如今，城市交通軌道已經(jīng)越來越多地在大中城市出現(xiàn)，如何管理和維護(hù)軌道交通的安全將是一個棘手的問題。本文將以上海地鐵視頻監(jiān)控系統(tǒng)改造項目為例，剖析城市地鐵視頻監(jiān)控的構(gòu)造以及系統(tǒng)特點(diǎn)。
目前，我國大中城市公共交通堵塞日益嚴(yán)重、城市客運(yùn)交通結(jié)構(gòu)單一，已影響到城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展及城市功能的發(fā)揮。鑒于上述狀況，交管部門除了大力推行智能交通技術(shù)外，另一方面，城市軌道交通已經(jīng)作為未來城市交通發(fā)展重點(diǎn)。我國交通技術(shù)政策明確規(guī)定：我國城市交通發(fā)展是“建立綜合公共交通系統(tǒng)”，“在大城市的客運(yùn)交通以軌道交通為主”。地鐵之所以在許多國家大中城市得以迅速發(fā)展，是同地鐵的優(yōu)點(diǎn)分不開的。首先地鐵省時又準(zhǔn)時，乘地鐵通常比乘地面交通工具節(jié)省1/3到1/2的時間；另外地鐵運(yùn)量大；無污染，使城市噪聲大大降低；節(jié)省城市的寶貴用地；緩解了城市地面交通擁擠等。
系統(tǒng)要求
一般情況，地鐵處于地下封閉環(huán)境，人流量大，如果發(fā)生突發(fā)事件，救援難度極大。另外，地鐵系統(tǒng)智能化程度高，軟硬件系統(tǒng)龐大，整個系統(tǒng)處于半自動和全自動運(yùn)行狀態(tài)。所以地鐵的視頻監(jiān)控系統(tǒng)，一方面要對人流進(jìn)行監(jiān)控，對突發(fā)事件做出預(yù)警；另一方面還要求對諸多設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)也進(jìn)行監(jiān)控，能實時地為監(jiān)控中心提供設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)狀況。\r\n隨著治安形勢的日益嚴(yán)峻，地鐵的安全已引起政府有關(guān)部門的高度關(guān)注。地鐵視頻監(jiān)控系統(tǒng)中，攝像機(jī)數(shù)量多，系統(tǒng)容量大。例如上海地鐵1、2、3號線改造，攝像機(jī)數(shù)量多至2000多臺，共有59套矩陣聯(lián)網(wǎng)，控制權(quán)限劃分異常復(fù)雜。另外，地鐵視頻監(jiān)控系統(tǒng)又有一些特殊的要求，比如設(shè)備抗干擾性能要強(qiáng)，因為列車經(jīng)過時，會對隧道內(nèi)設(shè)備產(chǎn)生強(qiáng)大的電磁干擾；又比如系統(tǒng)內(nèi)眾多設(shè)備的時鐘一致性問題，等等這些都對視頻監(jiān)控設(shè)備性能提出了較高的要求，下面將以上海地鐵視頻監(jiān)控系統(tǒng)改造項目為例，剖析城市地鐵視頻監(jiān)控的構(gòu)造以及系統(tǒng)特點(diǎn)。
系統(tǒng)構(gòu)架
1、攝像機(jī)點(diǎn)位\r\n本次上海地鐵視頻監(jiān)控系統(tǒng)改造項目在地鐵原監(jiān)控的基礎(chǔ)上，增加了大批的攝像機(jī)點(diǎn)位，更換了大部分原來已老化的攝像機(jī)。\r\n系統(tǒng)建成之后，每個地鐵站的出入口都裝有監(jiān)控攝像機(jī)，乘客從任一出入檢票口進(jìn)出都會被攝像機(jī)從正面拍攝到。地鐵大廳等人流較大的地方都安裝有一體化高速球機(jī)，以便能夠掌握整個大廳的情況。地鐵站內(nèi)的一些偏僻的角落也都安裝攝像機(jī)，以防不法分子有機(jī)可乘。地鐵站臺上也有規(guī)律地安裝若干攝像機(jī)，使得運(yùn)營管理人員能夠及時了解列車到站情況，乘客流量等。