隨著我國經(jīng)濟高速發(fā)展，城市的交通壓力日益增加，地鐵由于其運量大、速度快、安全性高、不發(fā)生堵塞等優(yōu)點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，近幾年來地鐵在一些大中城市得到迅速發(fā)展，城市地鐵的安全問題也越來越突出，建立一個高效的安全體系進行事前預(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)，模擬攝像機的像素一般只能達到30~40萬像素，經(jīng)常出現(xiàn)“記錄了現(xiàn)場的圖像，卻無法看到需要的細節(jié)”的無奈情況。隨著安防監(jiān)控高清技術(shù)的迅猛發(fā)展，畫面清晰度大幅提高，能夠提高更多的細節(jié)需求，越來越受到地鐵營運業(yè)主和地鐵公安用戶及專業(yè)設(shè)計院專家的認可，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)計院專家與監(jiān)控工程商帶來一些困惑，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、線路運營監(jiān)控與地鐵公安監(jiān)控之間的系統(tǒng)復(fù)用如何界定、線路拆分運營與跨線運營如何平滑過渡。本文將基于筆者近年來參與的地鐵視頻監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)經(jīng)驗，對這些問題進行一些探討。

　　地鐵視頻監(jiān)控業(yè)務(wù)特點

　　根據(jù)業(yè)務(wù)需求，地鐵視頻監(jiān)控系統(tǒng)有如下特點：系統(tǒng)延時小實時性強，系統(tǒng)可靠性高，圖像清晰，視頻流暢，運動圖像表現(xiàn)好(對于高速變化的圖像，其畫面質(zhì)量也必需清晰)，最大編碼幀率必需達到25fps，圖像壓縮比高，存儲可靠性高等。

　　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代的視頻監(jiān)控三大解決方案，再來探討如何合理規(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))——以國際HDTV 標(biāo)準(zhǔn) 支持720P、 1080i、1080P分辨率畫幅16∶9; 采用H.264 幀間壓縮方式，實時全幀率。

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

　　3、第三類解決方案是以智能視覺高清攝像機為核心的系統(tǒng)。高清視覺攝像機主要以高清晰抓拍為主要任務(wù)。攝像機傳感器選用高像素CCD(像素主要參考指標(biāo)有200萬、500萬、800萬、1000萬等)。這類攝像機以幀內(nèi)壓縮為主(選用MJPEG或JPEG2000圖像編碼方案)，可做無延時高質(zhì)量的高清編碼或無延時的高壓縮比圖像編碼。其缺點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，攝像機接口標(biāo)準(zhǔn)以工業(yè)智能視覺為基礎(chǔ)發(fā)展而來有局限性，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，攝像機昂貴。

　　以上可以看出，高清監(jiān)控絕不僅僅只是高清攝像機，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)特點和業(yè)務(wù)需求進行解決方案的選擇。

　　· 首先要考慮地鐵行業(yè)特點，明確對監(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和多條線路的交匯，地鐵監(jiān)控有持續(xù)擴容的需求，因此對監(jiān)控系統(tǒng)的技術(shù)開放性有要求，同時甲方對系統(tǒng)建設(shè)成本會有嚴格的控制。地鐵監(jiān)控應(yīng)用對圖像質(zhì)量、圖像延時、系統(tǒng)的可靠性都有很高的要求。無論系統(tǒng)規(guī)模多大，需要做到任意圖像編解碼延時必須做到300ms以內(nèi) 。車站、監(jiān)控中心上墻任意圖像調(diào)度與PC終端任意圖像調(diào)度時間要小于500ms。IP高清監(jiān)控系統(tǒng)使用H.264Main Profile 以上級別圖像編碼技術(shù)，實況、錄像圖像質(zhì)量好，低延時，投資最低，擴容簡單成本低，通用性較好，是高清地鐵運營方案的理想選擇。[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，這里就不做展開分析。

　　網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)設(shè)計

　　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)需要專門設(shè)計，網(wǎng)絡(luò)設(shè)計原則應(yīng)考慮全光專網(wǎng)設(shè)計，二層架構(gòu)，可利用組播協(xié)議將交換機背板的數(shù)據(jù)復(fù)制能力利用起來，完成高清監(jiān)控大數(shù)據(jù)量的快速復(fù)制。

