如今，城市交通軌道已經越來越多地在大中城市出現(xiàn)，如何管理和維護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)控的構造以及系統(tǒng)特點。
目前，我國大中城市公共交通堵塞日益嚴重、城市客運交通結構單一，已影響到城市經濟發(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外，另一方面，城市軌道交通已經作為未來城市交通發(fā)展重點。我國交通技術政策明確規(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)點分不開的。首先地鐵省時又準時，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)，一方面要對人流進行監(jiān)控，對突發(fā)事件做出預警；另一方面還要求對諸多設備的運行狀態(tài)也進行監(jiān)控，能實時地為監(jiān)控中心提供設備的運轉狀況。\r\n隨著治安形勢的日益嚴峻，地鐵的安全已引起政府有關部門的高度關注。地鐵視頻監(jiān)控系統(tǒng)中，攝像機數(shù)量多，系統(tǒng)容量大。例如上海地鐵1、2、3號線改造，攝像機數(shù)量多至2000多臺，共有59套矩陣聯(lián)網，控制權限劃分異常復雜。另外，地鐵視頻監(jiān)控系統(tǒng)又有一些特殊的要求，比如設備抗干擾性能要強，因為列車經過時，會對隧道內設備產生強大的電磁干擾；又比如系統(tǒng)內眾多設備的時鐘一致性問題，等等這些都對視頻監(jiān)控設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)控的構造以及系統(tǒng)特點。
系統(tǒng)構架
1、攝像機點位\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)控的基礎上，增加了大批的攝像機點位，更換了大部分原來已老化的攝像機。\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，乘客從任一出入檢票口進出都會被攝像機從正面拍攝到。地鐵大廳等人流較大的地方都安裝有一體化高速球機，以便能夠掌握整個大廳的情況。地鐵站內的一些偏僻的角落也都安裝攝像機，以防不法分子有機可乘。地鐵站臺上也有規(guī)律地安裝若干攝像機，使得運營管理人員能夠及時了解列車到站情況，乘客流量等。列車司機也能直接從監(jiān)控畫面了解當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，前端視頻信號先進入視頻均衡器，視頻信號經均衡器補償調節(jié)后進入視頻分配器進行分配，視頻分配器附帶有字符疊加功能，經過視頻分配器分配后的二組視頻信號分別進入視頻矩陣和硬盤錄像機。硬盤錄像機的一路輸出也進入矩陣，以便矩陣能切換硬盤錄像機回放的視頻信號。在車站的車控室、警務室和維修機房各設置一臺操作鍵盤，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)控專用的以太網絡，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^以太網進行聯(lián)網，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。控制信號由鍵盤發(fā)向控制管理服務器，管理服務器經過譯碼之后判斷鍵盤的權限級別，然后轉發(fā)相應控制命令，再控制各車站和控制中心的矩陣及編解碼器進行圖像切換選擇和實現(xiàn)各站球機的PTZ控制。\r\n控制和權限設置，控制中心的操作人員通過直接掛于以太網內的鍵盤對各站的視頻進行選取及控制，控制流程及權限由網絡內的一臺控制管理服務器進行統(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)碼給管理服務器，管理服務器判別權限，然后發(fā)命令給相應車站的視頻矩陣切換相應的視頻信號至某視頻編碼器，同時讓控制中心相應的視頻解碼器對被選通的某車站編碼器的視頻信號進行解碼，解碼器解出的圖像進入控制中心矩陣?？刂乒芾矸掌魍瑫r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。對球機的控制信號也由該管理服務器進行判別，和其它鍵盤（包括其它網絡內鍵盤和各車站內鍵盤）進行權限比對，以判別該鍵盤是否可操作指定的快球，最后由管理服務器把控制命令發(fā)至站內矩陣。\r\n詳細的控制流程圖如下：（如圖2）\r\n本系統(tǒng)的權限劃分非常明確，按照設計要求，任何一個鍵盤相對于任何一個攝像機都可以設置20個等級的權限。也就是說，同一個鍵盤對于不同的攝像機可以有不同的操作權限。地鐵內的攝像機分為兩個部分，一部分是公安專用的球機，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；另一部分是地鐵運營的球機，主要用于觀測地鐵的運營情況及人流情況，控制級別上需要運營優(yōu)先。因此，整個地鐵里的控制權限是一個交叉的權限網絡，控制級別的高低依次為地鐵站車控室、控制中心、警務中心和維修間鍵盤。