列車司機(jī)也能直接從監(jiān)控畫面了解當(dāng)前乘客的上下車情況。\r\n由此可見，乘客至少要被地鐵里的攝像機(jī)從正面拍攝到4次，每個乘客乘坐地鐵一次至少也要在監(jiān)控畫面中出現(xiàn)6次。所以任何違法分子在地鐵里作案都會被實時地監(jiān)視。\r\n2、車站視頻信號流向(如圖1)\r\n參見上圖，前端視頻信號先進(jìn)入視頻均衡器，視頻信號經(jīng)均衡器補(bǔ)償調(diào)節(jié)后進(jìn)入視頻分配器進(jìn)行分配，視頻分配器附帶有字符疊加功能，經(jīng)過視頻分配器分配后的二組視頻信號分別進(jìn)入視頻矩陣和硬盤錄像機(jī)。硬盤錄像機(jī)的一路輸出也進(jìn)入矩陣，以便矩陣能切換硬盤錄像機(jī)回放的視頻信號。在車站的車控室、警務(wù)室和維修機(jī)房各設(shè)置一臺操作鍵盤，分別接入矩陣的RS232口，各臺鍵盤具有不同級別的操作權(quán)限。\r\n3、控制中心\r\n地鐵控制中心和各車站之間建有視頻監(jiān)控專用的以太網(wǎng)絡(luò)，每個地鐵車站的矩陣通過八臺視頻編碼器上傳八路圖像，控制中心的八臺視頻解碼器解出前端矩陣的八路圖像后輸入到控制中心矩陣?？刂浦行暮透鬈囌镜木仃囈餐ㄟ^以太網(wǎng)進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)，各自有不同的IP地址。\r\n控制中心的鍵盤不直接接入中心控制矩陣，而是直接接入以太網(wǎng)。控制信號由鍵盤發(fā)向控制管理服務(wù)器，管理服務(wù)器經(jīng)過譯碼之后判斷鍵盤的權(quán)限級別，然后轉(zhuǎn)發(fā)相應(yīng)控制命令，再控制各車站和控制中心的矩陣及編解碼器進(jìn)行圖像切換選擇和實現(xiàn)各站球機(jī)的PTZ控制。\r\n控制和權(quán)限設(shè)置，控制中心的操作人員通過直接掛于以太網(wǎng)內(nèi)的鍵盤對各站的視頻進(jìn)行選取及控制，控制流程及權(quán)限由網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的一臺控制管理服務(wù)器進(jìn)行統(tǒng)一管理。\r\n中心操作人員在選取某車站的視頻時，先發(fā)碼給管理服務(wù)器，管理服務(wù)器判別權(quán)限，然后發(fā)命令給相應(yīng)車站的視頻矩陣切換相應(yīng)的視頻信號至某視頻編碼器，同時讓控制中心相應(yīng)的視頻解碼器對被選通的某車站編碼器的視頻信號進(jìn)行解碼，解碼器解出的圖像進(jìn)入控制中心矩陣?？刂乒芾矸?wù)器同時發(fā)命令至控制中心矩陣，把解碼器上傳的那路圖像輸出至某個監(jiān)視器。對球機(jī)的控制信號也由該管理服務(wù)器進(jìn)行判別，和其它鍵盤（包括其它網(wǎng)絡(luò)內(nèi)鍵盤和各車站內(nèi)鍵盤）進(jìn)行權(quán)限比對，以判別該鍵盤是否可操作指定的快球，最后由管理服務(wù)器把控制命令發(fā)至站內(nèi)矩陣。\r\n詳細(xì)的控制流程圖如下：（如圖2）\r\n本系統(tǒng)的權(quán)限劃分非常明確，按照設(shè)計要求，任何一個鍵盤相對于任何一個攝像機(jī)都可以設(shè)置20個等級的權(quán)限。也就是說，同一個鍵盤對于不同的攝像機(jī)可以有不同的操作權(quán)限。地鐵內(nèi)的攝像機(jī)分為兩個部分，一部分是公安專用的球機(jī)，通常分布在地鐵出入口等地方，控制級別上需要公安優(yōu)先；另一部分是地鐵運(yùn)營的球機(jī)，主要用于觀測地鐵的運(yùn)營情況及人流情況，控制級別上需要運(yùn)營優(yōu)先。