XX地鐵安防系統應用案例分析

 

 

 

　  XX地鐵K號線是一條南北客流主干線，線路全長48km，其中高架線約5km，地面線1km，地下線約42km。共設車站30座(其中高架車站1座，地下車站29座)，控制中心1座，車輛段1座，停車場1座，本文以該地鐵為例，談其監控解決方案。

 

　　系統架構

　　整個系統建設中，除了垂直電梯的模擬攝像機采用普通D1的編碼器接入外，其余點位從圖像的采集、傳送、存儲、顯示全部達到高清，要求符合HDTV標準的分辨率1920*1080以上全實時圖像畫質。

　　視頻監控系統分為控制中心和車站兩級組網，兩級均可對系統內的圖像進行監視和控制，監視功能相互獨立，互不影響，控制優先級如下。

　　· 第一級：中心防災值班員;

　　· 第二級：車站防災調度員;

　　· 第三級：中心行車調度員;

　　· 第四級：中心總調調度員;

　　· 第五級：中心電力調度值班員;

　　· 第六級：車站行車調度員;

　　· 第七級：中心客調調度員;

　　· 第八級：其他用戶。

　　運營視頻監控系統與公安視頻監控系統共用高清數字攝像機，專網高清視頻攝像機提供模擬視頻輸出口供公安系統調看。對于根據運營電視監視設置的攝像機，地鐵運營具有優先控制權。優先級可擴展，不同調度員優先級可在控制中心通過軟件調整，調整方式靈活快捷，所有云臺的優先級均可靈活設置。

　　系統設置控制中心調度員的行車監視、防災環控監視、電力設備監視、客調監視和總調監視;采用控制中心遠程監控和車站本地監控方式，組成一個完整的視頻監控兩級監視網絡。各車站視頻信號，由前端高清IPC采集處理后，送至車站的三層以太網交換機，通過三層組播的方式，控制中心交換機接收此信號后在相關調度員工作站進行視頻顯示及控制;另外提供8路圖像進行相應解碼處理后在大屏幕顯示，并在控制中心交換機預留相應數字接口至日后TCC系統平臺，CCTV監控系統通過標準協議體系和上級平臺TCC實現互聯互通互控(圖1)。

 

　　車站監視系統

　　車站監視系統由前端圖像攝取部分、車站視頻處理部分、圖像顯示控制部分及圖像上傳等幾個部分組成。主要設備包括：數字高清攝像機、彩色高清液晶監視器(綜合監控專業提供)、司機監視器，視頻編碼器(垂直電梯內攝像頭用)，車站視頻交換機、NVR視頻存儲組、車站視頻管理服務器、視頻控制終端、控制鍵盤、電源分路器(內置式)、控制切換軟件等設備組成。

　　· 車站控制室設置1臺視頻監控客戶端、1臺控制鍵盤，用于行車和防災監控;

　　· 在車站上、下行站臺各設置2臺20寸液晶監視器，完成列車司機對乘客上下車的監視功能;

　　· 車站監控網絡主要完成對本車站管轄范圍內的視頻信號的監控和錄像;

　　· 本站值班員通過視頻操作鍵盤或視頻監控終端、調取本車站相關攝像機圖像信息，并在彩色高清液晶監視器上顯示;系統通過視頻存儲系統對本站所有圖像進行錄制。

 

　　車輛段/停車場等變電所監視系統

　　車輛段/停車場監視系統設備包括：數字高清攝像機、網絡交換機、監控終端、視頻光端機等設備。車輛段、停車場監控網絡主要完成對車輛段、停車場混合變電所內變壓器室及110kV開關柜室的視頻信號的監控和錄像。

　　因車輛段/停車場的前端攝像機數量非常少，將其按普通車站進行建設，配置相應的視頻服務器、網絡存儲等就比較浪費資源。因此，車輛段/停車場的前端數字高清攝像機輸出的視頻信號，先通過光纖接入本地的視頻交換機，然后該交換機通過傳輸系統提供的點對點以太網通道分別上傳至就近車站，接入就近車站的視頻交換機，這些攝像機在系統邏輯結構上作為該車站的點位。但是在軟件平臺界面上，則顯示為與車站獨立平行的級別。

　　在車輛段、停車場供電值班室分別設置1臺監控終端，監控終端通過光端機接入本地視頻交換機，邏輯結構上則登錄至攝像機所接入的就近車站的視頻服務器，完成全線變電所相關設備的視頻實時調看、錄像調看等功能。車輛段、停車場通信設備室至供電值班室內之間的光纖資源由其他專業提供。

  

 

