城市轨道交通视频监控系统资源共享方案研究＊

陆海亭 田 锦 夏从东

（1.苏州市轨道交通集团公司，215002，苏州；2.金陵科技学院，211169，南京∥第一作者，工程师）

视频监控系统作为城市轨道交通通信系统的重要组成部分，在保障行车安全与公共安全、提高运输效率和管理服务水平等方面发挥了不可或缺的作用。

目前，城市轨道交通一般设有两套视频监控系统：供城市轨道交通生产运营部门使用的专用视频监控系统和供公安部门使用的警用视频监控系统。运营部门和公安部门对视频监控系统的应用需求不尽相同：首先，使用和维护部门不同。专用视频监控系统由运营部门维护，警用视频监控系统由公安部门委外维护或运营代维护。其次，组网架构不同。专用视频监控系统采用市轨道交通指挥中心、控制中心、车站车控室三级组网架构，警用视频监控系统采用市公安局、派出所、车站警务室三级组网构架，两者的监控地点完全不同。再次，监视目的和范围不同。专用视频监控系统的监视范围包括车站客流、售检票、进出口闸机、列车进出站、电扶梯运行、乘客上下车及屏蔽门开关等情况，而警用视频监控系统的监视范围为车站出入口、换乘通道、站台和站厅、车站内的商业街，以及过街通道、售检票等区域，二者的监控区域有多处重叠。最后，监控重点不同。专用视频监控系统的监控重点在于宏观和中观层面，注重于客流特征及流动情况，不太关心细节；警用视频监控系统出于安全和破案的考虑，基本上要求全过程、无死角监控，重点在于中观和微观层面上，更加注重乘客的流动及其细节特征。因此，目前城市轨道交通的专用和警用视频监控系统大都独立设置，仅仅做到对部分前端固定摄像机的资源共享（一般警用共享若干路专用摄像机图像）。

但是，两套系统分别设置带来的问题是存在大量的监控交叠区域，且每套系统在各个地区的视频覆盖都存在监控盲区，而后端设备又是独立设置的，这意味着资源的重复配置和投资的浪费，另外也增加了维护的成本。事实上，从技术角度上看，两套系统完全可以做到充分共享。首先，从系统组成上看，专用及警用视频监控系统基本一致。即专用及警用视频监控系统均由图像摄取、传输、控制，以及显示、存储、系统网管等部分组成。其次，两套系统采用相同制式。即都采用标清数字或高清数字视频方式。最后，从监控范围上看，两套系统在出入口、闸机、电扶梯、站台和站厅等处的摄像头布置上均有重复。因此，可以将两套系统合并设置，做到前后端设备的完全共享。

1 方案介绍

当前，城市轨道交通视频监控系统正朝着数字化、网络化、全高清、智能化方向发展，本文介绍两种基于全高清的专用、警用视频监控系统资源共享方案。

1.1 方案一：部分共享（前端设备共享）

运营部门和公安部门共享站台、站厅、出入口等公共重叠区的数字高清网络摄像机；并根据运营需求在设备区等区域增设专用摄像机，根据公安需求在其关注的商业区等区域增设一定数量的警用摄像机。共享摄像机的操作控制优先级权限为运营部门高于公安部门。共享摄像机及控制信令通过网络隔离防火墙的方式接入警用视频监控系统。该方案的车站视频监视系统方案如图1所示。

图1 部分共享的车站视频监控系统方案

本方案的特点是：仅共享前端摄像机的视频信号，后端设备（如编码器、存储设备、服务器和矩阵等）分别设置；专用和警用视频监控系统分开建设，独自管理。

1.2 方案二：完全共享（系统平台共享）

车站内全部摄像机（包括专用、警用）均统一接入设置于专用通信设备室的以太网交换机、图像存储设备、视频服务器。车控室运营用户终端直接接入车站视频以太网交换机，公安警务室公安用户通过防火墙接入此交换机，实现对图像信息的访问和控制。图像信息的调看及控制权限由视频管理服务器的软件设定，图像直接共享，球机操控优先级权限为公安部门高于运营部门。采用系统平台共享的车站视频监控系统方案如图2所示。

本方案的特点是：由专用视频监控系统在车站统一设置前端摄像机和后台控制设备，警用视频监控系统仅在车站警务室、派出所和市公安局设置监控终端、后台控制设备、显示器等设备，用于调看实时和历史图像；利用专用通信传输系统提供的数据通道实现图像上传，市公安局和各个派出所分别设置以太网交换机，派出所之间、派出所至市公安局之间的传输通道采用警用传输系统提供的以太网通道；将以太网交换机经过安全接入平台或防火墙光纤直连至邻近车站的专用传输系统。

1.3 方案比较

方案一可最大限度地做到专用、警用两套系统的独立建设、运行和维护，独立性较强，可较好地解决工期不同步的问题；但两套视频监控系统分开建设、独自管理，会造成建设成本增加、网络较复杂、运营维护管理困难等诸多问题。其优势在于专用和警用视频监控系统除了视频信号接口外，其余完全独立，两大系统互不影响。缺点在于系统设备共享较少，重复建设大，投资浪费多，并且到了系统后期维护时，警用视频监控系统设备往往得不到及时维护，出现故障也不容易得到及时处理。

