地铁视频监控系统可靠性研究

赵彦芳

（天津轨道交通运营集团有限公司，天津300222）

1 传统模式与新型地铁视频监控系统

1.1 传统模式下的地铁视频监控

部分传统模式下的地铁视频监控系统对车站以及车辆段的监控选用流媒体技术。在此结构中，视频信息流可能会全部保存，也可能在流媒体作用服务器体系中加以转存，在系统整个规模存有几十路的过程中，几台服务器能够进行调度业务的处理。然而，在监控规模扩展的情况下，流媒体转发模式的问题相应凸显，此种传统计划的弊端如下：（1）服务器的现有规模在监控点数增加的情况下随之扩大，特别是今后高清图像需求会发生变化，相同档次的服务器要配置与之相对应的服务器规模。（2）系统中设置车站级别的全局故障点，在某个服务器出现故障的过程中，势必会降低多路视频图像保存的监督效果，不能适应地铁给予安防体系可靠性的需求。即便能在冗余的服务器中处理此问题，但是，服务器成本较高，在实践中的应用少之又少。（3）多数服务器和机械设备机架占用了大部分空间，无法适应绿色环保的需求。需要注意的是，该设计理念会使整个系统的故障点数量增多。在出现突发事件或产生多个热点区域时，流量会造成服务器瘫痪。

1.2 新型地铁视频监控系统

新类型地铁视频监控系统网络中设有数据流的保存和数据流的监控模块，借助网络通信设备传递给对应的保存设备以及解码器体系，中间并不涉及服务器的参与。利用交换机器具备的组播技术可以适应用户观看视频流复制的本质需求，所以，可以把服务器在烦琐的流媒体体系中释放出来，仅负责机械设备注册管理工作，在单台服务器结构中高效地管理几千路视频，减小整个体系的功率消耗，减少系统可能出现的故障点[1]。

该设计思路可以有效缓解监控系统高清视频产生的大流量以及高宽带冲击，存在一定的优势：（1）监控点数的实际规模与服务器数量没有相关性，单台视频管理相应的服务器能适应几千路的高清图像监控标准，不存在结构体系瓶颈等问题；（2）系统中并不涉及车站级全局故障点，因为选取新时代的业务流与控制流分离框架，不管是管理类型的服务器还是保存类型的服务器，出现故障后都不会中断监控系统的实时流，保存流也不会受到约束，可以确保监控信息记录的正常进行，确保地铁整个运行体系的可靠性；（3）在产生突发事件或事故以及设置多个特点区域的过程中，大规模突发流量在组播技术的作用下进行分发和复制，巧妙地处理大规模用户使用问题，与公安管理方以及企业管理方在危机情况下需具备的可靠性调度相互适应[2]。

2 地铁视频监控系统的结构分析

2.1 传统多级系统框架结构

地铁监控体系是一种多级别的框架，所以，体系存在的可靠性需要依托多级别框架。传统模式下的地铁视频监控体系不只是在单级别领域内存在一些问题，还在多级别系统框架中存在不足。对于传统的地铁视频监控系统处理计划，在最上级的平台中，设置了统一化管理服务器，此服务器以管理注册的模式或权限管理的模式存在，作用是给予前端一切设备的管理进行注册以及权限配置处理。

2.2 新型多级系统框架

新型的多级系统框架可以处理传统多级系统框架存在的不足，任何一个管理服务器平台都可以形成独立的管理域，在域内设置唯一认证注册服务器，完成全域内设备注册与用户统一网管工作，直接对前端设备加以管理，而上级平台不能直接面对大量的前端设备。要适应下级给予下级控制管理的需求，下级管理服务器需要把本级区域内的设备列表以推送的方式向上级区域注册，并且在平级区域内，借助推送的方式将本区域中资源共享给其他区域，保证跨域设备的实效性共享，资源之间协调优化。

2.3 先进的多级别系统框架模式

目前，存有一种相对先进的地铁视频监控体系，可以在多级别系统框架结构中彰显整个体系的可靠性。该结构设置借助上级管理区域（包括派出所）配置相应的热备冗余管理服务器，有效地管理下面管辖体系中多个车站以及派出所的管理服务器设备，每种管理服务器在产生故障后都受会到热备服务器的接管作用影响。依据NGN结构框架带来的业务流以及控制流分流科学技术，尤其是服务器的N+1热备先进技术，平稳切换控制流，并且业务流的交换流程在本地区可以完成的可靠性技术，能够在很大程度上体现经济实用性。

3 地铁视频监控系统可靠性建设思考

3.1 车站视频监控子系统

车站视频监控子系统的建设可以对图像进行地理信息和时间信息的保存，将画面合成后存储于视频矩阵中，按照车站车控室的监控器调用方式，输入硬盘录像机加以保存，并且设置彩色监控器，用于车站值班员以及警务工作者查看车站情况，或者依据需求编制处理图像。若为地下车站，在合成之后的站台信号处理过程中，仍需要使用凸面镜进行监视。剩下的输出端口中，一部分信息保存在视频编码器中，一部分充当系统扩展的参考依据。若控制中心存在给予车站的图像调用需求，在得到键盘指令后，摄像机输出的图像信号要经过前一端的矩阵模式引进在视频编码器的设备中，与此同时，视频编码器针对模拟图像的处理应输出相应的传输流，并且编码器要控制相应的设备，尤其是云台以及摄像机等。因为车站体系形式为模拟化，在实际传输过程中缺少编解码的流程，所以，本地区的视频时间要控制在小于50ms范围内，体现出地铁视频监控子系统建设的可靠性。

3.2 控制中心视频监控子系统

视频监控图像转换流程为：

1）控制终端设置的模拟键盘产生切换指令，选择需要观察的摄像头编号以及操作事项；视频监控体系中，要设置一定的视频服务器，判断发起切换操作用户的具体权限，若操作用户是运营控制中心调度以及公安用户，可以进行视频切换处理；若车站用户仅可以进行本站点切换，应直接向控制终端输入失败信息。

2）在权限允许的情况下，服务器可以判断切换的新图像和原图像是否存在相同的车站中，确定后，控制车站切换矩阵到图像上，返回切换成功后，把信息转换到服务器中，最后通过服务器控制视频监控体系的终端体系。

3）如果铁环的图像和原有图像并不处于相同的车站，需要查询目标车站中对空闲编码器的设置，如果没有，要对控制终端进行失败信息的处理。

4）如果目标车站存在空闲编码器，服务器发起指令时，目标车站的矩阵要把需求的目标摄像机图像传给空闲编码器，通过编码器向控制中心传递地铁运行的视频，并且及时关闭原有图像给予编码器的输入指令，向服务中进行成功信息的输入，由此保证服务器和控制终端体系信息的成功切换。

4 结语

开展地铁视频监控系统可靠性研究具有十分重要的现实意义和价值，地铁视频监控系统的设置需要引起相关人员的关注，管理者要全面分析地铁视频监控系统的具体设计情况，找到传统视频监控系统设置存在的不足，采取科学的方法强化地铁视频监控系统的可靠性，推动地铁行业的前进与发展。