　　圖像存儲設(shè)計

　　隨著監(jiān)控技術(shù)的快速發(fā)展，早期的硬盤錄像機(DVR)由于其存儲空間，網(wǎng)絡(luò)并發(fā)訪問量，無RAID冗余保護和無法備份等技術(shù)限制，已從地鐵監(jiān)控存儲設(shè)備選型中淡出?，F(xiàn)在地鐵線路普遍使用了IPSAN存儲技術(shù)。對于地鐵視頻監(jiān)控系統(tǒng)，平均每個車站前端攝像頭一般在60路左右，大的換乘站超過100路，錄像存儲時間一般要求15天，高清1080P的存儲碼流一般最低要求6M，一般車站的有效存儲量近70TB，大的換乘站的有效存儲量超過100TB，加上RAID冗余盤和熱備盤，實際需要的存儲量更大。海量的數(shù)據(jù)存儲對IPSAN存儲設(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。

　　為了進一步提高地鐵視頻監(jiān)控存儲的可靠性，防止IPSAN存儲設(shè)備出現(xiàn)故障可能帶來的巨大風(fēng)險，可以采用IPSAN的N+M備份技術(shù)在系統(tǒng)級提高存儲可靠性。在OCC配置一臺冗余IPSAN設(shè)備對整條線路進行數(shù)據(jù)備份，監(jiān)控圖像在存儲過程中，當(dāng)出現(xiàn)存儲卷損壞、存儲設(shè)備損壞的情況時，可由備份的存儲設(shè)備直接接管，進行備份存儲。無論視頻數(shù)據(jù)在原有存儲設(shè)備還是備份存儲設(shè)備，均可以實現(xiàn)統(tǒng)一管理和調(diào)度。

　　運營監(jiān)控和公安監(jiān)控的共享建設(shè)

　　在D1標(biāo)清時代，運營監(jiān)控和公安監(jiān)控分別是一套完整的系統(tǒng)，兩套系統(tǒng)通過視頻分配器共享前端攝像機，但是有各自的編解碼器、存儲和管理服務(wù)器，兩者可謂井水不犯河水。如果高清時代仍然采用這種模式，勢必造成投資的激增。從目前已經(jīng)招標(biāo)的地鐵城市建設(shè)模式上來看，普遍一致的思路是使原來涇渭分明的運營監(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、或存儲，尤其考慮到共享存儲IPSAN，以盡量減少成本。存儲IPSAN的共享，將不可避免地給監(jiān)控平臺架構(gòu)帶來挑戰(zhàn)：車站IPSAN歸屬車站監(jiān)控平臺管理，而它還必須被兩套互不相關(guān)的上級平臺(運營中心OCC平臺和軌道公安分局平臺)，同時調(diào)閱、查詢。

　　目前許多地鐵采用的監(jiān)控方案都會在OCC配置一臺全局管理服務(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，這臺服務(wù)器是唯一的，然后由它下發(fā)給各個車站監(jiān)控平臺。此方案不符合運營監(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)器是整個系統(tǒng)的全局故障點，造成系統(tǒng)可靠性降低(圖2)。解決之道是構(gòu)建多級多域體系架構(gòu)，在車站、OCC和軌道分局/TCC建設(shè)三級平臺，各平臺負責(zé)所管轄域的用戶權(quán)限，設(shè)備資源配置管理;各平臺根據(jù)其角色完成不同的業(yè)務(wù)需求;平臺間通過信息交互，實現(xiàn)攝像機、編解碼器以及IPSAN等設(shè)備的共享，達到節(jié)省投資目的。

　　視頻監(jiān)控建設(shè)的其它問題

　　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，那么帶來的將是視頻監(jiān)控的孤島。多條地鐵線路的換乘站的對各線的圖像調(diào)閱的問題、緊急情況下的應(yīng)急指揮協(xié)作、跨線運營、拆線運營等，越來越多的需求期望有一個能通過平臺間的信息共享，解決地理上和邏輯上業(yè)務(wù)劃分的問題，使整個城市地鐵視頻監(jiān)控系統(tǒng)成為一個信息共享，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真正的價值，在關(guān)鍵時刻發(fā)揮其更加重要的作用。