隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，城市的交通壓力日益增加，地鐵由于其運(yùn)量大、速度快、安全性高、不發(fā)生堵塞等優(yōu)點(diǎn)成為各大中城市緩和與改善城市交通緊張的優(yōu)先選擇。因此，近幾年來(lái)地鐵在一些大中城市得到迅速發(fā)展，城市地鐵的安全問(wèn)題也越來(lái)越突出，建立一個(gè)高效的安全體系進(jìn)行事前預(yù)防和事后查證已迫在眉睫。

　　據(jù)了解，傳統(tǒng)的地鐵視頻監(jiān)控系統(tǒng)采用標(biāo)清技術(shù)，模擬攝像機(jī)的像素一般只能達(dá)到30~40萬(wàn)像素，經(jīng)常出現(xiàn)“記錄了現(xiàn)場(chǎng)的圖像，卻無(wú)法看到需要的細(xì)節(jié)”的無(wú)奈情況。隨著安防監(jiān)控高清技術(shù)的迅猛發(fā)展，畫(huà)面清晰度大幅提高，能夠提高更多的細(xì)節(jié)需求，越來(lái)越受到地鐵營(yíng)運(yùn)業(yè)主和地鐵公安用戶及專(zhuān)業(yè)設(shè)計(jì)院專(zhuān)家的認(rèn)可，近期的新建地鐵線路也在不同程度上嘗試著全部或部分采用高清監(jiān)控技術(shù)來(lái)建設(shè)地鐵視頻監(jiān)控系統(tǒng)。

　　高清視頻監(jiān)控系統(tǒng)提高了安全防范的效能，但是給很多地鐵業(yè)主、設(shè)計(jì)院專(zhuān)家與監(jiān)控工程商帶來(lái)一些困惑，如：規(guī)劃建設(shè)監(jiān)控高清監(jiān)控要考慮哪些問(wèn)題以滿足地鐵業(yè)務(wù)需求、投資成本如何得到有效控制、線路運(yùn)營(yíng)監(jiān)控與地鐵公安監(jiān)控之間的系統(tǒng)復(fù)用如何界定、線路拆分運(yùn)營(yíng)與跨線運(yùn)營(yíng)如何平滑過(guò)渡。本文將基于筆者近年來(lái)參與的地鐵視頻監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)這些問(wèn)題進(jìn)行一些探討。

　　地鐵視頻監(jiān)控業(yè)務(wù)特點(diǎn)

　　根據(jù)業(yè)務(wù)需求，地鐵視頻監(jiān)控系統(tǒng)有如下特點(diǎn)：系統(tǒng)延時(shí)小實(shí)時(shí)性強(qiáng)，系統(tǒng)可靠性高，圖像清晰，視頻流暢，運(yùn)動(dòng)圖像表現(xiàn)好(對(duì)于高速變化的圖像，其畫(huà)面質(zhì)量也必需清晰)，最大編碼幀率必需達(dá)到25fps，圖像壓縮比高，存儲(chǔ)可靠性高等。

　　地鐵視頻監(jiān)控系統(tǒng)高清方案的選擇

　　下面首先分析一下高清時(shí)代的視頻監(jiān)控三大解決方案，再來(lái)探討如何合理規(guī)劃建設(shè)地鐵的高清監(jiān)控系統(tǒng)。

　　1、第一類(lèi)解決方案就是最為熟悉的IP監(jiān)控 (IP高清監(jiān)控系統(tǒng))——以國(guó)際HDTV 標(biāo)準(zhǔn) 支持720P、 1080i、1080P分辨率畫(huà)幅16∶9; 采用H.264 幀間壓縮方式，實(shí)時(shí)全幀率。

　　2、第二類(lèi)解決方案就是以廣播行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)演進(jìn)而來(lái)的HDTV非壓縮監(jiān)控系統(tǒng)，主要是使用HD-SDI(1.485G bit/s)高清視頻信號(hào)作為高清攝像機(jī)、高清光端機(jī)、高清矩陣、高清顯示設(shè)備互連的標(biāo)準(zhǔn)(圖1)。

　　3、第三類(lèi)解決方案是以智能視覺(jué)高清攝像機(jī)為核心的系統(tǒng)。高清視覺(jué)攝像機(jī)主要以高清晰抓拍為主要任務(wù)。攝像機(jī)傳感器選用高像素CCD(像素主要參考指標(biāo)有200萬(wàn)、500萬(wàn)、800萬(wàn)、1000萬(wàn)等)。這類(lèi)攝像機(jī)以幀內(nèi)壓縮為主(選用MJPEG或JPEG2000圖像編碼方案)，可做無(wú)延時(shí)高質(zhì)量的高清編碼或無(wú)延時(shí)的高壓縮比圖像編碼。其缺點(diǎn)主要有圖像比例很少支持寬幅16∶9，幀率在3~15 fps視頻流暢性差，攝像機(jī)接口標(biāo)準(zhǔn)以工業(yè)智能視覺(jué)為基礎(chǔ)發(fā)展而來(lái)有局限性，不宜用于大規(guī)模視頻監(jiān)控組網(wǎng)建設(shè)，支持廠家較少，攝像機(jī)昂貴。

