南京地铁三号线全高清数字视频监控系统的技术探讨

朱永宏+宋赞明

摘 要：视频监控系统是保证城市轨道交通行车组织和安全的重要手段。随着高清视频技术的发展、设备产品的成熟以及IP网络可靠性的提高，视频监控行业与IT行业已全面融合。该文针对南京地铁线路中的监控系统应用需求，调研了城市轨道交通视频监控系统现状与发展，比较分析各种视频编解码技术与可选方案，优选H.264与全高清数字视频监控系统用于设计与实现南京地铁三号线相关系统，展望了全高清数字视频监控系统的前景，对相关工程技术实践有参考价值。

关键词：南京地铁 全高清 视频监控

中图分类号：U231 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）10（b）-0004-01

目前城市轨道交通各线视频监控系统制式主要为本地模拟+数字传输的方式，全模拟方案已逐渐退出行业，全数字方案随着方案的成熟和产品性价比的提高已逐渐得到应用推广。南京地铁三号线在全国首次采用全高清数字视频监控系统方案。

1 南京地铁视频监控系统现状

南京地铁一号线：视频监控所采用的系统制式为本地模拟+数字传输，各车站设置模拟摄像机、视频切换矩阵（RS422接口）、视频分配器、字符叠加器、隔离地变压器、模拟监视器、控制键盘（RS422接口）等设备，采用OTN传输系统提供的M-JPEG视频编码板负责远距离数字视频传输，控制中心配置相应的M-JPEG视频解码板将各车站图像传送至大屏。南京地铁一号线南延线：视频监控所采用的系统制式与南京地铁一号线一致，为本地模拟+数字传输，各车站设置模拟摄像机、视频切换矩阵（IP接口）、视频分配器、字符叠加器、隔离地变压器、模拟监视器、控制键盘（IP接口）等设备，采用OTN传输系统提供的M-JPEG视频编码板远距离数字视频传输，控制中心配置M-JPEG视频解码板将各车站图像传送至大屏。南京地铁二号线：视频监控所采用的系统制式为本地模拟+数字传输，各车站设置模拟摄像机、视频切换矩阵（IP接口）、视频分配器、字符叠加器、隔离地变压器、模拟监视器、控制键盘（IP接口）等设备，国内首次采用OTN传输系统提供的H.264视频编码板负责远距离数字视频传输，控制中心配置相应的H.264视频解码板将各车站图像传送至大屏。

2 南京地铁三号线全高清数字视频监控系统解决思路与方法

在选择方案实施的初期，开展了比选论证工作，并结合南京地铁建设思路、工程工期等实际情况，力求系统解决方案技术创新、技术兼容性强，可实施性好，且易于扩展，便于维护。

2.1 系统组网方案

全模拟视频组网方案：采用全模拟视频解决方案，传输-光端机（模拟电缆）/显示控制-矩阵/编码与本地存储-DVR/管理平台实现基本的统一管理功能。模拟视频+数字传输组网方案：车站级采用模拟方式：车站设置模拟视频切换矩阵及终端设备，车站本地监视通过视频切换矩阵进行切换及控制。图像至中心的视频信号远距离传输采用IP共享带宽方式。将经过视频切换矩阵切换输出的视频图像数字压缩编码后通过传输系统传送至中心，控制中心设数字解码器、视频服务器及录像服务器，接收车站的数字视频信号并解码恢复成模拟信号，将模拟图像送至中心大屏和各调度员的模拟显示器上。各调度员设通过PC操作终端，对全线进行图像监控。数字标清视频组网方案：在车站对所有图像进行数字化编码，通过设置视频双编码器将摄像机获取的模拟图像转换成两种不同编码制式的数字视频信号，分别送至车站本地设置的以太网交换机和IP视频录像设备，用于图像实时调用和图像录像。以太网交换机输出的数字视频信号，一路至本地视频解码器，解码后在值班员处的模拟监视器上显示；另一路至传输设备的以太网接口进行共线传输，上传至控制中心供调度值班员调用。数字高清视频组网方案：高清IPC实现前端高清视频传感/编码/网络传输，摄像机可同时输出数字视频信号和模拟视频信号，提供数字视频信号可满足专网视频上传、本地调看及存储的要求；提供模拟视频接口，可连接至公安视频系统。

2.2 各方案分析比较

传统的全模拟视频监控组网方案，本地模拟+数字传输组网方案以及全数字标清视频组网方案均统一建立在前端采用模拟摄像机基础之上，其特点：模拟视频摄像头受到模拟视频线缆传输长度和安装信号放大器的限制；系统本身的可扩展性存在局限性，通常受到视频画面分割器，视频切换矩阵输入容量的限制；布线复杂，“模拟数字”方案仍需要在每个摄像机上敷设单独视频线缆，导致布线的复杂性；有限的远程监视和控制能力；需要模拟、数字二次切换，控制软件复杂，不便于网络扩容及设备维护管理；未实现全数字化，不易建立通用数字化图像平台；上述前端模拟摄像头视频解决方案在全国地铁及其他行业都有大量应用，作为存量市场将长期存在，技术及应用较成熟可靠，但随着对数字化管理和高清监控需求的增加，将逐渐被高清IP摄像机为代表的高清监控取代。综上，南京地铁三号线在国内首创采用全数字高清视频组网方案，且经过充分技术论证和互联互通的长远规划。

3 全高清数字视频监控系统的组成

前端采用百万像素的网络摄像机、高清球机、高清编码器，通过局域网构架网络监控系统，后端采用集中管理模式，由主服务器、录像服务器、报警服务器、转发服务器等组成。前端网络摄像机执行高清抓拍的功能，球机执行随机动作查看和及时反应跟踪，同时联动录像存储于存储服务器中。

4 结论

南京地铁三号线是目前国内首条采用全高清视频监控系统技术进行建设的地铁线路，系统方案成熟，技术领先新颖。前端内置视频编码器及控制芯片，可直接提供以太网接口和SFP光纤接口。摄像机直接产生MPEG-4或者H.264编码格式的1080P分辨率以上的高清视频图像；高清视频摄像机使图像的清晰度拥有了质的飞跃，且提供了更宽阔的监视范围；高清视频监控系统可供任何经授权客户机从网络中任何位置访问、监视、记录；布线简便，所有摄像机通过光纤或网线接入网络，完成存储、调看、上传的功能；丰富的输出接口，可在前端同时提供标准以太网、光纤、模拟等视频输出接口，充分满足专网、公安系统不同的视频输出模式；易于升级及全面的可扩展性，方便的网络扩容和设备维护管理；中心控制功能强大；数字高清视频监控解决方案对网络带宽及存储空间都提出较高要求；随着高清数字视频监控的发展，产品价格必然逐渐降低，对全数字化图像平台的建立提供了必要条件。

参考文献

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