天津地鐵建設(shè)發(fā)展有限公司 田 昊

一、工程概述

天津市文化中心交通樞紐工程西臨友誼路，北臨樂(lè)園道，包括地面公交樞紐場(chǎng)站、軌道交通地鐵5號(hào)線、6號(hào)線、10號(hào)線、Z1線車(chē)站、區(qū)間及其相鄰的地下商業(yè)及停車(chē)庫(kù)等。建成后的文化中心交通樞紐將長(zhǎng)期的服務(wù)于天津文化中心區(qū)域，極大的緩解了文化中心區(qū)域的交通壓力，為市民參加各文化場(chǎng)館活動(dòng)和休閑娛樂(lè)提供了便利。

二、系統(tǒng)簡(jiǎn)介

視頻監(jiān)控系統(tǒng)是文化中心交通樞紐弱電系統(tǒng)中一個(gè)重要子系統(tǒng)，地下空間商業(yè)街中設(shè)置全覆蓋的視頻監(jiān)控系統(tǒng)，是實(shí)時(shí)監(jiān)視地下空間通行狀況和強(qiáng)化管理的有力手段，并且在地下空間的安全、防災(zāi)、救援指揮中發(fā)揮重要作用。目前，視頻監(jiān)控系統(tǒng)的分為兩種方式：1.模擬設(shè)備為主模擬監(jiān)控系統(tǒng)。2.數(shù)字化的視頻監(jiān)控。由于文化中心交通樞紐項(xiàng)目是天津市的重點(diǎn)項(xiàng)目，在滿(mǎn)足功能需要的同時(shí)，經(jīng)濟(jì)、實(shí)效、先進(jìn)的構(gòu)建視頻監(jiān)控系統(tǒng)就成為了重中之重。

三、方式對(duì)比

1.模擬設(shè)備為主模擬監(jiān)控系統(tǒng)

以模擬設(shè)備為主的視頻監(jiān)控系統(tǒng)，圖像信息采用視頻電纜，以模擬方式傳輸，一般傳輸距離不能太遠(yuǎn)，主要應(yīng)用于小范圍內(nèi)的監(jiān)控，監(jiān)控圖像一般只能在控制中心查看。主要由攝像機(jī)、視頻矩陣、監(jiān)視器、錄像機(jī)等組成，利用視頻傳輸線將來(lái)自攝像機(jī)的視頻連接到監(jiān)視器上，利用視頻矩陣主機(jī)，采用鍵盤(pán)進(jìn)行切換和控制，錄像采用使用磁帶的長(zhǎng)時(shí)間錄像機(jī)；遠(yuǎn)距離圖像傳輸采用模擬光纖，利用光端機(jī)進(jìn)行視頻的傳輸。

傳統(tǒng)的模擬閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)有很多局限性：有線模擬視頻信號(hào)的傳輸對(duì)距離十分敏感；有線模擬視頻監(jiān)控?zé)o法聯(lián)網(wǎng)，只能以點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的方式監(jiān)視現(xiàn)場(chǎng)，并且使得布線工程量極大；有線模擬視頻信號(hào)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)會(huì)耗費(fèi)大量的存儲(chǔ)介質(zhì)（如錄像帶），查詢(xún)?nèi)∽C時(shí)十分煩瑣。

2.數(shù)字化視頻監(jiān)控系統(tǒng)

目前，市場(chǎng)上的數(shù)字化視頻監(jiān)控系統(tǒng)大體分為兩種：

(1)半模擬半數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)

以視頻網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器和視頻綜合管理平臺(tái)為核心的數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)。

它是基于嵌入式技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)不需處理模擬視頻信號(hào)的計(jì)算機(jī)，而是把攝像機(jī)輸出的模擬視頻信號(hào)通過(guò)嵌入式視頻編碼器直接轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。嵌入式視頻編碼器具備視頻編碼處理、網(wǎng)絡(luò)通信、自動(dòng)控制等強(qiáng)大功能，直接支持網(wǎng)絡(luò)視頻傳輸和網(wǎng)絡(luò)管理，這類(lèi)系統(tǒng)可以直接連入以太網(wǎng)，省掉了各種復(fù)雜的電纜，具有方便靈活、即插即看等特點(diǎn)，使得監(jiān)控范圍達(dá)到前所未有的廣度。

