近年來(lái)，隨著城市化進(jìn)程的加快，上下班高峰的交通堵塞日益嚴(yán)重，從而也帶動(dòng)了城市軌道交通（本文主要指地鐵）的迅速發(fā)展。安防系統(tǒng)作為其不可或缺的一方面，也迎來(lái)了新的應(yīng)用高潮。本文就地鐵安防系統(tǒng)中的幾大熱點(diǎn)應(yīng)用一一分析。

數(shù)字化解決方案擁有諸多優(yōu)勢(shì)
典型的解決方案
    由于地鐵運(yùn)行的特殊性，現(xiàn)階段安防系統(tǒng)的建設(shè)在多數(shù)地鐵里分屬兩大系統(tǒng)：門(mén)禁管理和報(bào)警屬于綜合監(jiān)控，視頻監(jiān)控屬于通信系統(tǒng)，兩者都基于網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)功能集成，統(tǒng)一管理，這便要求安防系統(tǒng)也必須提供相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)解決方案。

    在具體的實(shí)際運(yùn)用中，視頻監(jiān)控的數(shù)字解決方案由于技術(shù)的局限而未應(yīng)用開(kāi)來(lái)，目前比較典型的做法是MPEG-2與MPEG-4雙碼流技術(shù)結(jié)合矩陣控制的數(shù)模解決方案。如圖1所示，前端攝像機(jī)模擬信號(hào)經(jīng)過(guò)信號(hào)分配，一路進(jìn)本地的模擬矩陣，通過(guò)搖桿鍵盤(pán)實(shí)現(xiàn)本地的實(shí)時(shí)控制和監(jiān)視；一路進(jìn)MPEG-2編碼器，經(jīng)過(guò)地鐵內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)，傳輸?shù)奖O(jiān)控中心經(jīng)解碼器解碼后接監(jiān)視大屏顯示，并可進(jìn)行控制；第三路進(jìn)入MPEG-4編碼器，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)存儲(chǔ)。

    一般情況下，每個(gè)車(chē)站都會(huì)設(shè)置一個(gè)模擬矩陣，結(jié)合搖桿鍵盤(pán)來(lái)對(duì)本車(chē)站內(nèi)所有圖像進(jìn)行監(jiān)控。在地鐵系統(tǒng)中，每個(gè)車(chē)站的攝像頭并不是特別多，在這種情況下使用搖桿鍵盤(pán)便能實(shí)現(xiàn)對(duì)矩陣的快速控制，對(duì)圖像進(jìn)行切換。

    現(xiàn)有系統(tǒng)中，對(duì)于視頻的傳輸和存儲(chǔ)分別考慮采用了MPEG-2和MPEG-4的壓縮方式：要在控制中心實(shí)現(xiàn)中心大屏幕瀏覽需要保證圖像的質(zhì)量，因此采用MPEG-2編碼方式進(jìn)行傳輸；而MPEG-2的壓縮碼流通常大于10mb/s，進(jìn)行實(shí)時(shí)存儲(chǔ)時(shí)，系統(tǒng)所需的存儲(chǔ)空間會(huì)很大，將會(huì)大大增加投資成本，于是考慮采用MPEG-4編碼（在D1、25幀/秒的情況下碼流約為2mb/s），用以解決實(shí)時(shí)存儲(chǔ)所需的存儲(chǔ)空間問(wèn)題。

