朱永宏+宋贊明

摘 要：視頻監(jiān)控系統(tǒng)是保證城市軌道交通行車組織和安全的重要手段。隨著高清視頻技術(shù)的發(fā)展、設(shè)備產(chǎn)品的成熟以及IP網(wǎng)絡(luò)可靠性的提高，視頻監(jiān)控行業(yè)與IT行業(yè)已全面融合。該文針對南京地鐵線路中的監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用需求，調(diào)研了城市軌道交通視頻監(jiān)控系統(tǒng)現(xiàn)狀與發(fā)展，比較分析各種視頻編解碼技術(shù)與可選方案，優(yōu)選H.264與全高清數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)用于設(shè)計與實(shí)現(xiàn)南京地鐵三號線相關(guān)系統(tǒng)，展望了全高清數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)的前景，對相關(guān)工程技術(shù)實(shí)踐有參考價值。

關(guān)鍵詞：南京地鐵 全高清 視頻監(jiān)控

中圖分類號：U231 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）10（b）-0004-01

目前城市軌道交通各線視頻監(jiān)控系統(tǒng)制式主要為本地模擬+數(shù)字傳輸?shù)姆绞?，全模擬方案已逐漸退出行業(yè)，全數(shù)字方案隨著方案的成熟和產(chǎn)品性價比的提高已逐漸得到應(yīng)用推廣。南京地鐵三號線在全國首次采用全高清數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)方案。

1 南京地鐵視頻監(jiān)控系統(tǒng)現(xiàn)狀

南京地鐵一號線：視頻監(jiān)控所采用的系統(tǒng)制式為本地模擬+數(shù)字傳輸，各車站設(shè)置模擬攝像機(jī)、視頻切換矩陣（RS422接口）、視頻分配器、字符疊加器、隔離地變壓器、模擬監(jiān)視器、控制鍵盤（RS422接口）等設(shè)備，采用OTN傳輸系統(tǒng)提供的M-JPEG視頻編碼板負(fù)責(zé)遠(yuǎn)距離數(shù)字視頻傳輸，控制中心配置相應(yīng)的M-JPEG視頻解碼板將各車站圖像傳送至大屏。南京地鐵一號線南延線：視頻監(jiān)控所采用的系統(tǒng)制式與南京地鐵一號線一致，為本地模擬+數(shù)字傳輸，各車站設(shè)置模擬攝像機(jī)、視頻切換矩陣（IP接口）、視頻分配器、字符疊加器、隔離地變壓器、模擬監(jiān)視器、控制鍵盤（IP接口）等設(shè)備，采用OTN傳輸系統(tǒng)提供的M-JPEG視頻編碼板遠(yuǎn)距離數(shù)字視頻傳輸，控制中心配置M-JPEG視頻解碼板將各車站圖像傳送至大屏。南京地鐵二號線：視頻監(jiān)控所采用的系統(tǒng)制式為本地模擬+數(shù)字傳輸，各車站設(shè)置模擬攝像機(jī)、視頻切換矩陣（IP接口）、視頻分配器、字符疊加器、隔離地變壓器、模擬監(jiān)視器、控制鍵盤（IP接口）等設(shè)備，國內(nèi)首次采用OTN傳輸系統(tǒng)提供的H.264視頻編碼板負(fù)責(zé)遠(yuǎn)距離數(shù)字視頻傳輸，控制中心配置相應(yīng)的H.264視頻解碼板將各車站圖像傳送至大屏。

2 南京地鐵三號線全高清數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)解決思路與方法

在選擇方案實(shí)施的初期，開展了比選論證工作，并結(jié)合南京地鐵建設(shè)思路、工程工期等實(shí)際情況，力求系統(tǒng)解決方案技術(shù)創(chuàng)新、技術(shù)兼容性強(qiáng)，可實(shí)施性好，且易于擴(kuò)展，便于維護(hù)。

2.1 系統(tǒng)組網(wǎng)方案

全模擬視頻組網(wǎng)方案：采用全模擬視頻解決方案，傳輸-光端機(jī)（模擬電纜）/顯示控制-矩陣/編碼與本地存儲-DVR/管理平臺實(shí)現(xiàn)基本的統(tǒng)一管理功能。模擬視頻+數(shù)字傳輸組網(wǎng)方案：車站級采用模擬方式：車站設(shè)置模擬視頻切換矩陣及終端設(shè)備，車站本地監(jiān)視通過視頻切換矩陣進(jìn)行切換及控制。圖像至中心的視頻信號遠(yuǎn)距離傳輸采用IP共享帶寬方式。將經(jīng)過視頻切換矩陣切換輸出的視頻圖像數(shù)字壓縮編碼后通過傳輸系統(tǒng)傳送至中心，控制中心設(shè)數(shù)字解碼器、視頻服務(wù)器及錄像服務(wù)器，接收車站的數(shù)字視頻信號并解碼恢復(fù)成模擬信號，將模擬圖像送至中心大屏和各調(diào)度員的模擬顯示器上。各調(diào)度員設(shè)通過PC操作終端，對全線進(jìn)行圖像監(jiān)控。數(shù)字標(biāo)清視頻組網(wǎng)方案：在車站對所有圖像進(jìn)行數(shù)字化編碼，通過設(shè)置視頻雙編碼器將攝像機(jī)獲取的模擬圖像轉(zhuǎn)換成兩種不同編碼制式的數(shù)字視頻信號，分別送至車站本地設(shè)置的以太網(wǎng)交換機(jī)和IP視頻錄像設(shè)備，用于圖像實(shí)時調(diào)用和圖像錄像。以太網(wǎng)交換機(jī)輸出的數(shù)字視頻信號，一路至本地視頻解碼器，解碼后在值班員處的模擬監(jiān)視器上顯示；另一路至傳輸設(shè)備的以太網(wǎng)接口進(jìn)行共線傳輸，上傳至控制中心供調(diào)度值班員調(diào)用。數(shù)字高清視頻組網(wǎng)方案：高清IPC實(shí)現(xiàn)前端高清視頻傳感/編碼/網(wǎng)絡(luò)傳輸，攝像機(jī)可同時輸出數(shù)字視頻信號和模擬視頻信號，提供數(shù)字視頻信號可滿足專網(wǎng)視頻上傳、本地調(diào)看及存儲的要求；提供模擬視頻接口，可連接至公安視頻系統(tǒng)。

