軌道交通的視頻監控發(fā)展與應用淺析
2010/03/02
隨著(zhù)我國的經(jīng)濟高速發(fā)展，人員、交通工具數量急劇增加，城市公共交通的狀況日益惡化，一個(gè)小小的突發(fā)事件就會(huì )引發(fā)嚴重的交通癱瘓，這在大中城市尤其明顯。目前，全國主要大中型城市紛紛選擇軌道交通建設來(lái)緩解日益增長(cháng)的公共交通壓力，提高城市的核心競爭力。由于軌道交通人流密集、人員復雜、活動(dòng)物體多等因素，需要一套應急指揮監控系統來(lái)保障其安全、穩定運行，視頻監控系統可以起到事先進(jìn)行判斷分析、事后取證的作用，已經(jīng)成為協(xié)助公共安全部門(mén)打擊犯罪、維持社會(huì )安定的重要手段。
軌道交通行業(yè)建設之初就十分重視視頻監控系統的建設，在視頻監控系統發(fā)展的不同階段，分別采用當時(shí)最佳的方案組合進(jìn)行軌道交通行業(yè)的監控系統建設；但是擺在地鐵建設者面前的一個(gè)新問(wèn)題是：如何滿(mǎn)足新階段下的地鐵監控需求。
隨著(zhù)城市交通的壓力，各城市軌道交通的發(fā)展逐漸成網(wǎng)狀，一個(gè)城市不僅僅是1條、2條線(xiàn)路的建設、規劃，傳統的軌道交通視頻監控建設如果僅僅考慮一條線(xiàn)路內的情況帶來(lái)的將是形成視頻監控的孤島，后期為了將孤島聯(lián)通，勢將會(huì )面臨兩難局面：一是采用傳統的模擬接入只能滿(mǎn)足查看需求；二是全網(wǎng)互聯(lián)互控勢必面臨如何對已有監控系統的改造的問(wèn)題。所以在進(jìn)行軌道交通視頻監控系統規劃、建設時(shí)除了考慮本期建設外，還得考慮將來(lái)監控的聯(lián)網(wǎng)應用，在軌道交通的總監控中心TCC能夠調看所有前端的監控實(shí)時(shí)、歷史的圖像。
本文將對地鐵監控的建設模式及發(fā)展趨勢進(jìn)行探討，分析地鐵傳統監控建設的不足之處以及地鐵全IP監控解決方案帶來(lái)技術(shù)革命性的變革，冀望找到更加合理、完善的軌道交通行業(yè)監控系統建設的整體解決方案。
全IP技術(shù)已成大勢
地鐵視頻監控主要涉及區域是：車(chē)站、列車(chē)、車(chē)輛段、停車(chē)場(chǎng)、綜合基地、主變電站（所）、運營(yíng)控制中心等。
傳統的監控采用模數結合方案進(jìn)行建設，本地采用模擬矩陣進(jìn)行建設，采用硬盤(pán)錄像機進(jìn)行存儲，同時(shí)通過(guò)編碼器上傳到監控中心進(jìn)行統一監控。這種傳統的CCTV方式應用在較早的地鐵線(xiàn)路如北京、上海、廣州等老的線(xiàn)路監控，一條線(xiàn)路的總視頻流一般不超過(guò)300路，屬于較小規模監控系統，具有以車(chē)站監控為主、每個(gè)站只上傳8路到監控中心，缺乏全局調看、統一管理、全局控制等特點(diǎn)。
但是，由于這種傳統的建設模式在集中監控、資源統一調配、突發(fā)事件多人實(shí)時(shí)調看、跨線(xiàn)運營(yíng)調看圖像、存儲時(shí)間、圖像存儲安全、系統可維護性、功能易擴展性等方面，已很難滿(mǎn)足需求的發(fā)展。因此在現今的軌道交通行業(yè)視頻監控應用領(lǐng)域，CCTV全IP解決方案已成為大勢所趨。
