地鐵既有線閉路電視系統(tǒng)改造方案

劉鐵群 閆 研

地鐵在城市交通中承擔(dān)著重要的角色，它具有客流量大、通道和出入口眾多、車站多、工作地點(diǎn)分散、突發(fā)事件多、要求多級(jí)管理權(quán)限等特點(diǎn)。閉路電視系統(tǒng)可為地鐵控制中心調(diào)度員、各車站綜控室值班員、列車司機(jī)等提供有關(guān)列車運(yùn)行、防災(zāi)環(huán)控以及旅客疏導(dǎo)等方面的視覺信息，使調(diào)度室、值班室人員能及時(shí)觀察列車進(jìn)出站情況和全站客流動(dòng)態(tài)，以達(dá)到有效組織指揮客運(yùn)工作、提高地鐵運(yùn)營(yíng)能力的目的。同時(shí)，也是提高行車指揮透明度和防災(zāi)搶險(xiǎn)的輔助通信工具，以及為遭遇突發(fā)事件時(shí)提供有力證據(jù)。以下介紹北京地鐵八通線閉路電視系統(tǒng)改造方案。

1 系統(tǒng)現(xiàn)狀及改造原則

地鐵八通線全長(zhǎng)18.96 km，所轄區(qū)域共13座車站，以及車輛段和控制中心，開通運(yùn)營(yíng)已近十年。隨著客流量不斷增加，軌道交通的運(yùn)營(yíng)安全也要隨之提高，而現(xiàn)有各站圖像采集點(diǎn)不足，存在監(jiān)控盲區(qū)，新增加攝像機(jī)后原有設(shè)備接入擴(kuò)容困難，一旦發(fā)生緊急情況，中心和車站的值班員無法獲得現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)畫面，降低了地鐵的安全性，為此需對(duì)其進(jìn)行改造。

目前八通線有專用通信閉路電視系統(tǒng)和公安視頻監(jiān)控系統(tǒng)，2套系統(tǒng)相對(duì)獨(dú)立。專用閉路電視系統(tǒng)2003年開始投入使用，主要包括車站本地監(jiān)視系統(tǒng)及控制中心系統(tǒng)，采用車站本地監(jiān)視，控制中心遠(yuǎn)程監(jiān)視的方式，組成一個(gè)完整的閉路電視監(jiān)視網(wǎng)絡(luò)。公安視頻監(jiān)控系統(tǒng)2008年開始投入使用，每站共享既有專用閉路電視系統(tǒng)前端圖像資源，在13個(gè)車站采用單站運(yùn)行模式?，F(xiàn)需要將專用閉路電視系統(tǒng)和公安視頻監(jiān)控系統(tǒng)的全部前端接入新的專用、公安合建閉路電視系統(tǒng)，并且根據(jù)各站情況新增攝像機(jī)、拾音器，共用一個(gè)通信傳輸網(wǎng)絡(luò)。要求在不影響正常運(yùn)營(yíng)及安全運(yùn)營(yíng)的前提下，建立一套功能完善、技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)適用的閉路電視系統(tǒng)，以提高系統(tǒng)的可靠性、穩(wěn)定性和先進(jìn)性。

系統(tǒng)改造原則:①先進(jìn)性、綜合性;②安全性、可靠性;③開放性、可管理性;④抗干擾性;⑤可擴(kuò)充性和靈活性;⑥通信設(shè)備平面布置應(yīng)盡量緊湊、合理，并適當(dāng)預(yù)留今后擴(kuò)容的物理空間。

2 改造方案

圖像的清晰程度與實(shí)時(shí)性會(huì)直接影響到值班員對(duì)事件的反應(yīng)速度，所以在閉路電視系統(tǒng)中采用車站本地模擬視頻監(jiān)控、數(shù)字視頻傳輸至控制中心的方案。既保留了模擬監(jiān)控系統(tǒng)的高質(zhì)量的圖像效果、全實(shí)時(shí)的圖像信息、穩(wěn)定的系統(tǒng)運(yùn)行，又利用數(shù)字視頻系統(tǒng)靈活的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、高品質(zhì)的圖像記錄與信息靈活調(diào)用的優(yōu)勢(shì)，將車站的圖像數(shù)字化編碼傳送到地鐵控制中心和公安公交分局，使控制中心調(diào)度員及時(shí)了解各站的列車運(yùn)行情況和客流情況，使公安部分了解各站的安全情況等。地鐵閉路電視系統(tǒng)包括車站 (車輛段)監(jiān)視子系統(tǒng)、控制中心子系統(tǒng)及視頻傳輸子系統(tǒng)。

2.1 車站 (車輛段)監(jiān)視子系統(tǒng)

