一種地鐵閉路電視系統構建方法

李森林 胡 波

(國電南瑞科技股份有限公司 南京 210061)

閉路電視(CCTV)系統是地鐵建設中一個重要的子系統，它擔負著地鐵運營中的安防重任，同時為事故追查提供視頻資料。車站操作員能夠控制本站的攝像機，控制中心操作員能夠控制全線所有的攝像機。

綜合監控系統(ISCS)是城市軌道交通自動化調度管理的重要工具，也是當今城市軌道交通監控系統的發展方向。綜合監控系統通過對相關系統的集成和互聯，將各分散的自動化系統組合成一個有機的整體，為跨專業的信息共享和聯動提供平臺，實現資源共享。在綜合監控統一的軟硬件平臺、統一的人機界面上，調度人員可以對各個子系統進行高效便捷的操作，從而提高事故處理效率，提升地鐵整體運營管理水平。

目前，國內新建的地鐵線路均設置CCTV系統和ISCS，值班人員通過ISCS的終端來實現對CCTV系統的操作。下面以北京地鐵房山線為例，對CCTV系統與ISCS互聯進行論述。

1 CCTV系統功能結構和原理

北京地鐵房山線全長24.7 km，共有11座車站、1座車輛段、1個控制中心和1個備用控制中心。其中，控制中心還沒有建成，備用中心設在車輛段內。

1.1 CCTV 系統功能

北京地鐵房山線CCTV系統由11個車站、1個車輛段、1個備用控制中心組成，備用中心和車站(車輛段)共享視頻圖像資源。

CCTV系統作為一種視頻圖像監控系統，具有直觀、實時的圖像監視、記錄、跟蹤等功能。CCTV系統具有兩方面的功能:一方面是地鐵運營的一個機電系統，稱為運營CCTV系統;另一方面是地鐵公安機關的監控手段，稱為公安CCTV系統。

運營CCTV系統是地鐵運營和維護的配套設備，是控制中心調度員和車站值班員的重要輔助工具，用來監視列車運行，掌握客流大小、流向，提高行車指揮透明度。在發生緊急情況(如火災、反恐、自然災害等)時，為控制中心和車站級調度員提供事發現場的實時視頻圖像，指揮現場救援及乘客疏導;同時，攝像機的全方位錄像可為事后分析原因及查明責任提供依據。公安CCTV系統用于對車站人流密集的公共場所進行全方位的監視，是軌道交通公安部門及時發現并處置突發事件的重要工具。房山線運營CCTV系統和公安CCTV系統是統一設計、合并設置的。

由于地理上位置分散，CCTV系統在車站、車輛段、備用中心分別獨立設置，各自組成獨立的小系統，相互之間通過通信主干網相連，組成一個完整的大系統。

1.2 車站CCTV系統

一個典型的車站CCTV系統設備主要包括攝像機、字符發生器、視頻分配器、視頻矩陣、編碼器、畫面分割器、視頻控制服務器、視頻存儲服務器、維護終端、控制鍵盤、視頻顯示器等，每個車站CCTV系統各自獨立運行，為車站調度人員提供視頻圖像。同時，各個車站CCTV系統和控制中心CCTV系統通過網絡相互連接，進行必要的信息交互。車站CCTV系統結構如圖1所示。

1.3 備用中心CCTV系統

圖1 車站CCTV系統的結構

備用中心CCTV系統與車站CCTV系統結構類似，特有的設備包括網管服務器、九畫面分割器、大屏控制器等。通過備用中心CCTV系統，調度員能夠查看全線所有的攝像機圖像，并對車站的CCTV設備進行控制和監視。備用中心CCTV系統結構如圖2所示。

圖2 備用中心CCTV系統的結構

2 綜合監控系統結構和接口關系

2.1 硬件結構

房山線綜合監控系統是一個分布式的計算機網絡控制系統，由控制中心綜合監控系統、車站綜合監控系統、車輛段綜合監控系統等節點組成。每個節點被稱為一個域，每個域都是一套獨立的小綜合監控系統，能自治獨立運行，各個域之間共享數據、協調工作，從而構成一個大的綜合監控系統。