這其中的原因就在于，隨著(zhù)我國軌道交通建設的跨越性發(fā)展，許多城市都已經(jīng)擁有了不止一條的地鐵線(xiàn)路，跨線(xiàn)運營(yíng)成為行業(yè)發(fā)展的必然需求。在視頻監控上，當出現緊急情況時(shí)，如何跨線(xiàn)調閱圖像，對出現的情況進(jìn)行聯(lián)合分析判斷就成為了關(guān)鍵。IP監控在規劃之初就考慮到統一圖像存儲的管理需求，可以靈活調看各線(xiàn)的歷史圖像。而且，可以通過(guò)建設各車(chē)站的監控系統和總控中心，一旦地鐵出現緊急事件，可通過(guò)網(wǎng)絡(luò )監控系統實(shí)時(shí)了解現場(chǎng)情況，全局掌握各地情況實(shí)現人力資源集中調動(dòng)、管理的功能。
另一方面，公安部門(mén)對軌道交通體系的保衛工作要求也越來(lái)越高，公安廳要求安全保衛監控存儲歷史圖像數據能夠支持至少15天的數據存儲容量。由于IP監控采用專(zhuān)業(yè)IP SAN存儲，存儲容量按需擴容，完全滿(mǎn)足大容量圖像的存儲需求；圖像數據應在監控中心存儲，此種方式能防止人為破壞圖像數據，提高數據可靠性，同時(shí)可避免圖像被人非法挪用、散播，起到內防內控的作用。
同時(shí)，在系統維護方面，IP監控方案支持對前端各種編解碼設備進(jìn)行統一管理，一旦出現某路圖像視頻丟失，監控平臺能夠告警提示，通過(guò)網(wǎng)絡(luò )排查能很快定位故障，極大降低系統維護成本。這對于如今日益龐大的軌道交通監控體系來(lái)說(shuō)，具有十分重要的意義。
另外，IP監控系統可以很容易的實(shí)現功能擴展，通過(guò)采用開(kāi)放的架構，支持將來(lái)智能業(yè)務(wù)的擴展，例如事件報警、人數統計、人臉識別等應用。這樣可以進(jìn)一步加強地鐵安全防范，提供地鐵公共交通安全，同時(shí)在出現一定情況下可以進(jìn)行控制人流，及時(shí)判斷、搜查可疑分子。尤其在現在地鐵安保措施越來(lái)越嚴格的情況下，這一特點(diǎn)的價(jià)值更為明顯。
由此可見(jiàn)，視頻監控IP化是軌道交通行業(yè)應用發(fā)展必然，實(shí)際上，北京、成都、杭州、蘇州等城市新建的地鐵視頻監控系統，基本上都采用了IP技術(shù)解決方案。在杭州華三通信技術(shù)有限公司（簡(jiǎn)稱(chēng)：H3C）參與的杭州地鐵1號線(xiàn)、蘇州地鐵1號線(xiàn)等的CCTV項目中，拋棄了傳統的模擬矩陣，采用了H3C iVS IP視頻監控解決方案，在控制中心與車(chē)站都可對前端圖像可以靈活進(jìn)行控制，同時(shí)車(chē)站的管理工作站的用戶(hù)只能管理本站內的視頻監控圖像和進(jìn)行圖像查詢(xún)，在控制中心可以進(jìn)行所有車(chē)站的圖像管理。H3C iVS IP視頻監控系統支持精確到秒級的高效檢索，當出現緊急情況時(shí)，車(chē)站/控制中心都能夠即時(shí)回放1分鐘之前的事故現場(chǎng)圖像。H3C的方案采用了視頻流和控制流相分離的NGN架構，視頻流不用經(jīng)過(guò)傳統的流媒體服務(wù)器轉換，直接由前端編碼器發(fā)起iSCSI流寫(xiě)入到后端的IP SAN磁盤(pán)陣列中，滿(mǎn)足端到端的“0”瓶頸視頻圖像存儲。在視頻監控系統中的任何設備出現意外事件時(shí)如設備故障、設備掉電等，可以保證掉電之前的歷史圖像完整性，為分析事故原因提供依據。
