【安防知識(shí)網(wǎng)】在世界反恐形勢(shì)日趨嚴(yán)峻的今天，對(duì)于視頻監(jiān)控系統(tǒng)的要求也越來越高，視頻監(jiān)控系統(tǒng)已成為應(yīng)對(duì)恐怖襲擊、處理突發(fā)事件的有力輔助工具，此外智能化視頻監(jiān)控系統(tǒng)還可以應(yīng)用在地鐵車輛交通管理、客戶行為分析、客戶服務(wù)等多種非安全相關(guān)場(chǎng)所，以提高用戶的投資回報(bào)。本文主要圍繞深圳地鐵2號(hào)線綜合安防系統(tǒng)中的圖像監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)進(jìn)行闡述。

　　工程概況

　　深圳地鐵2號(hào)線工程從蛇口西站至黃貝嶺站，線路全長(zhǎng)32.854雙正線公里，共設(shè)車站28座全部為地下車站，其中7個(gè)換乘站，1個(gè)樞紐站。在東濱路和后海濱路交叉口處設(shè)有主變電所1處，在蛇口西設(shè)置車輛段，南端和北端線路均預(yù)留延伸條件，在后海設(shè)置停車場(chǎng)。2號(hào)線與1號(hào)線、5號(hào)線共用竹子林運(yùn)營(yíng)管理控制中心(OCC)。

　　系統(tǒng)功能

　　深圳地鐵2號(hào)線安防系統(tǒng)由安防集成管理系統(tǒng)、圖像監(jiān)控系統(tǒng)、門禁系統(tǒng)、緊急告警系統(tǒng)等子系統(tǒng)構(gòu)成，整個(gè)系統(tǒng)分為中央級(jí)、車站級(jí)和終端級(jí)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備三級(jí)結(jié)構(gòu)。

　　2號(hào)線安防系統(tǒng)中央級(jí)系統(tǒng)是安防系統(tǒng)的中央集中部分，安防集成管理平臺(tái)要求可實(shí)現(xiàn)對(duì)各車站、車輛段、停車場(chǎng)、車輛和主變電所的所有圖像監(jiān)視、門禁、緊急告警設(shè)備的監(jiān)控，因此系統(tǒng)應(yīng)能滿足系統(tǒng)運(yùn)作、授權(quán)、設(shè)備監(jiān)測(cè)與控制、網(wǎng)絡(luò)管理、數(shù)據(jù)庫(kù)管理、維修管理及系統(tǒng)數(shù)據(jù)的集中采集、統(tǒng)計(jì)、保存、查詢等功能。

　　安防各子系統(tǒng)以開放式數(shù)據(jù)接口(如：API、OPC)與安防集成管理系統(tǒng)進(jìn)行集成，并通過安防集成管理系統(tǒng)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)整個(gè)安防系統(tǒng)各子系統(tǒng)間的聯(lián)動(dòng)，為運(yùn)營(yíng)值班員、公安值班員、應(yīng)急指揮人員提供直觀、方便、完善的管理工具，為地鐵乘客提供快捷的服務(wù)。

　　系統(tǒng)技術(shù)分析

　　目前視頻監(jiān)控領(lǐng)域采用數(shù)字化技術(shù)正處于一個(gè)方興未艾的階段，深圳地鐵1號(hào)線續(xù)建線的安防系統(tǒng)均要求采用半數(shù)字化監(jiān)控技術(shù)，考慮到全數(shù)字化系統(tǒng)對(duì)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)母咭?、產(chǎn)品的兼容性以及造價(jià)成本，在地鐵2號(hào)線中采用了第二代的視頻監(jiān)控系統(tǒng)(部分?jǐn)?shù)字化系統(tǒng))，即前端選用模擬攝像機(jī)，經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)視頻編解器，組成網(wǎng)絡(luò)化的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。

　　根據(jù)建設(shè)功能的需求，該視頻監(jiān)控系統(tǒng)采用雙碼流(MPEG-2、MPEG-4等)視、音頻壓縮編碼標(biāo)準(zhǔn)的編碼器。

　　1、MPEG-2：這是主要應(yīng)用于音頻、視頻信息的壓縮編碼標(biāo)準(zhǔn)，1992年被ISO/IEC批準(zhǔn)為正式標(biāo)準(zhǔn)，正式標(biāo)準(zhǔn)編號(hào)是ISO/IEC13818。MPEG-2即是實(shí)現(xiàn)DVD的標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)，用于為廣播、有線電視網(wǎng)、電纜網(wǎng)絡(luò)以及衛(wèi)星直播提供廣播級(jí)的數(shù)字視頻。

