閉路電視監控系統在軌道交通中的集成與應用
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當前，在各大中城市總體規劃中，城市軌道交通逐漸成為城市交通設施建設的主導方向，未來(lái)幾年，我國的軌道交通建設將迎來(lái)快速建設和發(fā)展的時(shí)期。信息技術(shù)、網(wǎng)絡(luò )技術(shù)、先進(jìn)的設備制造技術(shù)不斷發(fā)展及模塊化、標準化與開(kāi)放性的設計理念在地鐵領(lǐng)域的結合與應用，使得軌道交通各系統的集成日益多樣、不斷完善和更加的靈活。
作為區域安全防范系統和生產(chǎn)管理系統的重要組成部分，閉路電視(close circuit television)監控系統主要通過(guò)視頻圖像的顯示直觀(guān)的實(shí)現對相關(guān)區域、關(guān)鍵部位的管理，是地鐵運營(yíng)實(shí)時(shí)掌握各車(chē)站(列車(chē))及重點(diǎn)區域人員、物資、車(chē)輛的流動(dòng)情況的重要手段，也是軌道公安監管部門(mén)事前預防、事中發(fā)現、事后處置的重要工具。
圖1 車(chē)站/停車(chē)場(chǎng)閉路電視監控系統示意圖
2 軌道交通閉路電視監控系統集成方案
軌道交通閉路電視監控系統的建設，需要以地鐵專(zhuān)用傳輸網(wǎng)絡(luò )系統及無(wú)線(xiàn)系統的資源，利用各種先進(jìn)技術(shù)手段，建設符合軌道交通監控中心及其他上級監控中心互動(dòng)及統一的圖像監控系統。通過(guò)全網(wǎng)統一授權，可遠程調閱、查詢(xún)有關(guān)圖像資料，實(shí)現互聯(lián)、互通、互控、接口開(kāi)放、平臺資源共享的功能。
除了應實(shí)現視頻圖像的控制與監控的基本功能外，軌道交通閉路電視監控系統的建設還應使系統操作盡可能的簡(jiǎn)單，維護盡可能方便，通過(guò)系統軟件和專(zhuān)用軟件可靈活的實(shí)現相關(guān)功能的編輯、修改以及與外部系統及接口的互聯(lián)、互通與開(kāi)放。
因此，軌道交通閉路電視監控系統的集成與應用應考慮如下幾個(gè)方面：
(1)系統設計應充分考慮軌道交通分布式多級網(wǎng)絡(luò )的系統特點(diǎn)，技術(shù)上遵循先進(jìn)、實(shí)用與成熟可靠并重的原則，在充分了解傳輸系統所采用的技術(shù)設備的基礎上，形成一整套功能齊全的整體解決方案。
(2)系統軟硬件設計應兼容、接入及控制車(chē)站級、車(chē)輛段與控制中心的諸如錄像機、數字編碼器、視頻視頻控制器、控制鍵盤(pán)、攝像機等監控設備，實(shí)現無(wú)縫連接，并具備可擴充性。
(3)系統應具備靈活豐富的設備控制權限設定，可根據用戶(hù)實(shí)際需要配置接入單位的監控權限，實(shí)現多級分布式管理功能。
(4)為適應系統擴展及多級網(wǎng)絡(luò )圖像監控需求，系統網(wǎng)絡(luò )設備應支持單播、多點(diǎn)單播及組播等網(wǎng)絡(luò )通信功能，并與通信傳輸子系統的傳輸設備實(shí)現平滑無(wú)縫運行。
(5)系統應采用分布式智能機制，消除系統的單點(diǎn)故障，確保多個(gè)(冗余)視頻服務(wù)器及控制鍵盤(pán)能夠同時(shí)工作，并且相互獨立，互不干擾。
(6)系統應具備在線(xiàn)檢測各運行設備狀態(tài)的能力，方便用戶(hù)故障定位及排除，并具備相關(guān)系統參數及記錄自動(dòng)備份和手動(dòng)還原的功能。
2.1 車(chē)站/停車(chē)場(chǎng)視頻監控系統
