1.前言

　　閉路電視監(jiān)視系統(tǒng)是保證城市軌道交通行車組織和安全的重要手段，調度員和車站值班員利用它監(jiān)視列車運行、客流情況、變電所設備室設備運行情況，提高行車指揮透明度的輔助通信工具。當車站發(fā)生災情時，閉路電視監(jiān)視系統(tǒng)可作為防災調度員指揮搶險的指揮工具。地鐵高清視頻監(jiān)控系統(tǒng)構架有IPC(網絡攝像機)+IPSAN存儲、HD-SDI高清攝像機+視頻編碼器+高清視頻矩陣+IPSAN存儲等模式，每種模式都有其特點，但適合今后地鐵運營管理和治安管理的實現比較容易視頻監(jiān)控模式是IPC+IPSAN模式性價比最好，下面將此模式進行探討。

　　2.地鐵風險等級與防護級別

　　風險等級評估是城市軌道交通安全技術防范系統(tǒng)設計的主要依據之一，根據北京市2009年頒布《城市軌道交通安全防范技術要求》地方標準的表1-2重要部位安全技術防范設施配置表也可以看出，地鐵是高風險區(qū)域，是恐怖分子襲擊的對象，高清視頻監(jiān)控非常適合，既能看清大場面又能看清細節(jié)，對事后分析會有很大幫助，IP高清視頻監(jiān)控組網簡單，可靠性高。

　　現在安全防范高清視頻監(jiān)控借用我國廣播電視標準，高清分辨率為1920×1080像素，準高清1280×720像素，1080P分辨率為1920×1080掃描線(逐行掃描方式)，1080i分辨率為1920×1080掃描線(隔行掃描方式)，720P分辨率為1280×720條掃描線(逐行掃描方式)，標清分辨率為720×576像素(D1分辨率)，高清晰度電視(HDTV)的分辨率為1920×1080=207.36萬像素，準高清1280×720=92.16萬像素，可以看出如果是100多萬像素是準高清數字攝像機，200多萬像素是高清數字攝像機。網絡攝像機內置了數字化H.264壓縮控制器和基于WEB的操作系統(tǒng)，有的還內置iSCSI支持功能，可直接將存儲碼流采用iSCSI封裝直接把碼流寫入IPSAN。

　　能達到二百萬像素的攝像機，配套以1080p分辨率的顯示設備及相應的傳輸通道，就可以形成一套可稱之為高清的電視監(jiān)控系統(tǒng)。

　　3.地鐵高清電視監(jiān)控架構

　　3.1攝像機要求和布置原則：車站一般平均配置有60-80臺左右監(jiān)控攝像機，公安甚至提出車站公共區(qū)域監(jiān)控全覆蓋，攝像機會安裝更多，網絡攝像機要求：高清分辨率1920×1080P、準高清分辨率1280×720P，SD/SDHC卡本地存儲，日夜功能，雙向語音。攝像機設置原則：看清目標前提下室內盡可能安裝半球型網絡攝像機，與裝修環(huán)境能很好配合，好看，每側站臺配置4臺網絡高清1080P固定槍型攝像機，每部自動扶梯和樓梯配置1臺高清1080P(或準高清720P)半球型攝像機，道閘、出入口、通道、綜合控制室等配置網絡高清1080P半球型攝像機，設備室、垂直電梯轎廂小范圍采用網絡高清720P半球型攝像機，站外配置1080P(720P)紅外固定槍型和球型攝像機，室內公共區(qū)域配置1080P球型攝像機。公安要求一個人從進入地鐵到出地鐵至少有3次正面清晰的五官和體貌特征監(jiān)控存儲圖像，便于追查嫌疑人，高清1080P網絡攝像機無疑是最好的選擇，宏觀和微觀都能看清楚。

　　3.2站臺監(jiān)視器設置要求：在站臺上下行首列車司機觀察位置設置1臺46以上液晶1080P高清監(jiān)視器，與4路到高清解碼器配合顯示同一側4畫面合成站臺安全門監(jiān)控圖像，供司機觀察上下車人員和安全門狀況。

　　3.3車站綜合控制室監(jiān)視器設置要求：22液晶1080P高清監(jiān)視器，至少6臺液晶監(jiān)視器。有1臺以上監(jiān)控終端。現在大部分地鐵視頻監(jiān)控設計對控制室設置監(jiān)視器多少重視不夠，慣性思維大部分設置1-2臺監(jiān)視器，地鐵人流大，對車站運營調度指揮需2臺46監(jiān)視器4畫面顯示上下行站臺安全門圖像，顯示無人值守自動扶梯監(jiān)控圖像，顯示高峰人流瓶頸監(jiān)控圖像，至少6臺監(jiān)視器。

　　3.4車站公安值班室監(jiān)視器設置要求：22液晶1080P高清監(jiān)視器，至少4臺液晶監(jiān)視器，有1臺以上監(jiān)控終端。

　　3.5線路派出所監(jiān)視器設置要求：22(46)液晶1080P高清監(jiān)視器，至少12臺液晶監(jiān)視器，至少有2臺以上監(jiān)控終端。