　　控制中心監視系統

　　控制中心監視系統設備包括：中心視頻管理服務器、錄像服務器、網管終端、NVR錄像存儲設備、回放終端、高清解碼器、以太網交換機、視頻監控終端等設備。

　　中心核心交換機通過傳輸接口接入視頻傳輸網絡，中心視頻管理服務器、錄像服務器、網管服務器、高清解碼器、各客戶終端等均接入中心核心交換機。高清解碼器解碼后的圖像連接至信號系統提供的高清顯示屏，提供的解碼分辨率為1920*1080。

　　控制中心監控網絡主要完成對本線路管轄范圍內的視頻信號的監控，并通過錄像服務器及回放終端回溯視頻信息�？刂浦行谋O控網絡接收各車站及車輛段、停車場發送的全部圖像信息，并選取其中8路圖像經視頻解碼器解碼后送入控制中心大屏，各調度員通過視頻監控終端對各車站上傳的圖像進行顯示和控制。

　　中心調度員能夠在遠程遙控車站任何一臺球形一體化攝像機云臺的轉動及其變焦鏡頭的焦距調節�？筛鶕�具體需要設置多個遙控優先等級，并可進行云臺變速控制。各調度員通過登陸的用戶名和密碼來區分優先級，車站的云臺被控制時能在軟件上顯示占用者名稱。

　　系統功能

　　車站監控

 

 

 

　　各車站值班員可以通過車站值班員工作站顯示任意圖像，并可遙控本站任意一臺球形一體化攝像機云臺的轉動以及對變焦鏡頭調節，系統可設置云臺的預置位，并可以把多個不同的預置位設置成巡航計劃，使得攝像機按照巡航計劃對多個不同角度進行監控。也可以把某個預置位設置為看守位，當某個攝像頭掉線重新上線或者告警聯動時，攝像頭自動恢復到看守位，對看守位攝像角度進行監控。當車站視頻管理服務器或當工作站出現故障時還可以各種程序進行循環顯示或手動選擇在高清彩色液晶監視器上顯示。

　　車站值班員工作站能顯示中心控制的球形一體化攝像機云臺的情況。對車站的云臺控制可滿足使用軟件和鍵盤兩種形式，優先級的數量應足夠多且其設置應靈活、可調，當云臺被占用時各操作員處(包括中心)可以做出顯示。

 

　　字符疊加功能

　　系統具有動態漢字、字符疊加功能，能實時顯示云臺占用者信息。

　　在車站、停車場本地監視系統和中心遠端監視系統的監視器所顯示的每一幅圖像上能顯示車站、場名、攝像點的區域編號等字符疊加內容可自由設置。

　　通過遠程網絡采用以太網方式在中心可以對各車站的字符進行遠程設置、修改。

　　字符疊加通過控制中心網管軟件完成，實現方式簡單快捷，在車站可以編輯修改字符，在控制中心也可以對任意車站的字符進行編輯、修改�？刂浦行牡淖址�疊加軟件上同時具備廣播發布功能，可以發送至少20個漢字(在監視器上清晰可讀，字體大小可根據計算機字庫調整，且不應遮擋有效監視圖像)至各車站某一攝像機或視頻輸入通道;此外，針對系統內的云臺攝像，還可以接受來自云臺控制單元發送的控制占用信息，直接將正在操作該云臺的操作員名稱疊加在視頻圖像上，直到另一個操作員更新了該信息。

　　為了在屏幕高亮,全黑時清晰的顯示字符，字符應有描邊處理。

 

　　圖像存儲功能

　　設置的NVR主動對前端IPC和編碼器的圖像進行實時錄制，并能接收統一時間校準的功能，以便對輸入的所有圖像錄制時間進行校準。

　　提供存儲容量、IO性能應能滿足本站全部視頻存儲15天(按24個小時/天，圖像分辨率為1920*1080，碼流不低于6M計)及支持10個客戶端同時訪問的能力。并提供電源冗余保護，支持RAID0、RAID1、RAID5的盤陣組合，可提供至少一塊磁盤損害不影響視頻的正常存儲及不丟失盤陣中的已存儲圖像的能力。

　　控制中心錄像網絡存儲設備應與全線采用N+1備份方式，即車站錄像存儲設備發生故障時，車站視頻圖像應通過網絡傳送到控制中心進行存儲，故障恢復后應能回傳。

　　支持在線對損壞磁盤的更換，支持通過增加硬盤數量、硬盤容量來擴展存儲空間的能力。應具備通過編程自動實現減幀操作的方式節約有限的磁盤空間、延長圖像存儲時間的功能�？梢罁�事先的報警處理配置，按需自動實現事件全程的存儲記錄，以及提供事件預存儲，支持DVD-R/W圖像刻錄和網絡轉存。