綜合監控的每個域之間通過通信主干網相連，每個域內都配有服務器和工作站，如果主干網出現故障，各個車站綜合監控系統還能夠獨立工作，以保證地鐵的正常運行。

2.2 軟件結構

綜合監控系統采用模塊化軟件結構，總體分為平臺軟件和應用軟件兩大部分。平臺軟件提供系統管理、商用數據庫、實時數據庫、圖形工具、報表工具、權限管理、報警服務、Web信息發布等公共服務。應用軟件由多個處理具體應用邏輯的軟件模塊組成，不同的軟件模塊相互獨立，提供相應子系統的數據處理及控制功能。各個應用軟件模塊即插即用，配置非常靈活。

2.3 接口關系

按照系統間的耦合程度來分，綜合監控系統與地鐵中其他系統的接口關系分為集成和互聯兩種。

集成系統是被綜合監控系統完全集合在其內的專業自動化系統，集成子系統完全融入綜合監控系統，構成系統主體，全部功能都由綜合監控系統實現，成為綜合監控系統的一部分。北京地鐵房山線綜合監控系統集成了電力監控系統(PSCADA)和環境與設備監控系統(BAS)。

互聯系統是保持獨立運行且具有完整結構的專業系統，綜合監控系統通過外部接口與互聯系統進行必要的信息交互，以支持綜合監控功能的實現。與北京地鐵房山線綜合監控系統互聯的系統包括閉路電視(CCTV)、廣播(PA)、乘客信息(PIS)、屏蔽門(PSD)等子系統。

3 CCTV系統與ISCS接口方式

北京地鐵房山線CCTV系統與ISCS互聯，在控制中心、備用中心、車輛段和車站存在接口，詳細接口如圖3所示。其中，上面的部分是備用控制中心網絡結構，左下角為典型車站的網絡結構。

CCTV系統與ISCS通過串口進行連接。在車站和備用中心，CCTV系統提供串口服務器，經串口與ISCS的前置機(FEP)相連。串口服務器和前置機分別是CCTV系統和ISCS的接口設備，負責隔離本系統的內部和外部，轉換通信信號，并進行協議轉換。CCTV與ISCS內部都是雙網冗余結構，保證系統內部的可靠傳輸。在每一個接口，ISCS提供2臺FEP、CCTV提供1臺串口服務器與對方相連。CCTV系統的串口服務器是雙網配置，分別與ISCS的2臺FEP連接，形成單機雙口、兩條通道，其中任一通道值班，另一條通道備用，保證數據的可靠傳輸。

CCTV系統與ISCS之間的數據流可分為兩種:一種是從ISCS流向CCTV的控制數據，另一種是從CCTV流向ISCS的狀態數據?？刂茢祿〝z像機圖像切換、云臺PTZ控制、設置和調用預置位等操作?？刂茢祿ǔＳ蒊SCS人機界面發起，調度員在ISCS人機界面上進行某種操作后，發送命令至ISCS服務器，服務器進行相關處理后將命令發給FEP，再由FEP發給CCTV系統，CCTV收到這個命令后執行相應的動作，從而實現控制操作。狀態數據包括攝像機故障狀態、占用狀態、CCTV服務器狀態等，通常由ISCS定期地發起狀態查詢，CCTV系統響應查詢，并將狀態數據發給ISCS，ISCS服務器進行相應處理后發送給人機界面，人機界面再按照一定的形式顯示這些狀態信息。

圖3 CCTV系統與ISCS接口

ISCS集成了CCTV系統的人機界面，所有對CCTV的操作完全通過ISCS的人機界面來完成。作為后備，CCTV系統在控制中心和每個車站都保留一套操作終端。通過ISCS平臺，CCTV系統可以和其他子系統進行信息交換，實現聯動。有了聯動，CCTV系統不再只是一個單一的視頻監控系統，而是能夠給調度員提供更有力的幫助，發揮出更大的效益。

4 結語

北京地鐵房山線已經投入運營，從運營情況來看，CCTV系統運行良好。中心調度員通過ISCS，可以非常方便地切換任意的攝像機圖像，能對云臺攝像機進行自由控制，可以選擇將圖像顯示在大屏幕上，也可以將圖像以單畫面、4畫面或者9畫面的形式顯示在自己的監視器上。通過查看實時圖像，調度員可以很方便地對現場進行監視。

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