除了編碼器外，還有嵌入式解碼器、控制器、錄像服務(wù)器等獨(dú)立的硬件模塊，它們可單獨(dú)安裝，不同廠家設(shè)備可實(shí)現(xiàn)互連。

這種方式是目前比較主流的監(jiān)控系統(tǒng)，性能優(yōu)于模擬監(jiān)控系統(tǒng)，比全數(shù)字化視頻監(jiān)控有價(jià)格優(yōu)勢(shì)，技術(shù)也相對(duì)成熟，雖然某些時(shí)候施工布線會(huì)比較復(fù)雜，但總體來(lái)說(shuō)瑕不掩瑜。

(2)全數(shù)字化的視頻監(jiān)控

該系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)是攝像機(jī)內(nèi)置Web服務(wù)器，并直接提供以太網(wǎng)端口，攝像機(jī)內(nèi)集成了各種協(xié)議，支持熱插拔和直接訪問(wèn)。這些攝像機(jī)生成JPEG或MPEG-4數(shù)據(jù)文件，可供任何經(jīng)授權(quán)客戶(hù)機(jī)從網(wǎng)絡(luò)中任何位置訪問(wèn)、監(jiān)視、記錄并打印，而不是生成連續(xù)模擬視頻信號(hào)形式圖像。更具高科技含量的是可以通過(guò)移動(dòng)的3G網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)無(wú)線傳輸，你可以通過(guò)筆記本、手機(jī)、PDA等無(wú)線終端隨處查看視頻。

下面我們從構(gòu)建成本進(jìn)行比較：

從表1中看出，使用模擬監(jiān)控方案，每一個(gè)監(jiān)控點(diǎn)必須都有專(zhuān)門(mén)的線纜鋪設(shè)至中心，包括音頻線、視頻線、控制線，如果有100個(gè)監(jiān)控點(diǎn)，都要報(bào)警上傳、開(kāi)關(guān)量下傳、語(yǔ)音對(duì)講(雙向)、視頻監(jiān)看、云臺(tái)控制，那么將會(huì)有6*100條線纜拉入中心，不論施使用網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控方案，每一個(gè)監(jiān)控點(diǎn)只需在現(xiàn)場(chǎng)使用很短的線纜連接(以2米計(jì)算)，所有數(shù)據(jù)傳輸給網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器，網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器接入主干網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)入中心后實(shí)際只是一根網(wǎng)線。

假設(shè)有100個(gè)監(jiān)控點(diǎn)，假設(shè)每個(gè)監(jiān)控點(diǎn)到中心的距離為200米，那么傳統(tǒng)方案將使用6*100*200=120000米的線纜；而視頻服務(wù)器接入主干網(wǎng)絡(luò)將使用5*2(前端設(shè)備與視頻服務(wù)器的連接線)*100+10(視頻服務(wù)器與主干網(wǎng)絡(luò)的連接線)*100=2000米的線纜。假設(shè)主干網(wǎng)絡(luò)不存在，可以給他做個(gè)局域網(wǎng)網(wǎng)。網(wǎng)絡(luò)與監(jiān)控是兩個(gè)系統(tǒng)。如果重新布線也就增加20000米。由此得出結(jié)論，傳統(tǒng)方案與網(wǎng)絡(luò)方案線材的成本比約為5∶1。

表1 兩種方案設(shè)備構(gòu)成對(duì)比

四、方式確定

通過(guò)分析模擬視頻監(jiān)視和數(shù)字視頻監(jiān)視的優(yōu)缺點(diǎn)后，結(jié)合樞紐的實(shí)際情況進(jìn)行分析如下：