車(chē)站/停車(chē)場(chǎng)電視閉路電視監控系統由前端視頻采集設備、通信機房傳輸與控制設備、客服中心/消防室/警務(wù)室終端顯示與操控設備等組成。系統配置如圖1所示：
各車(chē)站/停車(chē)場(chǎng)根據需要在站廳層、站臺層、出入口、電梯內、變電所等處設置固定式攝像機及一體化攝像機。
所有視頻圖像通過(guò)雙屏蔽視頻同軸電纜傳送至通信機械室，通過(guò)字符疊加與視頻均衡設備對經(jīng)過(guò)長(cháng)距離傳輸的視頻信號進(jìn)行信號補償與字符疊加，經(jīng)疊加字符的圖像包含有車(chē)站名(或站號)、區域號(或攝像機號)、日期、時(shí)間等信息。各路視頻信號經(jīng)視頻分配設備一路輸入至視頻編碼設備進(jìn)行模數轉換以數字化的形式在網(wǎng)絡(luò )上傳輸；一路輸入至車(chē)站錄像設備進(jìn)行本地視頻存儲及遠程錄像調閱；一路輸入至畫(huà)面合成設備進(jìn)行4/9畫(huà)面合成后進(jìn)行再分配。
各車(chē)站/停車(chē)場(chǎng)設置的數字硬盤(pán)錄像機，對所有視頻圖像進(jìn)行24小時(shí)不間斷錄像，所有存儲錄像資料可利用光盤(pán)進(jìn)行備份。同時(shí)，數字硬盤(pán)錄像機自動(dòng)循環(huán)覆蓋過(guò)時(shí)的錄像文件。
視頻控制器(服務(wù)器)是車(chē)站/停車(chē)場(chǎng)監控系統的核心設備，其主要包括判別車(chē)站、控制中心不同用戶(hù)訪(fǎng)問(wèn)視頻資源的控制、選擇權限、視頻網(wǎng)絡(luò )管理及時(shí)間同步等。同時(shí)，當電梯對講終端的呼叫鍵、各車(chē)站票務(wù)室告警開(kāi)關(guān)、走廊內各入口門(mén)禁裝置觸發(fā)開(kāi)關(guān)被按下時(shí)，它們將向視頻控制器送出一個(gè)持久的開(kāi)關(guān)量信號以進(jìn)行聯(lián)動(dòng)，該開(kāi)關(guān)量信號將驅動(dòng)車(chē)站客服中心控制鍵盤(pán)鳴叫，并在視頻監視器上顯示相應區域的圖像。
車(chē)站/停車(chē)場(chǎng)客服中心、消防設備室、警務(wù)室分別設置彩色監視器與專(zhuān)用控制鍵盤(pán)，值班人員可通過(guò)控制鍵盤(pán)切換本站任一路視頻圖像在彩色監視器上并對一體化攝像機進(jìn)行控制。通過(guò)將4/9畫(huà)面處理器合成后的圖像切換到監視器上，可達到同時(shí)察看車(chē)站所有視頻圖像的功能。同時(shí)，車(chē)站值班員也可按預先設定將一個(gè)組內的所有監控圖像在設定的時(shí)間間隔內按編制的順序在一個(gè)監視器上輪詢(xún)顯示。
系統可對各操作端的控制權限進(jìn)行靈活設置，可以按時(shí)間先后次序進(jìn)行設置，即當某路圖像正在被控制，后來(lái)的其它操作終端無(wú)法對該攝像機進(jìn)行控制，僅能被動(dòng)的觀(guān)看圖像資源畫(huà)面，只有在原控制終端停止控制時(shí)，它才能控制該視頻資源。
當車(chē)站視頻控制器同時(shí)接收到運營(yíng)值班操作臺和公安操作臺發(fā)出的操作指令后，按照運營(yíng)和公安優(yōu)先級別不同設置，進(jìn)行控制權限比較，公安操作員對公安優(yōu)先的攝像機有較高的權限級別，運營(yíng)操作員則對運營(yíng)優(yōu)先的攝像機有較高的權限級別。
通過(guò)設置于警務(wù)室的錄像回放終端可對本站所有前端視頻資源進(jìn)行回放。所有錄制的圖像可根據需要設置不同的權限供本地(車(chē)站/停車(chē)場(chǎng))及遠程(控制中心)實(shí)時(shí)調閱，在回放的同時(shí)不影響正常錄制?；胤艌D像疊加有視頻的時(shí)間、地點(diǎn)等信息，存儲的圖像能導入其它硬盤(pán)、光盤(pán)等外接存儲設備。