　　2、MPEG-4：1998年11月被ISO/IEC批準(zhǔn)為正式標(biāo)準(zhǔn)，正式標(biāo)準(zhǔn)編號(hào)是ISO/IEC14496。它不僅針對(duì)一定比特率下的視頻、音頻編碼，更加注重多媒體系統(tǒng)的交互性和靈活性。MPEG-4利用很窄的帶寬，通過幀重建技術(shù)、數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)，以求用最少的數(shù)據(jù)獲得最佳的圖像質(zhì)量。

　　利用MPEG-4的高壓縮率和高圖像還原質(zhì)量，可以把DVD里面的MPEG-2視頻文件轉(zhuǎn)換為體積更小的視頻文件。

　　視頻編解碼器的網(wǎng)絡(luò)功能是系統(tǒng)的重要指標(biāo)之一，視頻編碼器必須同時(shí)支持單播和組播兩種方式。在實(shí)際運(yùn)營(yíng)過程中，一旦有緊急情況發(fā)生，會(huì)有一幅關(guān)鍵圖像需要多點(diǎn)觀看的需求。如果車站級(jí)監(jiān)控中心與中央級(jí)監(jiān)控中心所有的監(jiān)視器和大屏都同時(shí)需要同一幅圖像，在這種情況下就必須啟動(dòng)組播傳輸方式，確保此幅關(guān)鍵圖像的正常傳輸。

　　此外，為了解決網(wǎng)絡(luò)傳輸帶寬占用和視頻圖像質(zhì)量之間的矛盾，視頻編碼器必須支持雙碼流，一個(gè)用于實(shí)時(shí)視頻觀看，一個(gè)用于實(shí)時(shí)記錄，二者之間不可相互影響。兩種碼流可以是互不相同的幀率和分辨率，其中第二種碼流既可以調(diào)節(jié)幀率亦可以調(diào)節(jié)分辨率。該方案在設(shè)計(jì)時(shí)，編/解碼器采用的是以MPEG-2和MPEG-4雙制式圖像壓縮碼流來工作，每種制式可獨(dú)立工作，速率(512K~15M)和分辨率可調(diào)，完全具備上述各種參數(shù)和功能，可滿足上述各種條件下的工作要求。

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　　在該方案中，綜合信息以太網(wǎng)覆蓋2號(hào)線全線控制中心、車輛段、停車場(chǎng)、主變電所、車站的站臺(tái)、車軌以及列車上，為PIS、綜合安防、辦公自動(dòng)化(OA)等系統(tǒng)的日常使用提供了一套完整的網(wǎng)絡(luò)。由于視頻監(jiān)控、PIS流媒體數(shù)據(jù)流需要通過組播傳輸，通過路由協(xié)議、服務(wù)質(zhì)量(QoS)、網(wǎng)絡(luò)安全對(duì)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行規(guī)劃，對(duì)于二層交換機(jī)，支持標(biāo)準(zhǔn)的IGMP Snooping協(xié)議，保護(hù)組播控制信息和組播包廣播所有交換端口;對(duì)于三層交換機(jī)，支持PIM-DM或DVMP組播路由協(xié)議。由于數(shù)字視頻傳輸既占有傳輸系統(tǒng)的大量帶寬資源，又要求很高的實(shí)時(shí)性，因此視頻編解碼器、視頻服務(wù)器、存儲(chǔ)設(shè)備的選擇必須具備極強(qiáng)的網(wǎng)絡(luò)適應(yīng)性和親和性，且必須能夠具備多種傳輸機(jī)制及功能(2號(hào)線的安防網(wǎng)絡(luò)示意圖如圖1)。

　　車載網(wǎng)絡(luò)

　　該系統(tǒng)的車載網(wǎng)絡(luò)采用工業(yè)級(jí)交換機(jī)10M/100M端口，列車上共有14路電視監(jiān)控圖像，按2Mbps計(jì)算，共計(jì)28M，加上PIS系統(tǒng)需要使用的10M左右?guī)?，基本上可以滿足列車車載安防系統(tǒng)和PIS系統(tǒng)的需要。

　　列車車控系統(tǒng)通過RS485接口與車載服務(wù)器互聯(lián)，不占用網(wǎng)絡(luò)帶寬。

　　車地?zé)o線網(wǎng)絡(luò)

　　車地?zé)o線網(wǎng)絡(luò)作為骨干網(wǎng)絡(luò)的延伸，必須要保證列車在80公里/小時(shí)運(yùn)行速度的情況下，列車和運(yùn)營(yíng)控制中心服務(wù)器間實(shí)現(xiàn)雙向傳輸視頻影像的需求,做到車載AP同軌旁AP切換時(shí)做到0丟包，并且將延遲盡量的降低。該系統(tǒng)根據(jù)PIS系統(tǒng)提供無線通信網(wǎng)絡(luò)，采用IEEE802.11g(網(wǎng)絡(luò)理論帶寬54Mbps，實(shí)際穩(wěn)定帶寬約25Mbps)，實(shí)際情況如下：

