丁國(guó)平 祁經(jīng) 何沖

摘要：該文介紹南京地鐵工程中視頻監(jiān)視系統(tǒng)的業(yè)務(wù)需求，實(shí)施方案，高清CCTV系統(tǒng)的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)，最后結(jié)合南京地鐵寧高線(xiàn)二期工程實(shí)例，提出了現(xiàn)階段地鐵工程建設(shè)的視頻監(jiān)視系統(tǒng)發(fā)展趨勢(shì)。

關(guān)鍵詞：地鐵；視頻監(jiān)控；圖像處理；高清；網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)

中圖分類(lèi)號(hào)：TP393 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2018）25-0017-02

軌道交通運(yùn)營(yíng)CCTV（Closed-Circuit Television）系統(tǒng)是軌道交通運(yùn)營(yíng)、管理現(xiàn)代化的配套設(shè)備。它是維護(hù)城市軌道交通安全運(yùn)行和保證運(yùn)輸安全的重要輔助手段之一，是提高行車(chē)指揮透明度的重要輔助通信工具。當(dāng)車(chē)站發(fā)生災(zāi)情時(shí)，CCTV系統(tǒng)是防災(zāi)調(diào)度員指揮搶險(xiǎn)的重要指揮工具之一。

1 系統(tǒng)構(gòu)成

CCTV與公安視頻監(jiān)視系統(tǒng)相結(jié)合，共享前端攝像機(jī)、后端設(shè)備（包括以太網(wǎng)交換機(jī)、服務(wù)器、視頻存儲(chǔ)IPSAN設(shè)備（含磁盤(pán)陣列）等）。CCTV為公安視頻監(jiān)視系統(tǒng)提供相關(guān)終端及相應(yīng)操作軟件。各車(chē)站警務(wù)室、派出所及公安分局不新建攝像機(jī)及存儲(chǔ)。所有關(guān)于視頻的實(shí)況、錄像查詢(xún)、控制等都通過(guò)專(zhuān)用CCTV系統(tǒng)轉(zhuǎn)發(fā)至公安分局實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)需求。地鐵公安視頻監(jiān)視系統(tǒng)由車(chē)站公安值班室本地監(jiān)控、派出所、分局遠(yuǎn)端監(jiān)視組成。

2 案例分析

寧高城際二期S9CCTV系統(tǒng)是一個(gè)系統(tǒng)工程。傳統(tǒng)的監(jiān)控設(shè)備廠(chǎng)商已無(wú)法從網(wǎng)絡(luò)整體架構(gòu)角度針對(duì)監(jiān)控組件進(jìn)行優(yōu)化，CCTV只能依靠上層軟件被動(dòng)地去整合異構(gòu)非標(biāo)的硬件、存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等。系統(tǒng)設(shè)計(jì)已經(jīng)遇到不可逾越的瓶頸，因此才會(huì)出現(xiàn)依靠流媒體服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)存服務(wù)器、設(shè)備代理服務(wù)器等各種組件來(lái)實(shí)現(xiàn)不同異構(gòu)設(shè)備之間的媒體信令處理。當(dāng)面對(duì)海量多媒體信息管理存儲(chǔ)的需求時(shí)，這些設(shè)備的集群、負(fù)載均衡、故障倒換等可靠性設(shè)計(jì)以及其整體架構(gòu)的性能瓶頸等已經(jīng)成為制約先進(jìn)的CCTV系統(tǒng)發(fā)展的重要因素。此次設(shè)計(jì)的CCTV系統(tǒng)需對(duì)包括所有網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控組成組件（前端攝像機(jī)、存儲(chǔ)、編解碼器、平臺(tái)）內(nèi)嵌軟件在內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)安防軟件針對(duì)聯(lián)網(wǎng)需求進(jìn)行優(yōu)化融合設(shè)計(jì)。我們從整體架構(gòu)的角度對(duì)CCTV系統(tǒng)進(jìn)行了重新設(shè)計(jì)優(yōu)化，使S9CCTV系統(tǒng)應(yīng)用變得更加簡(jiǎn)單、高效和可靠。它更方便支持各種跨區(qū)域（未來(lái)跨線(xiàn)全局范圍內(nèi)）聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)全局看、控、存、管、用等業(yè)務(wù)需求。