車站 (車輛段)監(jiān)視子系統(tǒng)由攝像機(jī)、隔離變壓器、字符發(fā)生器、視頻分配器、多畫面處理器、視頻切換矩陣、編碼器、存儲(chǔ)管理服務(wù)器、錄像存儲(chǔ)設(shè)備、以太網(wǎng)交換機(jī)、視頻控制終端或智能鍵盤、彩色監(jiān)視器、拾音器等組成，如圖1所示。車站/段/中心值班員、公安值班室主要完成對(duì)本車站管轄范圍內(nèi)視頻、音頻信號(hào)的監(jiān)視、監(jiān)聽和錄像錄制，可利用便攜終端接入預(yù)留接口進(jìn)行存儲(chǔ)圖像調(diào)看。車站所有視頻圖像、音頻信號(hào)全編碼上傳。

圖1 車站 (車輛段)監(jiān)視子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

1.監(jiān)視器的設(shè)置:現(xiàn)有專用閉路電視系統(tǒng)和公安視頻監(jiān)控系統(tǒng)的全部前端接入新的合建閉路電視系統(tǒng)。為進(jìn)一步提高圖像覆蓋范圍，在各車站重點(diǎn)位置增加攝像機(jī)40～45臺(tái)，加上既有的攝像機(jī)合計(jì)為80臺(tái)左右。在車站圖像攝取范圍為站臺(tái)層、站廳層、閘機(jī)、自動(dòng)售檢票、安檢機(jī)、直梯、樓梯、自動(dòng)扶梯、廁所門口、出入口 (站前廣場(chǎng)、導(dǎo)流護(hù)欄)、通道、通道拐彎等處;車輛段的圖像攝取范圍為各個(gè)車庫出入口、小站臺(tái)等處;并根據(jù)防災(zāi)專業(yè)需求，在變電所的高壓室、低壓室、牽引室、變壓器室及控制室等處，以及機(jī)電專業(yè)的泵房、通信機(jī)房、信號(hào)機(jī)房、AFC機(jī)房、AFC綜合作業(yè)室 (票務(wù)室)、屏蔽門設(shè)備間等無人值守機(jī)房，設(shè)置視頻監(jiān)視點(diǎn)。在上述視頻監(jiān)視范圍內(nèi)根據(jù)具體需求，一般場(chǎng)所安裝設(shè)置固定式彩色攝像機(jī)，除變電所變壓器室外的無人值守機(jī)房安裝設(shè)置固定式彩色半球攝像機(jī)，變電所變壓器室、站廳、出入口等地方安裝設(shè)置室外球形彩色攝像機(jī)。

2.音頻的設(shè)置:在公共區(qū)域，按照攝像機(jī)與音頻采集設(shè)備3:1的比例進(jìn)行設(shè)置，音頻信號(hào)通過電纜傳輸至專用通信設(shè)備室的錄像編碼設(shè)備。

3.錄像存儲(chǔ):配置本地網(wǎng)絡(luò)視頻錄像設(shè)備，主要由存儲(chǔ)服務(wù)器、磁盤陣列存儲(chǔ)設(shè)備組成，完成本地圖像的存儲(chǔ)。增加錄像設(shè)備網(wǎng)管，有聲光報(bào)警功能、錄像完整性檢測(cè)功能，并對(duì)不同級(jí)別的故障進(jìn)行顏色區(qū)分提示。對(duì)車站、車輛段、停車場(chǎng)全部圖像進(jìn)行錄像，并可上傳至控制中心，存儲(chǔ)視頻流按照25幀，2 Mb/s碼流進(jìn)行存儲(chǔ)，錄像保存時(shí)間為30天。

視頻信號(hào)壓縮編碼方式:由于地鐵對(duì)閉路電視系統(tǒng)要求比較高，為保證圖像質(zhì)量每路視頻采用雙編碼技術(shù)的編碼器，可以同時(shí)輸出2種碼流，一種用于視頻傳輸和顯示;另一種用于視頻儲(chǔ)存，二種碼流的圖像分辨率均可設(shè)置為D1格式。本地值班員監(jiān)控的攝像機(jī)圖像是不經(jīng)壓縮的實(shí)時(shí)模擬圖像。編碼格式可采用MPEG-2、MPEG-4或H.264。

4.控制終端的設(shè)置:在沿線綜合控制室為車站行車值班員安裝3臺(tái)彩色監(jiān)視器和1臺(tái)控制終端;為防災(zāi)值班員安裝1臺(tái)彩色監(jiān)視器和1臺(tái)控制終端，實(shí)現(xiàn)對(duì)本站實(shí)時(shí)圖像的監(jiān)視、控制。在沿線公安警務(wù)室安裝1臺(tái)彩色監(jiān)視器、1臺(tái)控制終端、1臺(tái)接入交換機(jī)，通過軟解碼的方式實(shí)現(xiàn)對(duì)本站實(shí)時(shí)圖像的監(jiān)視、控制。在沿線派出所和公交分局新設(shè)匯聚交換機(jī)、核心交換機(jī)，實(shí)現(xiàn)對(duì)沿線實(shí)時(shí)圖像的監(jiān)視、控制。