　　正常情況：2路2Mbps上傳，2路2Mbps下傳，需要網(wǎng)絡(luò)帶寬為8Mbps。

　　緊急情況：14路1Mbps上傳，需要網(wǎng)絡(luò)帶寬為14Mbps。

　　考慮到PIS業(yè)務(wù)系統(tǒng)本身10M左右的帶寬需求(預(yù)估)，閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)在緊急情況下需求14M，兩者共需求24M帶寬，而車地?zé)o線系統(tǒng)實(shí)際提供的穩(wěn)定帶寬約為25Mbps，基本上可以滿足使用要求。

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[nextpage]　　車站與中心網(wǎng)絡(luò)(骨干網(wǎng)絡(luò))

　　日常情況：從車站到控制中心傳輸20路15Mbps帶寬的視頻流媒體，共計(jì)300Mbps(或60路4Mbps車站視頻加30路2Mbps列車視頻，共計(jì)300Mbps)。

　　極端情況：中心和車輛段用戶(控制中心總調(diào)、行車調(diào)度、電力調(diào)度、環(huán)控調(diào)度)額外調(diào)看16路車站(或列車)的視頻，按每路4Mbps帶寬計(jì)算，加上日常的帶寬需求，共計(jì)424Mbps。

　　此外，門禁子系統(tǒng)、入侵探測(cè)子系統(tǒng)等可能占用10Mbps左右?guī)?，加上PIS系統(tǒng)和OA系統(tǒng)占用的帶寬約為200Mbps。

　　綜上所述，日常情況下，車站到中心(包括列車到中心)總共的帶寬需求是570Mbps;極端狀態(tài)下的帶寬需求是634Mbps，而骨干網(wǎng)絡(luò)提供的帶寬為1000Mbps，完全可以滿足系統(tǒng)的需求。

　　系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　該系統(tǒng)以“三級(jí)結(jié)構(gòu)，兩個(gè)管理中心”為原則進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)，將系統(tǒng)分為中央級(jí)、車站級(jí)和終端級(jí)三級(jí)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，在OCC中心和車站控制室分別設(shè)有中央管理中心和車站管理中心，中央子系統(tǒng)和車站子系統(tǒng)之間通過網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)進(jìn)行通信。車站、車輛段和區(qū)間網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、服務(wù)器、終端顯示設(shè)備、攝像機(jī)等均采用集中式配電方式。

　　系統(tǒng)布點(diǎn)

　　車站

　　· 布點(diǎn)順序：出入口-站內(nèi)樓梯電梯-閘機(jī)-自動(dòng)售票機(jī)-設(shè)備區(qū)-站臺(tái)端頭;

　　· 對(duì)于電扶梯，需要一上一下兩個(gè)固定攝像機(jī)對(duì)射;對(duì)于樓梯，只需要一個(gè)攝像機(jī)由上往下進(jìn)行監(jiān)視;

　　· 在出入口下行的電扶梯，往上監(jiān)視的那臺(tái)攝像機(jī)用定焦超寬態(tài)彩色攝像機(jī)，其余用定焦半球彩色攝像機(jī);

　　· 在各出入口的外面，設(shè)有一體化彩色球形攝像機(jī);

　　· 在站廳閘機(jī)處的攝像機(jī)，面對(duì)乘客正面的方向設(shè)置，距離閘機(jī)約5米的距離;

　　· 在設(shè)備區(qū)內(nèi)的主要通道布置1-2臺(tái)攝像機(jī)，在重要設(shè)備房?jī)?nèi)布置1臺(tái)攝像機(jī)(車控室、車站計(jì)算機(jī)房);

　　· 在軌行上下區(qū)列車車頭車尾的屏蔽門，各設(shè)置1對(duì)5~50mm定焦攝像機(jī);

　　· 在站臺(tái)上下行各設(shè)置1對(duì)長(zhǎng)焦固定攝像機(jī)進(jìn)行對(duì)射，并配置2個(gè)一體化彩色球形攝像機(jī);

　　· 每個(gè)車站攝像機(jī)總數(shù)量控制在70臺(tái)，換乘站為80臺(tái)。

　　車載

　　· 每列地鐵列車有6節(jié)車廂，在兩頭各有一個(gè)司機(jī)室;

　　· 每節(jié)車廂內(nèi)裝設(shè)2只6mm定焦小型半球型攝像機(jī)，以監(jiān)視車廂內(nèi)乘客情況;

　　·兩端駕駛室各設(shè)置1臺(tái)3.6mm廣角半球形攝像機(jī)，以監(jiān)視列車司機(jī)位。

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