　　以上可以看出，高清監(jiān)控絕不僅僅只是高清攝像機(jī)，而是一整套的系統(tǒng)解決方案。規(guī)劃建設(shè)地鐵高清監(jiān)控系統(tǒng)需要根據(jù)地鐵建設(shè)特點(diǎn)和業(yè)務(wù)需求進(jìn)行解決方案的選擇。

　　· 首先要考慮地鐵行業(yè)特點(diǎn)，明確對(duì)監(jiān)控業(yè)務(wù)品質(zhì)的要求;

　　· 明確系統(tǒng)建設(shè)規(guī)模，是否支持持續(xù)擴(kuò)容建設(shè)，是否需要控制綜合建設(shè)成本;

　　· 在大規(guī)模部署情況下業(yè)務(wù)系統(tǒng)的可靠性是否不下降。

　　隨著地鐵線路的延長(zhǎng)和多條線路的交匯，地鐵監(jiān)控有持續(xù)擴(kuò)容的需求，因此對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)的技術(shù)開(kāi)放性有要求，同時(shí)甲方對(duì)系統(tǒng)建設(shè)成本會(huì)有嚴(yán)格的控制。地鐵監(jiān)控應(yīng)用對(duì)圖像質(zhì)量、圖像延時(shí)、系統(tǒng)的可靠性都有很高的要求。無(wú)論系統(tǒng)規(guī)模多大，需要做到任意圖像編解碼延時(shí)必須做到300ms以內(nèi) 。車(chē)站、監(jiān)控中心上墻任意圖像調(diào)度與PC終端任意圖像調(diào)度時(shí)間要小于500ms。IP高清監(jiān)控系統(tǒng)使用H.264Main Profile 以上級(jí)別圖像編碼技術(shù)，實(shí)況、錄像圖像質(zhì)量好，低延時(shí)，投資最低，擴(kuò)容簡(jiǎn)單成本低，通用性較好，是高清地鐵運(yùn)營(yíng)方案的理想選擇。[nextpage]

　　目前地鐵視頻監(jiān)控系統(tǒng)有兩種主流IP數(shù)字監(jiān)控解決方案：IP流媒體監(jiān)控聯(lián)網(wǎng)方案和IP全交換數(shù)字監(jiān)控方案，因篇幅原因，這里就不做展開(kāi)分析。

　　網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)設(shè)計(jì)

　　傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)不能滿足監(jiān)控業(yè)務(wù)的需要，IP高清監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)需要專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)，網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)原則應(yīng)考慮全光專(zhuān)網(wǎng)設(shè)計(jì)，二層架構(gòu)，可利用組播協(xié)議將交換機(jī)背板的數(shù)據(jù)復(fù)制能力利用起來(lái)，完成高清監(jiān)控大數(shù)據(jù)量的快速?gòu)?fù)制。

　　圖像存儲(chǔ)設(shè)計(jì)

　　隨著監(jiān)控技術(shù)的快速發(fā)展，早期的硬盤(pán)錄像機(jī)(DVR)由于其存儲(chǔ)空間，網(wǎng)絡(luò)并發(fā)訪問(wèn)量，無(wú)RAID冗余保護(hù)和無(wú)法備份等技術(shù)限制，已從地鐵監(jiān)控存儲(chǔ)設(shè)備選型中淡出。現(xiàn)在地鐵線路普遍使用了IPSAN存儲(chǔ)技術(shù)。對(duì)于地鐵視頻監(jiān)控系統(tǒng)，平均每個(gè)車(chē)站前端攝像頭一般在60路左右，大的換乘站超過(guò)100路，錄像存儲(chǔ)時(shí)間一般要求15天，高清1080P的存儲(chǔ)碼流一般最低要求6M，一般車(chē)站的有效存儲(chǔ)量近70TB，大的換乘站的有效存儲(chǔ)量超過(guò)100TB，加上RAID冗余盤(pán)和熱備盤(pán)，實(shí)際需要的存儲(chǔ)量更大。海量的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)對(duì)IPSAN存儲(chǔ)設(shè)備的性能和空間提出了很高要求，如果是超大型的換乘站可考慮更高端的設(shè)備。