地鐵建設(shè)初期，CCTV視頻監(jiān)控系統(tǒng)均采用傳統(tǒng)的模擬信號(hào)，前端攝像機(jī)圖像通過(guò)同軸電纜將圖像信息傳遞到通信機(jī)房的字符疊加分配器，經(jīng)字符疊加分配器后視頻信號(hào)傳遞給視頻矩陣，經(jīng)視頻矩陣后傳遞給車(chē)站顯示器。南京地鐵1、2號(hào)線(xiàn)均采用此方案。系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D如圖2所示。

缺點(diǎn)為視頻信號(hào)抗干擾能力差，盡管采用了視頻地環(huán)隔離變壓器來(lái)增加信號(hào)的穩(wěn)定性，視頻圖像信號(hào)進(jìn)入機(jī)房后首先接入隔離地變壓器，仍難以保證視頻圖像信號(hào)在傳輸過(guò)程中因接地環(huán)路干擾引起的視頻扭曲、水平交流條、水平圖像裂撕、圖像伸長(zhǎng)、垂直滾動(dòng)等干擾。

隨科技的發(fā)展，基于在IP網(wǎng)絡(luò)、IP視頻應(yīng)用及IPSAN存儲(chǔ)、IP智能監(jiān)控系統(tǒng)越來(lái)越成熟。以標(biāo)準(zhǔn)、開(kāi)放、高質(zhì)和高度融合的IP技術(shù)有效地解決寧1、2號(hào)線(xiàn)CCTV系統(tǒng)面臨的新課題。它充分滿(mǎn)足“看控存管用”本質(zhì)需求。系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D如下所示：

公安視頻監(jiān)視系統(tǒng)由三級(jí)結(jié)構(gòu)組成：地鐵公安分局、派出所、警務(wù)室。OCC專(zhuān)用通信視頻監(jiān)控系統(tǒng)通過(guò)平臺(tái)接入網(wǎng)關(guān)上傳視頻至地鐵公安分局的既有視頻監(jiān)視平臺(tái)和監(jiān)視墻大屏，通過(guò)公安傳輸網(wǎng)分別上傳到派出所和各車(chē)站警務(wù)室的視頻監(jiān)視終端。系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D如下：

S9采用了IMOS（IP Multimedia Operation System）高性能監(jiān)控系統(tǒng)。

基于ISCSI的協(xié)議采用固定大小數(shù)據(jù)塊這種結(jié)構(gòu)化處理方式將數(shù)據(jù)直接存儲(chǔ)到IPSAN。這中間無(wú)須任何傳統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控集中存儲(chǔ)所需的存儲(chǔ)服務(wù)器或流媒體服務(wù)器。它還推出了SDA對(duì)多媒體數(shù)據(jù)統(tǒng)一管理的通用數(shù)據(jù)庫(kù)訪(fǎng)問(wèn)接口技術(shù)。MDB支持存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的生命周期管理，實(shí)現(xiàn)新數(shù)據(jù)滿(mǎn)幀存儲(chǔ)、歷史數(shù)據(jù)抽幀存儲(chǔ)、關(guān)鍵數(shù)據(jù)長(zhǎng)期備份。

MMW多媒體中間件子系統(tǒng)遵循SOA架構(gòu)，對(duì)外提供各種業(yè)界通用接口支持。

3 公安監(jiān)視功能

公安分局值班員能控制、選擇設(shè)置在公安分局大廳內(nèi)的大屏幕顯示器上的視頻監(jiān)視區(qū)域，同時(shí)還能選擇、控制公安圖像監(jiān)視終端上的監(jiān)視圖像。派出所值班員能控制、選擇設(shè)置在派出所內(nèi)的65寸液晶顯示器上的視頻監(jiān)視區(qū)域，同時(shí)還能選擇、控制公安圖像監(jiān)視終端上的監(jiān)視圖像。車(chē)站公安值班室值班員只能選擇、控制公安圖像監(jiān)視終端上的監(jiān)視圖像。