　　視頻存儲可以通過服務器對每一路的存儲視頻按照不同要求(編碼技術、清晰度、碼流大小、幀率等)進行單獨配置。

　　存儲的圖像可在控制中心進行網絡回放、刻錄，能按錄像的時間、日期范圍、站名和攝像機位置進行分類圖像檢索，回放速度可調(以一幀/秒～三十幀/秒可調速度回放，清楚地觀看圖像變化的每一個細節)。

　　存儲NVR具有基于SNMP(網絡管理協議)的事件通知功能。

 

 

　　中心調度監控終端功能

    控制中心的總調、行車、電力、防災、客調調度員可以通過中心值班員視頻監控終端顯示任意車站內任意圖像，并在高清彩色液晶監視器上顯示。中心調度員可遙控任意車站任意一臺球形一體化攝像機的云臺轉動以及對變焦鏡頭調節，并可根據具體需要設置多個遙控優先等級，可進行云臺變速控制。

　　所有云臺攝像機的預置位應以圖形方式設置，并可編寫和修改。

　　總調、行車、電力、防災、客調調度員可通過接入中心值班員視頻監控終端，以各種程序進行循環顯示或手動選擇預置位，觀看任意車站的任意圖像或同時觀看同一幅圖像。

　　中心調度員可根據具體需要設置多個可延時駐留30秒(駐留時間應可調整)的遙控優先等級�？刂浦行牡姆罏摹⑿熊囌{度員還應能將各站的圖像任意地切換到調度大廳顯示大屏上。

 

　　網絡三層組播功能

　　根據XX地鐵上層綜合通信網規劃要求，視頻監控圖像信息將基于IP網絡三層組播進行互聯互通，因此，本工程應在各車站、車輛段、停車場和控制中心配置支持如IGMP，PIM等三層組播路由協議的網絡交換機。

 

　　聯動功能

　　系統可根據其它系統輸出的觸發信號(數據或開關量)，切換特定的圖像，觸發信號的輸入接口和設置特定的圖像數量不得低于8個/站。由FAS專業向綜合監控系統提供報警信息，綜合監控系統聯動車站視頻設備把發生災情區域攝像機的圖像自動切換到車站控制室的綜合監控系統監視器上。

 

　　視頻監視系統的網管功能

　　視頻監視系統的網管主要負責對視頻監控系統中包含的所有視頻及數據設備(含編解碼、以太網交換機及存儲等設備)的運行情況進行綜合的監視與管理，應能對系統數據及所有網元設備配置作及時的修改。

 

　　故障管理

　　· 能識別系統故障,并能對視頻監控系統設備故障進行定位及迅速查詢故障;

　　· 能報告所有告警信號及其記錄的細節;

　　· 具有告警過濾和遮蔽功能;

　　· 提供聲光告警顯示功能。

 

　　系統管理

　　設備管理系統應能利用軟件菜單對系統設備進行報警參數、報警門限數值的配置和修改，每個前端視頻設備的故障報警、設備輸出參數應在該操作平臺上通過點擊屏幕即可看到。所有視頻切換及系統各控制功能均應在該操作平臺上點擊屏幕或屏幕上的預置位即可實現。其模擬實際線路和站內攝像機位置的圖像標識及分層點擊站內攝像機的操作方式均可使操作和控制過程簡化。

 

　　網絡監控錄像存儲設備系統管理

　　控制中心配備網絡監控錄像管理軟件，可以對分布式部署在各車站的存儲設備的存儲資源進行全局統一的存儲設備及空間管理，實現存儲資源的虛擬化管理，可實現分布式部署，同時集中管理，可以提供給網管系統錄像存儲設備的各種故障報警信息等;錄像存儲設備的狀態同時也可以被中心網管系統靈活控制，可實現錄像存儲設備的死機時SNMP TRAP網絡信息告警、指示燈告警、郵件告警、聲音告警、短信告警等�？刂浦行囊曨l和管理平臺軟、硬件出現任何故障均不能影響車站視頻監控設備的正常運行及管理。支持計劃錄像、告警聯動錄像、秒級檢索功能。

 

　　系統擴展功能

　　系統應具有擴展功能，擴展時要求不影響既有設備的使用，增加較少的硬件設備，軟件基本無需擴容或改造，各站點的視頻監控系統在增加視頻分析軟件后，可完成可疑物品遺失報警、穿越禁區報警、逆向通行報警、統計人流等視頻分析功能，以便滿足延伸的要求。

 

　　結語

　　該地鐵安防系統解決方案是一個全高清(1080P)的方案，該方案采用了組播功能，即前端攝像機可實時發送出兩個碼流，一個是單播碼流，一個是組播碼流。組播碼流通過交換機的組播功能，提供給客戶端實時預覽使用，單播流主要用作存儲。采用組播方式預覽時，可以提高實時預覽的速度，對于圖像顯示即時性有所保證;單播方式用于存儲，可以提高存儲的可靠性。這也是高清應用的一種新的