因此，整個地鐵里的控制權(quán)限是一個交叉的權(quán)限網(wǎng)絡(luò)，控制級別的高低依次為地鐵站車控室、控制中心、警務(wù)中心和維修間鍵盤。\r\n要達(dá)到上述權(quán)限的完美劃分，本系統(tǒng)主要通過三方面實現(xiàn)：\r\n1、車站內(nèi)鍵盤權(quán)限劃分。根據(jù)項目特殊要求，由車站內(nèi)矩陣對本站鍵盤控制設(shè)定權(quán)限，可以設(shè)置有20個不同等級的操作權(quán)限。\r\n2、控制管理服務(wù)器的引入來判別控制權(quán)限\r\n以上只對車站鍵盤的權(quán)限控制設(shè)置，而對于控制中心矩陣處的不同鍵盤，因為跨過了車站矩陣，所以在下級矩陣?yán)餆o法對中心矩陣處鍵盤的權(quán)限高低進(jìn)行明確判別。于是系統(tǒng)使用控制管理服務(wù)器來判別控制中心不同鍵盤對于前端車站攝像機(jī)的操作權(quán)限。控制中心所有鍵盤改為通過IP發(fā)碼給管理服務(wù)器，管理服務(wù)器通過識別鍵盤IP來判斷此鍵盤對于不同攝像機(jī)的操作權(quán)限，判別完成之后再把鍵盤的控制指令發(fā)向車站矩陣（相應(yīng)的設(shè)備）進(jìn)行執(zhí)行。\r\n3、站矩陣當(dāng)前鍵盤控制權(quán)限上傳\r\n管理服務(wù)器可以很方便地比對不同IP鍵盤之間的權(quán)限，但卻比較難比較IP鍵盤和各地鐵站鍵盤之間的權(quán)限。因此，管理服務(wù)器要獲取各個地鐵車站鍵盤的數(shù)據(jù)。于是，各地鐵站鍵盤一旦控制了本站某個前端快球，車站矩陣都會通過IP及時把當(dāng)前鍵盤對于當(dāng)前球機(jī)的操控權(quán)限上傳給中心管理服務(wù)器，管理服務(wù)器收到矩陣上傳的數(shù)據(jù)后在數(shù)據(jù)庫中備份，必要時再取出數(shù)據(jù)進(jìn)行權(quán)限比對。
系統(tǒng)核心亮點(diǎn)
1、以太網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)矩陣的應(yīng)用\r\n本系統(tǒng)是英飛拓以太網(wǎng)矩陣在地鐵監(jiān)控系統(tǒng)中應(yīng)用的典型案例，以太網(wǎng)矩陣聯(lián)網(wǎng)簡單、擴(kuò)容方便、兼容性強(qiáng)、穩(wěn)定可靠等優(yōu)勢在本系統(tǒng)應(yīng)用中得到了良好的體現(xiàn)，也是矩陣系統(tǒng)應(yīng)用的發(fā)展趨勢。\r\n2、控制管理服務(wù)器的引入\r\n控制管理服務(wù)器的引入又是本系統(tǒng)的一大特點(diǎn)，原本相互不相干的矩陣、DVR由于控制管理服務(wù)器的應(yīng)用而結(jié)合到了一起；原來不同協(xié)議、不同品牌的設(shè)備也通過管理服務(wù)器組成了統(tǒng)一的整體。\r\n同樣，視頻管理服務(wù)器的使用也使得這個系統(tǒng)的對內(nèi)和對外的接口得到了統(tǒng)一，使系統(tǒng)內(nèi)部機(jī)構(gòu)擴(kuò)容（比如其它車站監(jiān)控的接入）和外部監(jiān)控系統(tǒng)的接入（公安接入）都只要和此服務(wù)器進(jìn)行數(shù)據(jù)交換就能實現(xiàn)。\r\n3、報警信息和視頻丟失信息網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)發(fā)\r\n矩陣系統(tǒng)可以接收各報警器的報警信息（消防、防盜）和所有的視頻丟失報警信息，并通過網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)發(fā)給中心管理服務(wù)器。