　　為了進(jìn)一步提高地鐵視頻監(jiān)控存儲(chǔ)的可靠性，防止IPSAN存儲(chǔ)設(shè)備出現(xiàn)故障可能帶來(lái)的巨大風(fēng)險(xiǎn)，可以采用IPSAN的N+M備份技術(shù)在系統(tǒng)級(jí)提高存儲(chǔ)可靠性。在OCC配置一臺(tái)冗余IPSAN設(shè)備對(duì)整條線路進(jìn)行數(shù)據(jù)備份，監(jiān)控圖像在存儲(chǔ)過(guò)程中，當(dāng)出現(xiàn)存儲(chǔ)卷?yè)p壞、存儲(chǔ)設(shè)備損壞的情況時(shí)，可由備份的存儲(chǔ)設(shè)備直接接管，進(jìn)行備份存儲(chǔ)。無(wú)論視頻數(shù)據(jù)在原有存儲(chǔ)設(shè)備還是備份存儲(chǔ)設(shè)備，均可以實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一管理和調(diào)度。

　　運(yùn)營(yíng)監(jiān)控和公安監(jiān)控的共享建設(shè)

　　在D1標(biāo)清時(shí)代，運(yùn)營(yíng)監(jiān)控和公安監(jiān)控分別是一套完整的系統(tǒng)，兩套系統(tǒng)通過(guò)視頻分配器共享前端攝像機(jī)，但是有各自的編解碼器、存儲(chǔ)和管理服務(wù)器，兩者可謂井水不犯河水。如果高清時(shí)代仍然采用這種模式，勢(shì)必造成投資的激增。從目前已經(jīng)招標(biāo)的地鐵城市建設(shè)模式上來(lái)看，普遍一致的思路是使原來(lái)涇渭分明的運(yùn)營(yíng)監(jiān)控和公安監(jiān)控盡量共享設(shè)備，如前端IPC，或高清HD-SDI攝像機(jī)、或存儲(chǔ)，尤其考慮到共享存儲(chǔ)IPSAN，以盡量減少成本。存儲(chǔ)IPSAN的共享，將不可避免地給監(jiān)控平臺(tái)架構(gòu)帶來(lái)挑戰(zhàn)：車(chē)站IPSAN歸屬車(chē)站監(jiān)控平臺(tái)管理，而它還必須被兩套互不相關(guān)的上級(jí)平臺(tái)(運(yùn)營(yíng)中心OCC平臺(tái)和軌道公安分局平臺(tái))，同時(shí)調(diào)閱、查詢。

　　目前許多地鐵采用的監(jiān)控方案都會(huì)在OCC配置一臺(tái)全局管理服務(wù)器，該服務(wù)器完成所有用戶權(quán)限，設(shè)備資源配置管理，這臺(tái)服務(wù)器是唯一的，然后由它下發(fā)給各個(gè)車(chē)站監(jiān)控平臺(tái)。此方案不符合運(yùn)營(yíng)監(jiān)控和公安監(jiān)控分別管理的業(yè)務(wù)需求，全局管理服務(wù)器是整個(gè)系統(tǒng)的全局故障點(diǎn)，造成系統(tǒng)可靠性降低(圖2)。解決之道是構(gòu)建多級(jí)多域體系架構(gòu)，在車(chē)站、OCC和軌道分局/TCC建設(shè)三級(jí)平臺(tái)，各平臺(tái)負(fù)責(zé)所管轄域的用戶權(quán)限，設(shè)備資源配置管理;各平臺(tái)根據(jù)其角色完成不同的業(yè)務(wù)需求;平臺(tái)間通過(guò)信息交互，實(shí)現(xiàn)攝像機(jī)、編解碼器以及IPSAN等設(shè)備的共享，達(dá)到節(jié)省投資目的。

　　視頻監(jiān)控建設(shè)的其它問(wèn)題

　　為了更好的緩解城市交通的壓力，各城市地鐵的發(fā)展逐漸成網(wǎng)狀，一個(gè)城市不僅僅是1條、2條線路的建設(shè)、規(guī)劃，地鐵視頻監(jiān)控建設(shè)如果僅僅考慮一條線路內(nèi)的情況，那么帶來(lái)的將是視頻監(jiān)控的孤島。多條地鐵線路的換乘站的對(duì)各線的圖像調(diào)閱的問(wèn)題、緊急情況下的應(yīng)急指揮協(xié)作、跨線運(yùn)營(yíng)、拆線運(yùn)營(yíng)等，越來(lái)越多的需求期望有一個(gè)能通過(guò)平臺(tái)間的信息共享，解決地理上和邏輯上業(yè)務(wù)劃分的問(wèn)題，使整個(gè)城市地鐵視頻監(jiān)控系統(tǒng)成為一個(gè)信息共享，業(yè)務(wù)邏輯劃分清晰的聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控大系統(tǒng)，這樣才能給用戶帶來(lái)真正的價(jià)值，在關(guān)鍵時(shí)刻發(fā)揮其更加重要的作用。