1.定點(diǎn)攝像機(jī)需同時(shí)向運(yùn)營(yíng)監(jiān)控和公安技防網(wǎng)系統(tǒng)提供圖像信號(hào)，采用視頻信號(hào)經(jīng)視頻分配器分配的方式，如定點(diǎn)攝像機(jī)采用高清數(shù)字產(chǎn)品，則無(wú)法給公安技防網(wǎng)提供模擬信號(hào)。如果像動(dòng)點(diǎn)攝像機(jī)一樣，采用運(yùn)營(yíng)監(jiān)控和公安技防網(wǎng)分設(shè)，勢(shì)必帶來(lái)大量重復(fù)投資。

2.定點(diǎn)攝像機(jī)主要對(duì)固定目標(biāo)進(jìn)行監(jiān)視，如扶梯、通道、大門(mén)，即使在大廳內(nèi)也是以密集分布設(shè)備設(shè)置，最遠(yuǎn)目標(biāo)也不超過(guò)30米，目前采用模擬的540-600線攝像機(jī)已經(jīng)能滿(mǎn)足需要，換用高清720P 130萬(wàn)像素高清攝像機(jī)對(duì)圖像觀感質(zhì)量改善不大，但成本增大很多。

3.按D1格式存儲(chǔ)，每路攝像機(jī)1.5Mb/秒*3600秒/小時(shí)=5400Mb/小時(shí)；5400Mb/8/1024=0.6592GB/小時(shí)；即每路圖像每小時(shí)占用硬盤(pán)空間約為0.66GB。按存儲(chǔ)30天計(jì)算每路圖像占用硬盤(pán)空間約為0.66*24*30=475.2GB。樞紐現(xiàn)有設(shè)計(jì)約456路，總共需要475.2G* 456/1000=217TB。如全部改為全數(shù)字高清130萬(wàn)像素存儲(chǔ)，每路攝像機(jī)8Mb/秒，容量需增大到5.3333倍，共計(jì)需要1157T。此容量無(wú)論從設(shè)備安放、系統(tǒng)管理、能耗上都是不經(jīng)濟(jì)的

4.如采用全數(shù)字系統(tǒng)實(shí)際傳輸碼流為8Mb*456路*2=7296Mb，對(duì)核心交換機(jī)要求交換能力為7296Mb/0.4=18240mb=18Gb，對(duì)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)壓力很大，目前尚無(wú)成功先例。

5.全數(shù)字高清信號(hào)傳輸在數(shù)字端需要網(wǎng)絡(luò)接口，目前沒(méi)有通用協(xié)議，各家產(chǎn)品不兼容，甚至自家各產(chǎn)品也不兼容，選用哪家高清攝像機(jī)即需要配同廠家的解碼和管理設(shè)備。在解碼后也不能使用普通BNC視頻接口，只能用DVI、HDMI等高清接口，在系統(tǒng)擴(kuò)展、子系統(tǒng)接口互聯(lián)時(shí)都存在麻煩。以上還只是考慮本次實(shí)施的約456路信號(hào)情況，將來(lái)整個(gè)樞紐聯(lián)網(wǎng)后對(duì)容量接口更有很大壓力。

綜上所述，根據(jù)文化中心樞紐實(shí)際工程使用要求和目前技術(shù)可行性，最終決定采用數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)，以半模擬半數(shù)字方式構(gòu)建。

五、結(jié)語(yǔ)

天津市文化中心交通樞紐項(xiàng)目作為大型的、現(xiàn)代化的城市立體交通體系，快速的提升了城市功能。其中，數(shù)字化的監(jiān)控系統(tǒng)是其重要的管理手段。它以其遠(yuǎn)距離監(jiān)控，良好的擴(kuò)充性和可管理性，易于與其它系統(tǒng)進(jìn)行集成等模擬視頻監(jiān)控系統(tǒng)所無(wú)法企及的優(yōu)勢(shì)，最終將完全取代模擬視頻監(jiān)控系統(tǒng)，這種基于視頻交換技術(shù)的數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)已經(jīng)成為監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)展方向。它大大地簡(jiǎn)化和提高了信息傳遞的方式和速度，為保證人民安全和搶險(xiǎn)救災(zāi)提供了強(qiáng)有力的科技支持。