\r\n此方式能很方便地管理系統(tǒng)內(nèi)的報警，中心管理服務(wù)器收到報警信息后，可以彈出報警信息窗口，響起報警鈴聲，報警燈閃爍等。同樣也適用于網(wǎng)絡(luò)內(nèi)其它設(shè)備的報警信息的接入。\r\n4、系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)校時功能\r\n中心管理服務(wù)器接收標(biāo)準(zhǔn)時鐘信號，并每隔一定時間通過局域網(wǎng)對各車站的視頻切換矩陣、DVR、字符疊加器、各客戶端等進(jìn)行校時，以保證整個CCTV系統(tǒng)中的各設(shè)備時間同步，避免取證時出現(xiàn)時間不統(tǒng)一。\r\n此功能要求系統(tǒng)內(nèi)所有設(shè)備都具備校時功能，帶網(wǎng)絡(luò)功能的設(shè)備能直接通過局域網(wǎng)進(jìn)行校時，不帶網(wǎng)絡(luò)功能的設(shè)備則通過轉(zhuǎn)換器將網(wǎng)絡(luò)信號轉(zhuǎn)換成RS232或RS485等信號進(jìn)行校時。\r\n5、矩陣鍵盤網(wǎng)絡(luò)控制DVR功能\r\n矩陣主控鍵盤增加了網(wǎng)絡(luò)控制DVR功能，控制中心的鍵盤只要輸入相應(yīng)快捷鍵，就能使鍵盤切換到網(wǎng)絡(luò)控制DVR，中心用戶能直接通過矩陣鍵盤很方便地控制網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的任何一臺DVR，遠(yuǎn)程調(diào)用DVR的錄像。\r\n此功能統(tǒng)一了矩陣系統(tǒng)和DVR的操作界面，進(jìn)一步方便了實時監(jiān)控和取證的操作。國內(nèi)已有部分同時擁有矩陣和DVR的廠家有類似的功能，但通常只是鍵盤通過RS485、RS232等端口對本地的DVR進(jìn)行控制，而英飛拓的網(wǎng)絡(luò)鍵盤借助于網(wǎng)絡(luò)優(yōu)勢，能實現(xiàn)對網(wǎng)絡(luò)內(nèi)所有的DVR進(jìn)行控制。\r\n6、方便擴(kuò)容\r\n本系統(tǒng)擴(kuò)容簡單方便，只要增加一臺網(wǎng)絡(luò)矩陣和視頻編碼器，把相應(yīng)的IP地址和通道連接方式添加入中心管理服務(wù)器，中心控制室的鍵盤就可直接發(fā)碼給管理服務(wù)器，管理服務(wù)器判別權(quán)限后再把控制碼轉(zhuǎn)發(fā)給前端車站矩陣就可以控制新增的矩陣切換和前端云臺轉(zhuǎn)動。\r\n由此可見以太網(wǎng)矩陣系統(tǒng)在擴(kuò)容方面的優(yōu)勢，這也是此次選用以太網(wǎng)矩陣的一個重要原因。\r\n7、其它矩陣聯(lián)網(wǎng)集成簡單化\r\n由于此次在結(jié)構(gòu)中增加了控制管理服務(wù)器，其它監(jiān)控系統(tǒng)可以很方便地接入本系統(tǒng)，實現(xiàn)無縫連接。比如上海市公安局，只要市局把控制指令轉(zhuǎn)發(fā)給管理服務(wù)器，服務(wù)器譯碼后判定權(quán)限，轉(zhuǎn)發(fā)給前端相應(yīng)的矩陣，即可調(diào)用相應(yīng)的視頻信號。系統(tǒng)構(gòu)建于WINDOWS平臺之上，因此功能強(qiáng)大，任何其它系統(tǒng)，只要給出相應(yīng)的協(xié)議就可以實現(xiàn)接入。\r\n<2>當(dāng)前，我國正處于軌道交通建設(shè)的繁榮時期，城市地鐵也成為城市發(fā)展的一個標(biāo)志?？萍既招略庐?，地鐵的安防系統(tǒng)技術(shù)也在不斷發(fā)展，也必將給安防行業(yè)帶來巨大的商機(jī)。
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