基于IP的高清视频监视系统在重庆城市轨道交通6号线的应用

胡萍

基于IP的高清视频监视系统在重庆城市轨道交通6号线的应用

胡萍

重庆市轨道交通6号线是采用IP高清视频技术的线路，介绍IP高清视频监视技术的具体应用，分析比较系统组成架构的技术方案，为城市轨道交通视频监视系统建设提供参考。

高清;视频监视系统;城市轨道交通

重庆市轨道交通已开通运营线路有1、2、3、6号线，其中1、2、3号线均采用模拟摄像机+数字视频技术架构组建视频监视系统，只有6号线采用IP高清视频技术，该线路于2013年12月正式开通运营。本文介绍IP的高清视频监视技术在重庆轨道交通6号线的应用情况，分析比较系统组成架构的技术方案，可为城市轨道交通视频监视系统建设提供参考。

1 系统要求

1.控制中心调度员可调看任意车站内的任意权限范围内的视频图像，并可遥控车站内的一体化球型摄像机。

2.车站值班员可在监控终端通过系统自动循环或人工的方式监视站内任意一路视频图像，多操作员可对同一路视频图像进行监视。

3．司机能在车站停车时通过监视器监视本站台旅客上下车的情况。

4.各站存储设备实时不间断录像，并可按时间、地点等信息进行检索查询;车站值班人员可调看站内的任意一路视频录像;控制中心调度员通过网络可调看其权限范围内的任意一路视频录像，且可将录像复制到其他存储点存储。

2 系统架构

重庆城市轨道交通6号线视频监视系统分控制中心、车站二级部署，控制中心视频监视平台实现对本线视频图像的实时调阅、录像查询、回放及摄像机控制等，车站监控网络主要完成对本车站管辖范围内的视频监视和录像。监视系统设备包括:摄像机、视频图像传输设备、车站交换机、视频存储系统、视频管理服务器、字符叠加器、多画面处理器、编码器、彩色监视器、视频监视终端等。重庆城市轨道交通6号线视频监视系统车站组网架构如图1所示。

2.1 摄像机

目前主流数字高清摄像机主要有HD-SDI(Serial digital interface)摄像机和IP网络摄像机2种。

图1 视频监视系统车站组网架构

HD-SDI摄像机是实时无压缩的高清广电级摄像机，可利用同轴电缆传输数字高清视频图像。与IP网络摄像机相比，它具备稳定性好、图像不失真、时延小等优点。但HD-SDI摄像机也有其局限性，HD-SDI接口设计之初只为了无压缩视频的单向传输，很少需要远程反向操作摄像机，只能本地操作，如需配合云台和电动变倍镜头来使用，需要单独铺设控制线。另外，由于输出的视频图像无压缩，其数据量较为庞大，对带宽的需求就较大，因此并不适于城市轨道交通视频监视系统的建设。

IP摄像机则是基于网络的数字化设备，每个IP摄像机在网络中都有一个固定的IP，能满足远端控制、管理的需求，而且IP摄像机的视频图像经过压缩编码，码流会大大降低，减小了对传输带宽的需求。

重庆城市轨道交通6号线视频监视系统前端摄像机采用IP摄像机，且在安检通道、进出站闸机通道处设置IP高清摄像机，IP摄像机压缩编码采用H.264标准。垂直电梯内半球摄像机由电梯专业提供，为模拟摄像机。

2.2 视频图像传输

IP摄像机与车站汇聚交换机之间多采用网线传输数字视频信号，视频监视系统车站交换机设置于车站设备区通信设备室内，仅有部分摄像机与交换机之间的距离满足网线100 m的传输距离要求，因此在摄像机和车站交换机之间需增加光传输设备将视频信号传输至车站交换机。系统在站厅、站台等摄像机布置较为集中区域设置POE (Power Over Ethernet)交换机，将该部分摄像机的视频图像汇聚后再通过光缆传输至汇聚交换机，同时POE交换机可通过网线为其所带的IP摄像机供电，从而降低了设备、布线成本及施工难度。摄像机布置分散区域(如:车站出入口、区间岔区、隧道口等)设置光端机传输视频图像，为提高视频图像传输的可靠性，系统采用模块化的光端机，并设置网管设备，对其进行网络管理，网管信息纳入视频监控系统网络管理。