图2 完全共享的车站视频监控系统方案

方案二中视频监控系统的设备由运营公司维护管理，公安部门仅需自行维护少量终端设备，有效解决了系统重复建设、投资浪费和公安部门维护力量不足等问题。缺点在于专用传输网和警用传输网互联互通，需安装防火墙等网络安全设备对公安网进行安全防范。

可见，方案一对专用视频监控系统影响最小，但网络结构相对复杂，存在与警用视频监控系统的网络接口，且资源共享程度较低。方案二最大限度地实现了系统资源共享，并且有利于视频监控系统的统一维护管理，同时也存在接口复杂、对专用传输系统的压力增加等问题。视频监控图像和告警资源共享是最大限度综合管控城市轨道交通公共安全的有效措施，这已被上海等地的实践所证明；再加上综合性价比及技术先进性等因素考虑，视频监控系统共享方案优先采用方案二。

2 系统组成

全共享视频监控监控系统由图像摄取、传输、显示及控制、存储等四大部分组成。

图像摄取全部采用高清网络摄像机，高清摄像机的视频信号接入车站、车辆段、停车场以太网交换机，经交换机接入传输通道及存储设备。在各车站上下行站台、站厅、售票处、票务室、闸机、上下楼梯、出入口、商业区等处设置摄像机。

各车站、车辆段、停车场和控制中心之间的传输通道采用专用传输系统提供的以太网通道。前端共用高清摄像机摄取的图像进入车站以太网交换机后，经过网间防护设备（防火墙或安全接入平台）传送至警用视频监控系统。

车站内，专用视频监控系统一般由车站综合监控系统（ISCS）提供图像的显示及操控，当车站ISCS发生异常时，使用专用视频监控系统在车控室设置的后备操作台及显示终端；车站警务室内设置控制终端和彩色监视器，通过专用视频监控系统设置的防火墙接入车站视频以太网交换机，实现对本站图像的监视和控制。控制中心内，由ISCS提供图像的显示及操控，ISCS发生异常时，使用系统在调度大厅内行调、电调、环调和客调设置的后备操作台及显示终端；各车站、车辆段、停车场的数字视频信号经以太网交换机送入传输系统进行远距离传输，被选中的图像信号经控制中心数字视频解码器解码后，输出到各调度员处设置的ISCS工作站，并上大屏幕墙显示。市公安局、派出所使用数据交换机组成数据网络，与专用通信传输系统通过防火墙互联，保证市公安局、派出所内公安人员的图像调看、控制及录像回放功能。

各车站、车辆段、停车场、控制中心等节点分别设置网络存储设备，采用H.264、MPEG4等图像压缩编码方式。在控制中心设置管理服务器和录像调看终端，用于录像管理和调看。

3 方案应用

共享方案在实际应用时需要统筹考虑以下问题：

设备方面：① 警用视频监控系统仅作为专用视频监控系统的一个终端，共享视频监控系统前端摄像机的数量较合建前的专用和警用视频监控系统摄像机的总数减少了一半左右，但专用视频监控系统的前端摄像机数量较合建前增加了约三分之一；②专用和警用视频监控系统共享平台后，视频数据只走专用传输通道，且专用视频监控系统前端摄像机的总数相对于分设时增加了较多，因此，专用传输系统给视频监控系统分配的带宽需相应增加；③ 专用视频监控系统电源容量需增大，而车站警用设备室内因不再需要编码器、存储及服务器等设备，UPS（不间断电源）的容量、电池的数量可相应减小；④专用视频监控系统前端摄像机数量增加致使其存储容量增加，警用视频存储设备不再配置；⑤ 警用视频服务器不再配置；⑥ 需增加防火墙等网络安全设备用于公安网和专用网的隔离。

控制优先级方面：根据专用和警用的监控需求确定双方的控制优先级。在公共区，警用的优先级高于专用的；在设备区，专用的优先级高于警用的。原则上，警用的控制优先级须高于专用的。

维保方面：前端、传输和后端设备维护由运营部门负责，公安只需要维保警用视频终端。

行政体制方面：因完全共享后视频监控系统的主体设施由运营部门管辖，公安部门的设施仅有监控终端，因此，共享方案实施前，建设方需和公安部门充分沟通，使公安部门对方案有充分的了解，消除其对系统控制优先级和历史图像调看的误解和担忧。取得公安部门的理解、支持和配合对于共享方案系统建设非常关键。

4 结语

随着公安部门、运营部门对视频监控系统要求的不断提高，数字高清视频系统在城市轨道交通领域将会普遍应用。实现专用、警用视频监控系统的资源完全共享，从技术角度上完全可行。资源完全共享方案可简化视频监控系统网络结构，节省城市轨道交通有限的空间资源，明显降低视频监控系统建设造价及后期维护成本，值得城市轨道交通投资方及建设方应用推广。

［1］GB 50517—2013地铁设计规范［S］.

［2］GB 50395—2007视频安防监控系统工程设计规范［S］.

［3］GB 50382—2006城市轨道交通通信工程质量验收规范［S］.

［4］龙卫民.城市轨道交通通信资源共享研究［J］.铁道通信信号，2012，48（5）：62.

［5］陈明华，李苏雯，马强.城市轨道交通视频监控系统整合方案的设计与应用［J］.铁路计算机应用，2012，21（4）：61.