輸數(shù)字視頻信號(hào)，視頻監(jiān)視系統(tǒng)車站交換機(jī)設(shè)置于車站設(shè)備區(qū)通信設(shè)備室內(nèi)，僅有部分?jǐn)z像機(jī)與交換機(jī)之間的距離滿足網(wǎng)線100 m的傳輸距離要求，因此在攝像機(jī)和車站交換機(jī)之間需增加光傳輸設(shè)備將視頻信號(hào)傳輸至車站交換機(jī)。系統(tǒng)在站廳、站臺(tái)等攝像機(jī)布置較為集中區(qū)域設(shè)置POE (Power Over Ethernet)交換機(jī)，將該部分?jǐn)z像機(jī)的視頻圖像匯聚后再通過(guò)光纜傳輸至匯聚交換機(jī)，同時(shí)POE交換機(jī)可通過(guò)網(wǎng)線為其所帶的IP攝像機(jī)供電，從而降低了設(shè)備、布線成本及施工難度。攝像機(jī)布置分散區(qū)域(如:車站出入口、區(qū)間岔區(qū)、隧道口等)設(shè)置光端機(jī)傳輸視頻圖像，為提高視頻圖像傳輸?shù)目煽啃?，系統(tǒng)采用模塊化的光端機(jī)，并設(shè)置網(wǎng)管設(shè)備，對(duì)其進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)管理，網(wǎng)管信息納入視頻監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)管理。

垂直電梯轎廂內(nèi)的模擬攝像機(jī)視頻信號(hào)，通過(guò)字符疊加器完成時(shí)鐘、攝像機(jī)編號(hào)等信息疊加后進(jìn)行壓縮編碼，編碼標(biāo)準(zhǔn)采用H.264標(biāo)準(zhǔn)，編碼后的數(shù)字視頻信號(hào)接入車站匯聚交換機(jī)。

2.3 視頻監(jiān)視

車站本地視頻監(jiān)視的用戶:警務(wù)值班人員、車控室值班人員，以及上、下行站臺(tái)列車司機(jī)。

警務(wù)值班員、車站值班員可通過(guò)視頻監(jiān)視終端，實(shí)時(shí)監(jiān)視或回放本站任意視頻錄像，并可遙控本站任意一臺(tái)一體化球型攝像機(jī)云臺(tái)的轉(zhuǎn)動(dòng)及對(duì)變焦鏡頭的調(diào)節(jié)。

上、下行站臺(tái)列車駕駛室停車位設(shè)置視頻顯示器，供列車司機(jī)實(shí)時(shí)監(jiān)控旅客上、下列車情況。站臺(tái)視頻顯示器顯示圖像可有2種方案實(shí)現(xiàn):方案1，采用IP攝像機(jī)模擬視頻接口輸出的模擬視頻圖像;方案2，采用IP攝像機(jī)的數(shù)字視頻圖像。

IP攝像機(jī)輸出的模擬視頻圖像分辨率為D1 (720×576像素)能滿足司機(jī)監(jiān)視的需求，但I(xiàn)P攝像的模擬視頻接口一般僅用于攝像機(jī)的測(cè)試，其可靠性有待考證。IP攝像機(jī)的數(shù)字視頻圖像其清晰度高，但視頻信號(hào)經(jīng)過(guò)編解碼、光電轉(zhuǎn)化及服務(wù)器轉(zhuǎn)發(fā)后時(shí)延較大，且站臺(tái)監(jiān)視器安裝位置空間有限，光電轉(zhuǎn)換器、解碼器的安裝較為困難，建設(shè)維護(hù)成本較高。綜合考慮重慶城市軌道交通6號(hào)線站臺(tái)顯示器圖像采用方案1實(shí)現(xiàn)。上/下行站臺(tái)監(jiān)視屏蔽門的4個(gè)IP攝像機(jī)每個(gè)輸出2路視頻信號(hào)，一路為數(shù)字視頻信號(hào)，直接接入車站匯聚交換機(jī);另一路為模擬視頻信號(hào)，該模擬視頻經(jīng)字符疊加器完成信息疊加后，再由多畫面合成器將4路畫面合成一幅畫面輸出至站臺(tái)顯示器顯示。

2.4 存儲(chǔ)設(shè)備

目前主流的架構(gòu)包括直連式存儲(chǔ)(Direct-Attached Storage，DAS)、網(wǎng)絡(luò)接入存儲(chǔ)(Network-Attached Storage，NAS)、存儲(chǔ)區(qū)域網(wǎng)絡(luò)(Storage Area Network，SAN)。

城市軌道交通存在車站多、線路長(zhǎng)的特點(diǎn)，并且需要集中調(diào)度指揮。DAS適合單點(diǎn)存儲(chǔ)，不適宜在城市軌道交通使用。NAS、SAN均是網(wǎng)絡(luò)化存儲(chǔ)，但由于NAS架構(gòu)數(shù)據(jù)備份和恢復(fù)需要占用網(wǎng)絡(luò)資源，會(huì)對(duì)正常的業(yè)務(wù)應(yīng)用產(chǎn)生影響，所以也不適宜使用在城市軌道交通。SAN允許獨(dú)立地增加存儲(chǔ)容量，允許任何服務(wù)器連接到任何存儲(chǔ)陣列，運(yùn)行備份操作無(wú)需考慮對(duì)網(wǎng)絡(luò)總體性能的影響，因此SAN更適宜在城市軌道交通中使用。

SAN架構(gòu)又分為FC-SAN和IP-SAN。FC-SAN成本較高，且發(fā)展緩慢，在城市軌道交通中使用的不多。IP-SAN以合理的架構(gòu)，相對(duì)較低的成本，最適宜城市軌道交通使用。重慶城市軌道交通6號(hào)線視頻監(jiān)視系統(tǒng)就采用IP-SAN存儲(chǔ)架構(gòu)，在各車站設(shè)置視頻存儲(chǔ)服務(wù)器及磁盤陣列，視頻圖像在720P分辨率(高清)和4CIF(標(biāo)清)分辨率下連續(xù)錄制保存時(shí)間不少于30天。

3 結(jié)束語(yǔ)

隨著技術(shù)的發(fā)展以及城市軌道交通視頻監(jiān)視系統(tǒng)用戶需求的不斷提高，IP高清視頻監(jiān)視技術(shù)會(huì)在城市軌道交通中越來(lái)越廣泛地運(yùn)用。各地城市軌道交通視頻監(jiān)視系統(tǒng)建設(shè)需結(jié)合自身特點(diǎn)，探求最合適的系統(tǒng)方案，重慶市城市軌道交通IP高清閉路電視監(jiān)視系統(tǒng)方案可作為一個(gè)參考。

［1］楊國(guó)鋒．城市軌道交通數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)的構(gòu)成與發(fā)展［J］．鐵道通信信號(hào)，2006(04).

［2］王祥杰．地鐵數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)分析［J］．安防科技，2009 (01).

［3］付強(qiáng)．地鐵視頻監(jiān)控系統(tǒng)存儲(chǔ)架構(gòu)研究［J］．中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品，2013(03)．

［4］胡金華．HD－SDI高清視頻監(jiān)控系統(tǒng)［J］．信息通信，2013(06).

HD video technology over IPwas adopted in the Line 6 of Chongqing urban rail transit．The specific application of HD video surveillance technology over IP is introduced and a comparison of system architecture solutions is presented，providing references for the construction of videomonitoring system in urban rail transit．

HD;Video surveillance system;Urban rail transit

胡萍:中鐵第一勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司通號(hào)處助理工程師710043西安

2014-01-16

(責(zé)任編輯:諸紅)

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