垂直电梯轿厢内的模拟摄像机视频信号，通过字符叠加器完成时钟、摄像机编号等信息叠加后进行压缩编码，编码标准采用H.264标准，编码后的数字视频信号接入车站汇聚交换机。

2.3 视频监视

车站本地视频监视的用户:警务值班人员、车控室值班人员，以及上、下行站台列车司机。

警务值班员、车站值班员可通过视频监视终端，实时监视或回放本站任意视频录像，并可遥控本站任意一台一体化球型摄像机云台的转动及对变焦镜头的调节。

上、下行站台列车驾驶室停车位设置视频显示器，供列车司机实时监控旅客上、下列车情况。站台视频显示器显示图像可有2种方案实现:方案1，采用IP摄像机模拟视频接口输出的模拟视频图像;方案2，采用IP摄像机的数字视频图像。

IP摄像机输出的模拟视频图像分辨率为D1 (720×576像素)能满足司机监视的需求，但IP摄像的模拟视频接口一般仅用于摄像机的测试，其可靠性有待考证。IP摄像机的数字视频图像其清晰度高，但视频信号经过编解码、光电转化及服务器转发后时延较大，且站台监视器安装位置空间有限，光电转换器、解码器的安装较为困难，建设维护成本较高。综合考虑重庆城市轨道交通6号线站台显示器图像采用方案1实现。上/下行站台监视屏蔽门的4个IP摄像机每个输出2路视频信号，一路为数字视频信号，直接接入车站汇聚交换机;另一路为模拟视频信号，该模拟视频经字符叠加器完成信息叠加后，再由多画面合成器将4路画面合成一幅画面输出至站台显示器显示。

2.4 存储设备

目前主流的架构包括直连式存储(Direct-Attached Storage，DAS)、网络接入存储(Network-Attached Storage，NAS)、存储区域网络(Storage Area Network，SAN)。

城市轨道交通存在车站多、线路长的特点，并且需要集中调度指挥。DAS适合单点存储，不适宜在城市轨道交通使用。NAS、SAN均是网络化存储，但由于NAS架构数据备份和恢复需要占用网络资源，会对正常的业务应用产生影响，所以也不适宜使用在城市轨道交通。SAN允许独立地增加存储容量，允许任何服务器连接到任何存储阵列，运行备份操作无需考虑对网络总体性能的影响，因此SAN更适宜在城市轨道交通中使用。

SAN架构又分为FC-SAN和IP-SAN。FC-SAN成本较高，且发展缓慢，在城市轨道交通中使用的不多。IP-SAN以合理的架构，相对较低的成本，最适宜城市轨道交通使用。重庆城市轨道交通6号线视频监视系统就采用IP-SAN存储架构，在各车站设置视频存储服务器及磁盘阵列，视频图像在720P分辨率(高清)和4CIF(标清)分辨率下连续录制保存时间不少于30天。

3 结束语

随着技术的发展以及城市轨道交通视频监视系统用户需求的不断提高，IP高清视频监视技术会在城市轨道交通中越来越广泛地运用。各地城市轨道交通视频监视系统建设需结合自身特点，探求最合适的系统方案，重庆市城市轨道交通IP高清闭路电视监视系统方案可作为一个参考。

［1］杨国锋．城市轨道交通数字视频监控系统的构成与发展［J］．铁道通信信号，2006(04).

［2］王祥杰．地铁数字监控系统分析［J］．安防科技，2009 (01).

［3］付强．地铁视频监控系统存储架构研究［J］．中国新技术新产品，2013(03)．

［4］胡金华．HD－SDI高清视频监控系统［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:中铁第一勘察设计院集团有限公司通号处助理工程师710043西安

2014-01-16

(责任编辑:诸红)

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