2.2 各方案分析比較

傳統(tǒng)的全模擬視頻監(jiān)控組網(wǎng)方案，本地模擬+數(shù)字傳輸組網(wǎng)方案以及全數(shù)字標(biāo)清視頻組網(wǎng)方案均統(tǒng)一建立在前端采用模擬攝像機(jī)基礎(chǔ)之上，其特點(diǎn)：模擬視頻攝像頭受到模擬視頻線纜傳輸長度和安裝信號放大器的限制；系統(tǒng)本身的可擴(kuò)展性存在局限性，通常受到視頻畫面分割器，視頻切換矩陣輸入容量的限制；布線復(fù)雜，“模擬數(shù)字”方案仍需要在每個攝像機(jī)上敷設(shè)單獨(dú)視頻線纜，導(dǎo)致布線的復(fù)雜性；有限的遠(yuǎn)程監(jiān)視和控制能力；需要模擬、數(shù)字二次切換，控制軟件復(fù)雜，不便于網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)容及設(shè)備維護(hù)管理；未實(shí)現(xiàn)全數(shù)字化，不易建立通用數(shù)字化圖像平臺；上述前端模擬攝像頭視頻解決方案在全國地鐵及其他行業(yè)都有大量應(yīng)用，作為存量市場將長期存在，技術(shù)及應(yīng)用較成熟可靠，但隨著對數(shù)字化管理和高清監(jiān)控需求的增加，將逐漸被高清IP攝像機(jī)為代表的高清監(jiān)控取代。綜上，南京地鐵三號線在國內(nèi)首創(chuàng)采用全數(shù)字高清視頻組網(wǎng)方案，且經(jīng)過充分技術(shù)論證和互聯(lián)互通的長遠(yuǎn)規(guī)劃。

3 全高清數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)的組成

前端采用百萬像素的網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)、高清球機(jī)、高清編碼器，通過局域網(wǎng)構(gòu)架網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)，后端采用集中管理模式，由主服務(wù)器、錄像服務(wù)器、報警服務(wù)器、轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)器等組成。前端網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)執(zhí)行高清抓拍的功能，球機(jī)執(zhí)行隨機(jī)動作查看和及時反應(yīng)跟蹤，同時聯(lián)動錄像存儲于存儲服務(wù)器中。

4 結(jié)論

南京地鐵三號線是目前國內(nèi)首條采用全高清視頻監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)進(jìn)行建設(shè)的地鐵線路，系統(tǒng)方案成熟，技術(shù)領(lǐng)先新穎。前端內(nèi)置視頻編碼器及控制芯片，可直接提供以太網(wǎng)接口和SFP光纖接口。攝像機(jī)直接產(chǎn)生MPEG-4或者H.264編碼格式的1080P分辨率以上的高清視頻圖像；高清視頻攝像機(jī)使圖像的清晰度擁有了質(zhì)的飛躍，且提供了更寬闊的監(jiān)視范圍；高清視頻監(jiān)控系統(tǒng)可供任何經(jīng)授權(quán)客戶機(jī)從網(wǎng)絡(luò)中任何位置訪問、監(jiān)視、記錄；布線簡便，所有攝像機(jī)通過光纖或網(wǎng)線接入網(wǎng)絡(luò)，完成存儲、調(diào)看、上傳的功能；豐富的輸出接口，可在前端同時提供標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)、光纖、模擬等視頻輸出接口，充分滿足專網(wǎng)、公安系統(tǒng)不同的視頻輸出模式；易于升級及全面的可擴(kuò)展性，方便的網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)容和設(shè)備維護(hù)管理；中心控制功能強(qiáng)大；數(shù)字高清視頻監(jiān)控解決方案對網(wǎng)絡(luò)帶寬及存儲空間都提出較高要求；隨著高清數(shù)字視頻監(jiān)控的發(fā)展，產(chǎn)品價格必然逐漸降低，對全數(shù)字化圖像平臺的建立提供了必要條件。

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