轨道交通视频监控系统的建设思考与探讨 - 安防知识网

地铁从不可实现的设想，到今天世界上最高效的交通工具之一，地铁信号系统从模拟信号系统到数字化信号系统，地铁中的视频监控系统从模拟转向数字，最终走向IP化智能监控，这些都是技术不断向前发展的结果。

【安防知识网】地铁从不可实现的设想，到今天世界上最高效的交通工具之一，地铁信号系统从模拟信号系统到数字化信号系统，地铁中的视频监控系统从模拟转向数字，最终走向IP化智能监控，这些都是技术不断向前发展的结果。

　　有三个时间，它们是轨道交通发展的里程碑，值得铭记在心。第一个是1843年，查尔斯·皮尔逊律师向英国议会提出建设“大都市铁道”的建议;第二个是1863年，世界第一条地铁在伦敦开通;第三个是1969年，中国第一条地铁在北京开通，由此北京开始了“地铁上城市”的发展。回顾历史，地铁从不可实现的设想到今天世界最高效的交通工具之一，147年来地铁发展史无时无刻不伴随着科学技术的推陈出新。正如地铁列车由蒸汽机车发展到电力机车;又如地铁信号系统从模拟信号系统到数字化信号系统;地铁中的视频监控系统也从模拟转向数字最终走向IP智能监控。

　　随着网络技术尤其IP技术的发展，原本封闭的监控系统逐渐转向开放和标准，和IP网络的融和使得监控系统的建设部署和扩展变得越来越简单;不仅仅是视频监控，传统的报警监控、门禁监控、SCADA监控都正在向IP化转变。

　　数字技术的引入改变了传统模拟监控系统的产品形态，许多模拟监控系统的产品组件开始逐渐被新的产品形态取代，如模拟监控的传输系统慢慢被标准的IP网络取代，模拟矩阵被已IP软交换技术为核心的数字矩阵取代，模拟的录像系统开始被基于数字媒介(磁盘、缓存、光盘)的数字存储系统取代，电子云台/网络摄像机开始取代传统机械云台摄像机等。

　　下面将从监控系统的演变过程出发，来详细分析轨道交通视频监控系统的技术发展。

　　模拟监控系统

　　矩阵设备是模拟监控系统的核心，图像信号通过光端机传送到视频矩阵设备。这种模拟传输过程中，视频信号对传输距离和转换环节的增加十分敏感，当传输距离大于1Km时，信号易产生衰耗、畸变、群延时，易受干扰和噪声积累而使接收端图像质量下降。但是，轨道交通闭路电视监控系统中车站数量多、图像传输距离长，且必须将车站图像信号不失真地传输至控制中心。模拟视频信号的传输工具主要是同轴电缆，而同轴电缆传输模拟视频信号的距离不大于1Km，双绞线的距离更短，这就决定了模拟监控只适合于单个大楼、小的居民区以及其它小范围的场所;由此模拟监控系统难以满足轨道交通长距离传输的要求。

点击查看大图

[nextpage]　　数字监控系统

　　数字监控系统是模拟监控系统的下一代产品，它以硬盘录像机为核心的监控系统，硬盘录像机(Digital　Video　Recorder，DVR)，即数字视频录像机，相对于传统的模拟视频录像机，采用硬盘录像，故常常被称为硬盘录像机，也被称为DVR。硬盘录像机采用的是数字记录技术，将数字化视频图像记录与多画面图像显示功能和监视报警功能结合在一起，已逐步取代传统模拟视频矩阵和模拟音频视频存储器，与模拟监控相比具有视频的数字化显示，视频数字化存储和监视报警功能。DVR具备简单IP网络通讯功能，可处理的网络访问有限，因此，数字监控系统非常适合本地监控存储为主，仅有少数网络浏览需求的监控环境。