2.2 列車(chē)視頻監控系統集成
與車(chē)站視頻監控系統相比，列車(chē)視頻監控系統除了要具備對列車(chē)內部的視頻監控的基本功能外，其對車(chē)載設備硬件的設計與安裝、車(chē)載設備性能(如：抗震、防火、電磁兼容(emc)、耐沖擊、平均無(wú)故障工作時(shí)間等)、列車(chē)視頻監控系統的網(wǎng)絡(luò )構成都提出了更高的要求。
車(chē)載監控采用基于ip的數字視頻監控系統，由車(chē)載攝像機、視頻編碼器、工業(yè)以太網(wǎng)交換機、車(chē)載視頻服務(wù)器、車(chē)載網(wǎng)絡(luò )錄像機等設備組成。
列車(chē)每節車(chē)廂及司機室根據需要設置的固定式攝像機用于監視車(chē)廂內部和隧道內的圖像，編碼器通過(guò)同軸電纜與攝像機一一對應，并通過(guò)其百兆以太網(wǎng)口與車(chē)載交換機連接。為了增加可靠性，車(chē)載以太網(wǎng)交換機通過(guò)光纖連接形成環(huán)網(wǎng)。視頻編碼器采用小體積，低功耗及強抗震性的設備。
在列車(chē)車(chē)頭和車(chē)尾分別設置冗余熱備的車(chē)載視頻服務(wù)器及車(chē)載錄像機。車(chē)載視頻服務(wù)器完成車(chē)站視頻系統管理和維護功能，負責監控列車(chē)視頻設備的運行狀態(tài)及控制中心對車(chē)載圖像的調閱，當設備出現異常時(shí)向控制中心發(fā)送報警信息。車(chē)載網(wǎng)絡(luò )錄像機通過(guò)以太網(wǎng)端口與車(chē)載網(wǎng)絡(luò )連接，對本列車(chē)所有的模擬視頻經(jīng)視頻編碼后進(jìn)行錄像存儲。車(chē)載錄像機采用固態(tài)盤(pán)作為存儲介質(zhì)，具備極強的防震性能。
圖2列車(chē)視頻監控系統示意圖
列車(chē)視頻監控系統的組成如圖2所示。
2.3 控制中心視頻監控系統集成
控制中心也是軌道交通各專(zhuān)業(yè)的監控中心，管理著(zhù)整個(gè)系統的網(wǎng)絡(luò )、信息資源。
控制中心的視頻監控系統由視頻解碼器(組)、視頻分配器、(調度臺)視頻監視器、(調度臺)控制鍵盤(pán)、錄像回放工作站、視頻服務(wù)器(雙機熱備)、網(wǎng)管服務(wù)器、維護工作站、交換機(含車(chē)地無(wú)線(xiàn)系統接入點(diǎn))等設備組成，如圖3所示。
圖3控制中心視頻監控系統組成示意圖
控制中心的各調度臺利用控制鍵盤(pán)，可選擇任意車(chē)站單/多路圖像進(jìn)行監視，對任意圖像進(jìn)行切換并按權限實(shí)現對一體化攝像機的控制，也可以將各站的圖像任意地切換到調度大廳的大屏上。
與車(chē)站級操作員一樣，控制中心的各調度席可按預先設定將相當數量監控圖像在設定的時(shí)間間隔內按編制的順序進(jìn)行輪訓切換。其可以在一個(gè)監視器上輪訓顯示單車(chē)站或不同車(chē)站的部分攝像機圖像，也可根據需要將相關(guān)圖像通過(guò)4/9畫(huà)面合成顯示，并投影到大屏幕上。各調度席可以通過(guò)不同的操作終端任意選擇不同站點(diǎn)的圖像，也可以顯示同一站的同一路圖像，所有操作均相互獨立、互不干擾。
控制中心可對各操作端的控制權限進(jìn)行靈活設置，并通過(guò)設置于網(wǎng)管室
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