伸縮編碼技術(shù)優(yōu)化解決方案
    值得注意的是，視頻編碼技術(shù)的選擇對(duì)城市軌道交通數(shù)字視頻安防架構(gòu)的設(shè)計(jì)和造價(jià)會(huì)產(chǎn)生巨大的影響，同時(shí)采用MPEG-2和MPEG-4兩種壓縮方式來(lái)解決圖像質(zhì)量和存儲(chǔ)空間之間的矛盾問(wèn)題，是一種巨大的投資浪費(fèi)。隨著編解碼技術(shù)的發(fā)展，特別是可伸縮編碼技術(shù)的應(yīng)用，使圖像質(zhì)量和帶寬之間的矛盾得到解決。如果選用可伸縮編碼技術(shù)，以前需要由MPEG-2和MPEG-4雙編碼方式來(lái)完成的工作現(xiàn)在便只需單一算法即可得到完美的實(shí)現(xiàn)，以H.264-SVC為代表的編碼標(biāo)準(zhǔn)是可伸縮編碼技術(shù)應(yīng)用的具體表現(xiàn)。具體來(lái)說(shuō)，可伸縮編碼技術(shù)有以下幾個(gè)優(yōu)勢(shì)： [nextpage]

    第一，可擴(kuò)展編碼技術(shù)只提供唯一碼流：這種碼流可以靈活的滿(mǎn)足不同設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)的需求，而不是對(duì)每個(gè)視頻源進(jìn)行多種格式的編碼。

    第二，支持時(shí)間、空間、圖像質(zhì)量的擴(kuò)展：這意味著通過(guò)一臺(tái)標(biāo)準(zhǔn)的PC機(jī)可實(shí)現(xiàn)多種方式的解碼，以滿(mǎn)足不同處理能力的設(shè)備的需求，多個(gè)用戶(hù)可以同時(shí)對(duì)同一個(gè)視頻用不同的分辨率進(jìn)行解碼。

    第三，多分辨率功能使得對(duì)一個(gè)端口配置不同分辨率（空間上的和時(shí)間上的）圖像成為可能，可以對(duì)每個(gè)物理視頻端口選擇不同的分辨率和幀數(shù)作為次分辨率和幀數(shù)。空間上的可伸縮性是指對(duì)于同樣的一個(gè)圖像源，可以在同一個(gè)時(shí)間內(nèi)得到不同解析度的畫(huà)面（D1，CIF，QCIF）；時(shí)間軸上的可伸縮性是指在播放時(shí)幀率的可調(diào)性；此外，H.264-SVC 圖像壓縮技術(shù)還支持圖像質(zhì)量的可調(diào)性，同一視頻流可設(shè)置不同的圖像質(zhì)量進(jìn)行觀看或存儲(chǔ)（見(jiàn)圖2）。

    第四，采用可伸縮性的壓縮技術(shù)應(yīng)用于城市軌道交通還可以很好地解決車(chē)載監(jiān)控的問(wèn)題。目前，由于無(wú)線帶寬無(wú)法滿(mǎn)足視頻傳輸?shù)囊?，?chē)載監(jiān)控多為獨(dú)立的系統(tǒng)，視頻信息實(shí)時(shí)傳輸?shù)剿緳C(jī)室進(jìn)行監(jiān)控和本地存儲(chǔ)，列車(chē)到站后再通過(guò)人工進(jìn)行轉(zhuǎn)存。而如果采用具有可伸縮特性的壓縮技術(shù)，便可以根據(jù)需求選擇合適的傳輸分辨率和幀數(shù)，達(dá)到圖像無(wú)線實(shí)時(shí)傳輸要求，從而與車(chē)站監(jiān)控系統(tǒng)形成完整的統(tǒng)一平臺(tái)。

    另外，長(zhǎng)期以來(lái)，在地鐵安防中的視頻監(jiān)控系統(tǒng)一直有運(yùn)營(yíng)和安防兩方面的需求，由于關(guān)注的內(nèi)容不同，管理要求不同，目前通常是建立兩套獨(dú)立的系統(tǒng)，相互不干擾，獨(dú)立管理。而如果采用網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化的軟硬件結(jié)合的視頻解決方案，可以輕易實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的擴(kuò)展，并根據(jù)運(yùn)營(yíng)、公安的不同管理需求，確定控制的權(quán)限和先級(jí)，使運(yùn)營(yíng)和公安既能共享資源，同時(shí)又不相互影響，很大程度上減少重復(fù)投資的問(wèn)題。