　　现阶段监控方案基本上是以模拟+数字结合方案为主，但是由于存在两种不同的技术，导致管理难度增加，双方自身的局限性没有改变，所以逐渐被边缘化。

点击查看大图

[nextpage]　　IP智能监控系统

　　IP智能监控系统采用编码器将模拟视频信号转换成数字视频信号，根据图像质量和带宽要求不同，由编码器将模拟图像转化成多种编解码方式，例如：MPEG-2、MPEG-4、H.264、MJPEG等。传输到OCC控制中心的数字信号可直接显示在视频数字客户端，也可以通过解码器显示在模拟视频终端上。调度员的访问权限可以由视频管理服务器统一管理。现有的IP智能监控用户管理系统可对用户进行25级甚至更多级别的细分用户权限，从而避免监控录像非法窃取和破坏系统行为。由此，IP智能监控系统在继承了数字监控系统诸多功能外，它解决了不易扩展、弱IP通信和存储无冗余等诸多监控领域的棘手问题。例如：IP智能监控无性能瓶颈。首先一个理想的监控系统在局部区域内是多设备分工协作，避免单个设备完成所有功能所存在瓶颈效应。IP智能监控中的模拟视频信号数字化编码由编码器单独完成，视频数据的存储由单独的存储服务器完成。对于视频访问用户IP智能监控系统可以由单独的视频管理服务完成。由此实现多个设备协同工作，提高系统性能防止像DVR一样单个设备的系统瓶颈。其次，IP智能监控对于可访问的网络用户数目没有限制，只要网络可达，用户有访问权限就可以访问IP智能监控系统，让视频共享综合利用变得简单灵活。再次，IP智能监控解决了存储的无分布性，无冗余的缺点。IP智能监控可以具备专有设备进行专业的存储管理，IP监控解决方案采用专业的IP SAN存储系统，不同于传统监控采用的硬盘储存。IP SAN存储系统在分布式部署、集中管理、可扩展性、数据共享等方面拥有独特的优势，使之尤其适合于大型监控应用。视频信息存储可采用数据块写入方式操作，而非传统的文件式存储，既减少了系统资源开销，也提高了稳定性。最后，IP智能监控提供多种数据存储保护措施。如可实现Active-Passive模式的故障保护，主用切换到备用时，切换过程对EC、IP SAN等其它监控设备透明。支持存储资源的整机冗余保护，当系统中的一台存储设备发生故障时，可以手动把数据切换到备用存储设备上等。再后，IP智能监控具备灵活高效的管理机制。提供多种自动化的存储管理机制，如可为每个前端编码器EC制定存储计划，使之可以根据策略实现自动存储;可制定存储备份计划，实现数据自动备份等。

点击查看大图

[nextpage]　　IP监控将一统江湖

　　随着中国轨道交通建设的跨越性发展，许多城市都已经拥有不止一条地铁线路，多条线路的监控平台联网监控成为发展的必然需求。在视频监控上，当出现紧急情况时，如何全局调阅图像，对出现的情况进行联合分析判断就成为了关键。IP监控在规划之初就考虑到统一图像存储的管理需求，可以灵活调看各线的历史图像。另外，IP监控系统可以很容易的实现功能扩展，通过采用开放的架构，支持将来智能业务的扩展，例如事件报警、人数统计、人脸识别等应用。这样可以进一步加强地铁安全防范，提供地铁公共交通安全，同时在出现一定情况下可以进行控制人流，及时判断、搜查可疑分子。

　　由此可见，视频监控IP化是轨道交通行业应用发展必然，实际上，成都、杭州、苏州等城市新建的地铁视频监控系统，也都采用了IP监控解决方案。例如在杭州地铁1号线、苏州地铁1号线等的CCTV项目中，都抛弃了传统的模拟矩阵，采用了iVS IP视频监控解决方案。该IP视频监控系统支持精确到秒级的高效检索，当出现紧急情况时，车站/控制中心都能够即时回放1分钟之前的事故现场图像。采用了视频流和控制流相分离的NGN架构，视频流直接由前端编码器发起iSCSI流写入到后端的IP SAN磁盘阵列，解决了传统流媒体服务器的“哑铃瓶颈”。

点击查看大图

　　在IP智能监控中不能不谈到智能监控的功效。2005年7月8日，伦敦发生震地铁爆炸案，是即“9·11”之后让世界再次震惊。经历惨痛的教训之后，IP智能监控已被应用到纽约地铁和海底隧道、伦敦地铁、马德里火车站和芝加哥交通枢纽。IP智能监控系统具备统计乘客人数、定位长期逗留在车站人员为可疑人员，智能分析人员从车站进入轨道等异常行为，并与告警联动及时通知管理者制止恶性事件发生等。监控系统IP化和智能化绝不是技术自行提高，它是轨道交通行业安全运营的必要实现。

　　智能监控也引起了许多专家一个新的探索，是在编码器前端内置智能分析还是在后端服务器集中统一分析。编码器前端内置智能分析相对后端来讲性能高，但是价格高、不灵活，对于新兴的智能分析业务推广使用十分不利。但是在监控中心统一部署又考虑到经过传输会降低智能分析的效果。经过几年的应用探索，发现一种在轨道交通行业最佳的智能监控应用模式：分布式部署基于后台处理智能分析的服务器，即编码器无需内置智能分析，降低成本，在车站部署智能分析服务器却又不会受到传输的影响。

　　虽然数字监控方兴未艾，IP化监控已经踏起代替数字监控的脚步，在雅典奥运会、伦敦地铁、都灵冬奥会等IP智能监控项目中得到了大规模应用，监控技术的日新月异让轨道交通对监控的需求得以满足，IP智能监控系统将为轨道交通事业保驾护航。