\r\n要達到上述權限的完美劃分，本系統(tǒng)主要通過三方面實現(xiàn)：\r\n1、車站內鍵盤權限劃分。根據(jù)項目特殊要求，由車站內矩陣對本站鍵盤控制設定權限，可以設置有20個不同等級的操作權限。\r\n2、控制管理服務器的引入來判別控制權限\r\n以上只對車站鍵盤的權限控制設置，而對于控制中心矩陣處的不同鍵盤，因為跨過了車站矩陣，所以在下級矩陣里無法對中心矩陣處鍵盤的權限高低進行明確判別。于是系統(tǒng)使用控制管理服務器來判別控制中心不同鍵盤對于前端車站攝像機的操作權限?？刂浦行乃墟I盤改為通過IP發(fā)碼給管理服務器，管理服務器通過識別鍵盤IP來判斷此鍵盤對于不同攝像機的操作權限，判別完成之后再把鍵盤的控制指令發(fā)向車站矩陣（相應的設備）進行執(zhí)行。\r\n3、站矩陣當前鍵盤控制權限上傳\r\n管理服務器可以很方便地比對不同IP鍵盤之間的權限，但卻比較難比較IP鍵盤和各地鐵站鍵盤之間的權限。因此，管理服務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及時把當前鍵盤對于當前球機的操控權限上傳給中心管理服務器，管理服務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)進行權限比對。
系統(tǒng)核心亮點
1、以太網聯(lián)網矩陣的應用\r\n本系統(tǒng)是英飛拓以太網矩陣在地鐵監(jiān)控系統(tǒng)中應用的典型案例，以太網矩陣聯(lián)網簡單、擴容方便、兼容性強、穩(wěn)定可靠等優(yōu)勢在本系統(tǒng)應用中得到了良好的體現(xiàn)，也是矩陣系統(tǒng)應用的發(fā)展趨勢。\r\n2、控制管理服務器的引入\r\n控制管理服務器的引入又是本系統(tǒng)的一大特點，原本相互不相干的矩陣、DVR由于控制管理服務器的應用而結合到了一起；原來不同協(xié)議、不同品牌的設備也通過管理服務器組成了統(tǒng)一的整體。\r\n同樣，視頻管理服務器的使用也使得這個系統(tǒng)的對內和對外的接口得到了統(tǒng)一，使系統(tǒng)內部機構擴容（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）都只要和此服務器進行數(shù)據(jù)交換就能實現(xiàn)。\r\n3、報警信息和視頻丟失信息網絡轉發(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，并通過網絡轉發(fā)給中心管理服務器。\r\n此方式能很方便地管理系統(tǒng)內的報警，中心管理服務器收到報警信息后，可以彈出報警信息窗口，響起報警鈴聲，報警燈閃爍等。同樣也適用于網絡內其它設備的報警信息的接入。\r\n4、系統(tǒng)網絡校時功能\r\n中心管理服務器接收標準時鐘信號，并每隔一定時間通過局域網對各車站的視頻切換矩陣、DVR、字符疊加器、各客戶端等進行校時，以保證整個CCTV系統(tǒng)中的各設備時間同步，避免取證時出現(xiàn)時間不統(tǒng)一。\r\n此功能要求系統(tǒng)內所有設備都具備校時功能，帶網絡功能的設備能直接通過局域網進行校時，不帶網絡功能的設備則通過轉換器將網絡信號轉換成RS232或RS485等信號進行校時。\r\n5、矩陣鍵盤網絡控制DVR功能\r\n矩陣主控鍵盤增加了網絡控制DVR功能，控制中心的鍵盤只要輸入相應快捷鍵，就能使鍵盤切換到網絡控制DVR，中心用戶能直接通過矩陣鍵盤很方便地控制網絡內的任何一臺DVR，遠程調用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，進一步方便了實時監(jiān)控和取證的操作。國內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進行控制，而英飛拓的網絡鍵盤借助于網絡優(yōu)勢，能實現(xiàn)對網絡內所有的DVR進行控制。\r\n6、方便擴容\r\n本系統(tǒng)擴容簡單方便，只要增加一臺網絡矩陣和視頻編碼器，把相應的IP地址和通道連接方式添加入中心管理服務器，中心控制室的鍵盤就可直接發(fā)碼給管理服務器，管理服務器判別權限后再把控制碼轉發(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動。\r\n由此可見以太網矩陣系統(tǒng)在擴容方面的優(yōu)勢，這也是此次選用以太網矩陣的一個重要原因。\r\n7、其它矩陣聯(lián)網集成簡單化\r\n由于此次在結構中增加了控制管理服務器，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發(fā)給管理服務器，服務器譯碼后判定權限，轉發(fā)給前端相應的矩陣，即可調用相應的視頻信號。系統(tǒng)構建于WINDOWS平臺之上，因此功能強大，任何其它系統(tǒng)，只要給出相應的協(xié)議就可以實現(xiàn)接入。\r\n<2>當前，我國正處于軌道交通建設的繁榮時期，城市地鐵也成為城市發(fā)展的一個標志?？萍既招略庐?，地鐵的安防系統(tǒng)技術也在不斷發(fā)展，也必將給安防行業(yè)帶來巨大的商機。
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