智能視頻分析
    隨著技術(shù)的發(fā)展，地鐵安防系統(tǒng)對(duì)智能化的要求也在不斷提高，希望把之前的被動(dòng)安防逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃?dòng)安防，從而大大降低對(duì)人員及其工作強(qiáng)度的需求，視頻智能分析應(yīng)用就是其中典型的表現(xiàn)。

    現(xiàn)階段地鐵安防建設(shè)基本上都提出了對(duì)智能視頻分析的需求，但在大范圍的應(yīng)用并不多，主要原因是：很多智能視頻分析功能對(duì)應(yīng)用環(huán)境有著較高的要求，而且誤報(bào)率通常達(dá)不到實(shí)際應(yīng)用的需求。因此，必須根據(jù)智能視頻分析現(xiàn)階段的技術(shù)水平，結(jié)合地鐵的實(shí)際情況應(yīng)用，才能達(dá)到滿(mǎn)意的效果。[nextpage]

    從目前來(lái)看，智能視頻分析的一些技術(shù)已經(jīng)可以在實(shí)際中進(jìn)行應(yīng)用，例如，針對(duì)攝像機(jī)狀態(tài)進(jìn)行智能檢測(cè)的功能，攝像機(jī)黑幀檢測(cè)、攝像機(jī)過(guò)度曝光、鏡頭遮擋、圖像模糊、攝像機(jī)移位等，這些技術(shù)相對(duì)成熟，多數(shù)情況下能取得比較滿(mǎn)意的效果。除此之外，諸如車(chē)站人流量定性檢測(cè)、人員越線檢測(cè)等一些較復(fù)雜的功能，其本身也符合地鐵的管理需求，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)情況也可取得相應(yīng)的智能化檢測(cè)效果，只是相對(duì)復(fù)雜一些，應(yīng)用應(yīng)更謹(jǐn)慎和嚴(yán)密。將智能視頻分析技術(shù)運(yùn)用到地鐵安防系統(tǒng)中，同時(shí)結(jié)合視頻管理平臺(tái)的應(yīng)用，可極大地提高安防系統(tǒng)的智能化程度。

安防大集成
    地鐵安防對(duì)系統(tǒng)的集成度的要求也非常高，尤其是綜合監(jiān)控系統(tǒng)。

    如上所述，在地鐵領(lǐng)域，典型的安防系統(tǒng)的建設(shè)是分在不同的系統(tǒng)內(nèi)，由于視頻和報(bào)警、門(mén)禁分屬不同的系統(tǒng)，盡管在各自的大系統(tǒng)內(nèi)集成度相對(duì)較高。然而，基于視頻、門(mén)禁和報(bào)警之間的安防集成聯(lián)動(dòng)則顯得有些薄弱，不能充分發(fā)揮安防集成的優(yōu)勢(shì)。

    實(shí)際上，與地鐵安防相關(guān)的系統(tǒng)不只是視頻、門(mén)禁和報(bào)警，像設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)、消防報(bào)警系統(tǒng)、數(shù)據(jù)傳輸平臺(tái)和信息播報(bào)系統(tǒng)等相關(guān)系統(tǒng)都應(yīng)是安防系統(tǒng)的一部分。隨著用戶(hù)對(duì)安防的日益重視，整體安防系統(tǒng)的集成已經(jīng)成為一個(gè)趨勢(shì)，在一些地鐵項(xiàng)目中也得到應(yīng)用。并且，正是由于地鐵安防系統(tǒng)集成涉及眾多子系統(tǒng)，因此，只有在各系統(tǒng)協(xié)調(diào)的情況下，進(jìn)行深度集成，才能滿(mǎn)足軌道交通發(fā)展對(duì)安防系統(tǒng)的要求。（本文作者為GE安防大中國(guó)區(qū)垂直市場(chǎng)技術(shù)經(jīng)理。）