IP SAN存儲漸成主流
智能分析目前在軌道交通行業(yè)處在試驗階段，雖然目前出現了各種各樣的智能視頻業(yè)務(wù)的系統，主要有兩類(lèi)：前端分析預處理和后端統一智能分析；但是在中國現階段。軌道交通繁忙的站臺、通道上一些新興的智能視頻分析——如遺留物檢測，能夠起到預期的作用微乎其微，極端情況甚至還可能會(huì )導致產(chǎn)生“狼來(lái)了”的反向效果；同時(shí)由于標準化的缺失，個(gè)人認為目前我國軌道交通的智能視頻分析業(yè)務(wù)還僅屬于探討研究、小規模試用階段，但是作為關(guān)鍵的歷史圖像回放功能在我國目前階段顯得尤為重要。
存儲方式對軌道交通視頻監控系統顯得尤為重要，在這一點(diǎn)上，DVR存儲和IP SAN存儲兩種方式，在軌道交通視頻監控應用領(lǐng)域，其市場(chǎng)正在發(fā)生著(zhù)潛移默化的變化。
總體而言，我們可以看到，DVR分布式存儲在小規模監控應用方面有優(yōu)勢，IP SAN磁盤(pán)陣列的存儲方式則因為具備更好的存儲可靠性、可管理性、可擴展性以及圖像數據的綜合應用能力，長(cháng)期維護成本低，支持集中部署和分布式部署，更符合軌道交通視頻監控規模應用的需求。
采用IP SAN陣列有兩種應用：（1）傳統的應用可以采用流媒體服務(wù)器＋IP SAN；（2）IP SAN的直接存儲。通過(guò)IP SAN存儲支持前端編碼器通過(guò)iSCSI流直接存儲模式，簡(jiǎn)化了中間的NVR/流媒體服務(wù)器的環(huán)節，避免了NVR/流媒體服務(wù)器帶來(lái)的瓶頸問(wèn)題——不管是流媒體服務(wù)器還是NVR故障不影響正常的圖像存儲，同時(shí)滿(mǎn)足緊急情況的需求，可以達到精確到秒級回放，甚至最短可以回看1分鐘前的圖像。而且當軌道交通系統的規模變得很大時(shí)，IP SAN在如何部署、管理這些存儲設，如何合理利用這些存儲空間，如何對這些海量的視頻數據進(jìn)行有效管理等問(wèn)題上，顯得更加“游刃有余”，也更得到用戶(hù)的接受。
圖一 iSCSI直接存儲模式
圖二 傳統的存儲模式
海的部分線(xiàn)路建設、沈陽(yáng)的1、2號線(xiàn)建設還沿用了DVR作為視頻監控系統的存儲，但是由于DVR的先天不足滿(mǎn)足不了軌道交通行業(yè)的需要，在今年北京招標的5條地鐵線(xiàn)路、蘇州、成都、西安等項目中全部采用了IP
SAN作為視頻監控系統的存儲，IP SAN份額占到今年新建項目總的存儲容量的90％以上。得到越來(lái)越多用戶(hù)的認可。
結語(yǔ)
雖然目前軌道交通的視頻監控存在多種模式的混合，但是在新興線(xiàn)路的建設中，不管是在北京、上海等已有軌道監控規模應用的城市，還是在杭州、蘇州等新興軌道交通建設城市，越來(lái)越多業(yè)主、專(zhuān)家認同全IP監控，并認識到全IP監控不僅給他們帶來(lái)初期規劃、建設的簡(jiǎn)約而不簡(jiǎn)單，而且給后期的維護、管理帶來(lái)易用、易管理的方便，同時(shí)帶來(lái)良好的可擴展性——如進(jìn)行視頻智能分析業(yè)務(wù)應用等業(yè)務(wù)的延伸。
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