　　網絡高清傳輸的應用

　　3.6線路控制中心監(jiān)視器設置要求：50以上高清DLP屏(或46以上液晶1080P高清監(jiān)視器)，至少12臺，當然平時大屏最多用4塊屏顯示監(jiān)控圖像，其它顯示信號系統(tǒng)，至少有3臺以上監(jiān)控終端。

　　3.7每個車站視頻監(jiān)控系統(tǒng)和控制中心配置1套IPSAN存儲，雙控制器冗余保護，RAID5，磁盤熱備。RAID5是一種存儲性能、數據安全和存儲成本兼顧的存儲解決方案，通過奇偶校驗信息提供冗余的存儲能力。它不對存儲的數據進行備份，而是把數據和相對應的奇偶校驗信息存儲到組成RAID5的各個磁盤上，并且奇偶校驗信息和相對應的數據分別存儲于不同的磁盤上。當RAID5的一個磁盤數據發(fā)生損壞后，利用剩下的數據和相應的奇偶校驗信息去恢復被損壞的數據。控制中心1套IPSAN存儲作為系統(tǒng)冗余備份，當車站1套IPSAN存儲發(fā)生故障，中心接管。車站設置流媒體存儲服務器，其功能是將視頻實時流進行iSCSI封裝存入IPSAN，一般如果選擇流媒體存儲服務器：4核XeonCPU，2GB內存，千兆網連接，IPSAN存儲設備：16TB硬盤，配置RAID5，千兆網連接，網絡攝像機：H.2641080P編碼，RTP組播傳輸，8Mbps碼流帶寬，基本能保證50路8Mbps實時流進行iSCSI封裝存入IPSAN。

　　3.8視頻采用H.264壓縮格式，視頻顯示和存儲碼流6Mbps。在同等圖像質量下H.264編碼產生的碼流是MPEG-4的一半左右，從圖像質量、占用傳輸通道的帶寬、存儲空間占用，選擇編碼格式H.264最好。6Mbps是高清顯示和存儲性價比好，是一種視頻碼流對顯示和存儲高清都兼顧到了，如果存儲和顯示是2種碼流，那么視頻編碼器采用雙編碼、交換機端口增加一倍，成本就要增加。

　　3.9網絡視頻設備之間的信息交換協(xié)議采用ONVIF協(xié)議。進入數字視頻和網絡視頻時代，視頻信號的互編互解、控制信令和信號之間的互聯困擾用戶和集成商，如廠商間前端設備(IPC/DVS)與后端設備(NVR媒體服務器)之間兼容性，編碼設備的互編互解，前端設備(IPC/DVS)、存儲設備與平臺的兼容性。ONVIF是由Axis、Bosch和Sony在2008年合作建立的面向全球的開放性網絡視頻接口論壇，其目的是以公開、開放的原則共同制定開放性網絡視頻監(jiān)控行業(yè)標準，ONVIF核心規(guī)范1.0，這一標準規(guī)范了網絡視頻設備之間的信息交換，定義了通用協(xié)議，便于不同廠家設備互聯互通。

　　4.網絡高清視頻傳輸

　　IP高清攝像機到交換機，傳輸接口：RJ45，100M以太網傳輸，采用超5類網線，超過100米需采用光纖，交換機到IPSAN存儲采用1000M以太網傳輸。高清視頻解碼器接口輸出支持：HDMI，DVI，高清監(jiān)視器帶有HDMI/DVI接口，HDMI/DVI線最遠可傳輸15米。

　　DVI接口：全稱DigitalVisualInterface，數字視頻接口，目前常見的DVI接口有兩種，分別是DVI-Digital(DVI-D)與DVI-Integrated(DVI-I)，DVI-D只能接收數字信號，而DVI-I則可以可同時兼容模擬和數字信號，也就是說DVI-I的兼容性更強。通常我們在顯卡的接口部分，看到的是DVI-I接口，而在顯示器處，看到的則是DVI-D接口，

　　HDMI接口：是英文縮寫，意思是高清晰度多媒體接口。它是一種全數位化影像和聲音傳送接口，可以傳送無壓縮的音頻信號及視頻信號，最新的HDMI1.3規(guī)范最高帶寬可以達到4.95Gbps，實際視頻信號傳輸帶寬接近4Gbps，而現在最高規(guī)格的高清視頻格式1080p所需的帶寬僅僅為2.2Gbps，HDMI源于DVI接口技術，這也就是為何HDMI接口和DVI接口能夠通過轉接頭相互轉換的原因，與DVI相比，HDMI可以傳輸數字音頻信號，HDMI完全向下兼容DVI。

　　在地鐵線路控制中心一般是音視頻圖像通過交換機和高清音視頻解碼器通過大屏幕圖像拼接處理器上電視墻，高清音視頻解碼器可以帶HDMI/DVI輸出接口，大屏幕圖像拼接處理器可以帶HDMI、DVI輸入輸出接口，全高清LED液晶電視輸入接口有HDMI、DVI，那么交換機到高清音視頻解碼器是超5類網線，高清音視頻解碼器到大屏幕圖像拼接處理器采用HDMI/DVI線纜，不超過15米，如果超過15米，采用帶有HDMI、DVI接口高清光端機。