各站點(diǎn)的CCTV系統(tǒng)配置的智能分析服務(wù)器還能滿(mǎn)足非法入侵自動(dòng)識(shí)別和報(bào)警、目標(biāo)識(shí)別和分類(lèi)、重要資產(chǎn)遷移、可疑物品遺失報(bào)警、穿越禁區(qū)報(bào)警、逆向通行報(bào)警、統(tǒng)計(jì)人流等功能。

如非法入侵自動(dòng)識(shí)別和報(bào)警功能：

當(dāng)有嫌疑人進(jìn)入設(shè)定禁區(qū)、警戒區(qū)域、拌線(xiàn)、警戒線(xiàn)時(shí)，嫌疑人會(huì)被標(biāo)記上醒目警示色如上圖紅色提醒，并觸發(fā)告警聯(lián)動(dòng)（客戶(hù)端顯示、解碼上墻顯示、聯(lián)動(dòng)聲光報(bào)警器等），及時(shí)提醒監(jiān)控中心安保人員進(jìn)行相關(guān)處理。它能從一個(gè)二維圖像中提取其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，采用反向傳播算法來(lái)優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，求解網(wǎng)絡(luò)中的未知參數(shù)。卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)常被用來(lái)研究二維圖像識(shí)別問(wèn)題，且其僅僅需要少量的預(yù)處理，識(shí)別范圍廣，能容許圖像的畸變。其優(yōu)勢(shì)在于不需復(fù)雜的預(yù)處理，將特征提取，模式分類(lèi)完全放入一個(gè)黑匣子中，通過(guò)不斷的優(yōu)化來(lái)獲得網(wǎng)絡(luò)所需參數(shù)，在輸出層給出所需分類(lèi)，網(wǎng)絡(luò)的核心就是網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與網(wǎng)絡(luò)的求解。這種求解結(jié)構(gòu)比以往多種算法性能更高[1]。

穿越禁區(qū)報(bào)警：

針對(duì)進(jìn)入禁區(qū)的目標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)按照用戶(hù)預(yù)設(shè)置的規(guī)則觸發(fā)報(bào)警，入侵檢測(cè)應(yīng)用在邊界線(xiàn)路防護(hù)和站內(nèi)重點(diǎn)設(shè)施和區(qū)域保護(hù)。目標(biāo)框中心點(diǎn)進(jìn)入?yún)^(qū)域范圍內(nèi)或是在區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)目標(biāo)框，超過(guò)所設(shè)置的時(shí)間后報(bào)警（只記錄警戒區(qū)域內(nèi)時(shí)間）。

軌道交通監(jiān)控專(zhuān)網(wǎng)平臺(tái)內(nèi)置國(guó)標(biāo)（GB28181）協(xié)議服務(wù)。它通過(guò)國(guó)標(biāo)（GB28181）協(xié)議與公安網(wǎng)互聯(lián)對(duì)接。為了保證公安網(wǎng)信息安全，它必須通過(guò)視頻安全網(wǎng)閘進(jìn)行互聯(lián)。通過(guò)視頻

安全網(wǎng)閘，對(duì)視頻數(shù)據(jù)、控制信令等數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，經(jīng)過(guò)安全邊界分析和確認(rèn)信任的信令視頻資源才能進(jìn)入公安網(wǎng)。

在與公安網(wǎng)進(jìn)行跨平臺(tái)對(duì)接采用H.265。CCTV互聯(lián)的最終目標(biāo)是對(duì)各線(xiàn)CCTV接入采用同一標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議（如GB28181）。而為了達(dá)到這個(gè)目的，同時(shí)為了更好地管理和規(guī)范新線(xiàn)CCTV建設(shè)，需逐步建立和推行統(tǒng)一的CCTV標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，建立和完善CCTV的線(xiàn)路/車(chē)站/設(shè)備編碼，明確攝像機(jī)編碼要求。在建設(shè)規(guī)范化的過(guò)程中逐步實(shí)現(xiàn)CCTV設(shè)備的交互性，為集約運(yùn)營(yíng)成本和CCTV增值打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

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[3] GB50382-2016 城市軌道交通通信工程質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范.

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