　　視頻綜合平臺的應用

　　5.視頻綜合平臺

　　視頻綜合平臺集IP高清攝像機、存儲管理服務器、交換機、監(jiān)控終端實現了高清視頻監(jiān)控從采集、編碼、傳輸、切換控制到顯示應用，采用IP矩陣，IP矩陣是控制終端控制軟件根據攝IP高清攝像機和視頻編解碼器及儲存服務器IP地址節(jié)點顯示矩陣內容，調用、切換視頻監(jiān)控圖像，由于矩陣類型選擇的是IP，所以矩陣中的節(jié)點全是IP地址節(jié)點，即顯示的是IP地址之間的通訊。IP攝像機對高清實時音視頻信號通過IP網絡傳送到指定的目的地址。平臺軟件一般由設備廠商配合硬件設備一起提供的，主要由視頻編碼器、網絡存儲設備、硬盤錄像機廠家提供，第三方提供監(jiān)控平臺軟件也日見增多，但與硬件配套廠家自己的軟件成本比較低，有成本的優(yōu)勢。

　　在控制中心配置視頻管理服務器，其功能是監(jiān)控平臺的管理中心和控制中心，授權用戶可以在任意一臺PC管理終端上完成全網的設備管理、資源調度、云臺控制和硬解碼輸出控制，所有的控制指令由視頻管理服務器集中處理和發(fā)送，而視頻流則可以不經過視頻管理服務器單獨傳輸。把視頻管理服務器作為整個系統(tǒng)的控制和管理核心，所有監(jiān)控的控制流都由視頻管理服務器處理。

　　6.車站客戶端設計

　　車站運營一般配置1臺PC監(jiān)控控制終端，2-6臺高清監(jiān)視器，選擇監(jiān)視器屏幕幅型比為16：9，因為高清網絡攝像機圖像是16：9的比例，這樣更增加了觀看的臨場感和更符合人眼觀看的習慣。車站公安一般配置1臺PC監(jiān)控控制終端，至少4臺高清監(jiān)視器，高清監(jiān)視器通過HDMI或DVI-D接口與視頻解碼器相連，通過客戶端軟件界面和網絡視頻控制鍵盤靈活的調用、切換、控制多路監(jiān)控視頻圖像到高清監(jiān)視器，PC監(jiān)控控制終端內置軟件解碼，支持多路視音頻信號的軟解碼，使得用戶可以直接在PC上對監(jiān)控內容進行實時查看、控制或歷史回放監(jiān)控圖像。

　　7.控制中心終端設計

　　調度大廳設置12-16塊大屏監(jiān)視器組成拼接墻，通過大屏拼接器接入各個子系統(tǒng)信號，共用電視墻，上傳H.264編碼壓縮1920×1080P@30fps監(jiān)控圖像通過視頻解碼器輸入大屏拼接器。

　　調度大廳設置3-6塊20寸左右高清監(jiān)視器和3臺PC控制終端組成電視監(jiān)控分控。視頻解碼器接收網絡上的媒體流數據，并通過解碼轉換成視頻數據，通過VGA或者HDMI接口輸出到電視墻的屏拼接器和高清監(jiān)視器，通過客戶端軟件界面和視頻控制鍵盤調用、切換、控制多路監(jiān)控視頻圖像到高清監(jiān)視器，PC控制終端通過軟解碼，使得直接在PC上對監(jiān)控內容進行實時查看、控制或歷史回放監(jiān)控圖像。

　　配置流媒體服務器為本地或其它系統(tǒng)服務，控制中心監(jiān)控終端和其它系統(tǒng)終端可能同時調用同一路圖像，由本地流媒體服務器進行圖像獲取及轉發(fā)。

　　8.控制中心網管設計

　　可通過網管服務器對所有監(jiān)控設備進行統(tǒng)一管理，可管理帶網管功能的設備如視頻編解碼器、光端機、交換機、服務器、IPSAN磁盤陣列等，支持對設備的配置、故障、性能、告警等多方面的管理，通過1臺PC網管終端的友好軟件界面顯示全線設備運行狀況。

　　網管服務器將電視監(jiān)控系統(tǒng)告警信息向線路集中告警服務器上報。

　　網管服務器接收時鐘系統(tǒng)中心母鐘提供的標準時間信息，校準本系統(tǒng)內所有需要時間信息的設備。

　　9.結束語

　　地鐵是人流密集區(qū)域是恐怖襲擊主要目標，采用高清攝像機可以在事件發(fā)生后提供現場高清錄像，地鐵運營和公安電視監(jiān)控采用同一系統(tǒng)，運營和公安部門的管理權限通過不同控制終端和設備優(yōu)先級控制，達到資源共享，采用全IP高清攝像機，IPSAN存儲，組網簡單，每個車站電視監(jiān)控相對獨立，系統(tǒng)可靠性、可用性、可維護性更有保障。