5.防火墻:考慮在系統(tǒng)中視頻交換機(jī)處設(shè)置防火墻，安裝防病毒軟硬件設(shè)備，隔離計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)病毒，保護(hù)系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)行安全。

2.2 控制中心子系統(tǒng)

控制中心系統(tǒng)由以太網(wǎng)交換機(jī)、視頻管理服務(wù)器、多畫面處理器、視頻光端機(jī)、視頻監(jiān)視器、錄像服務(wù)器、錄像網(wǎng)管、系統(tǒng)網(wǎng)管服務(wù)器、視頻操作終端等組成，結(jié)構(gòu)如圖2所示。完成系統(tǒng)網(wǎng)管、優(yōu)先級(jí)設(shè)置、錄像調(diào)用回放、視頻信號(hào)控制、圖像選擇、電源控制等功能。

圖2 控制中心子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

1.網(wǎng)管功能:在控制中心的網(wǎng)絡(luò)管理中心設(shè)置一套閉路電視系統(tǒng)的網(wǎng)管終端設(shè)備，主要負(fù)責(zé)對(duì)閉路電視系統(tǒng)中的視頻設(shè)備的運(yùn)行情況進(jìn)行綜合監(jiān)控與管理，必要時(shí)可對(duì)系統(tǒng)數(shù)據(jù)及配置及時(shí)進(jìn)行修改;還可對(duì)系統(tǒng)內(nèi)的攝像機(jī)、控制終端、視頻解碼器、多畫面分割器、視頻字符疊加及分配器等設(shè)備進(jìn)行參數(shù)設(shè)置、編程、故障告警及電源控制等綜合管理。

2.錄像調(diào)用功能:在控制中心設(shè)置錄像回放終端，主要負(fù)責(zé)對(duì)錄像的圖像調(diào)用、回放。在錄像設(shè)備發(fā)生故障時(shí)及時(shí)報(bào)警。

3.視頻信號(hào)控制功能:視頻控制終端通過以太網(wǎng)接口與控制中心傳輸設(shè)備的視頻網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)相連，完成對(duì)中心監(jiān)視器上視頻信號(hào)的切換，并可對(duì)各車站云臺(tái)攝像機(jī)進(jìn)行控制。

4.圖像顯示功能:控制中心大屏可顯示全線車站、車輛段經(jīng)解碼器解碼后的任意畫面視頻圖像。

控制中心各調(diào)度員在遵循優(yōu)先級(jí)的原則下，可選擇車站與行車相關(guān)的任一攝像機(jī)的圖像在任一監(jiān)控終端上顯示，并可通過操作鍵盤對(duì)云臺(tái)攝像機(jī)的云臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)、鏡頭焦距、鏡頭縮放等進(jìn)行操作，還能以各種設(shè)定的程序進(jìn)行多畫面顯示、循環(huán)顯示或手動(dòng)選擇在彩色監(jiān)視器、大屏上顯示任意一個(gè)畫面。

2.3 視頻傳輸子系統(tǒng)

1.本地傳輸:攝像機(jī)與本地后端設(shè)備之間的視頻信號(hào)，采用視頻同軸電纜傳送模擬視頻信號(hào)的方式;控制信號(hào)可通過控制電纜傳輸;電源采用一對(duì)一24 V直流供電方式。通過矩陣合成四畫面后，環(huán)入矩陣輸出至車站綜控室。

2.遠(yuǎn)距離傳輸:各車站 (車輛段)音視頻信號(hào)全編碼通過傳輸系統(tǒng)上傳數(shù)字視頻信號(hào)及數(shù)字錄像信號(hào)，至OCC及TCC控制中心。控制信號(hào)遠(yuǎn)距離傳輸采用由數(shù)字傳輸系統(tǒng)提供的控制通道，采用以太網(wǎng)接口，完成相應(yīng)的控制功能;視頻信號(hào)的遠(yuǎn)距離傳輸通過數(shù)字傳輸系統(tǒng)提供的視頻接口，經(jīng)過A/D變換和數(shù)據(jù)壓縮、編碼，再經(jīng)傳輸系統(tǒng)傳至控制中心，OCC控制中心通過解碼輸出模擬視頻信號(hào)至大屏和監(jiān)視器;OCC控制中心從以太網(wǎng)交換機(jī)為TCC控制中心提供數(shù)字視頻信號(hào)及數(shù)字錄像信號(hào)。

3 結(jié)論

與既有專用閉路電視系統(tǒng)關(guān)系:保留既有攝像機(jī)點(diǎn)位，同時(shí)在未覆蓋區(qū)域增設(shè)攝像機(jī)。與既有公安視頻監(jiān)控系統(tǒng)關(guān)系:既有公安視頻監(jiān)控系統(tǒng)不進(jìn)行改造;既有公安視頻監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)控點(diǎn)位保持不變，其圖像與新增視頻圖像全部接入新建CCTV系統(tǒng);在公安值班室新設(shè)控制終端及監(jiān)視器，實(shí)現(xiàn)對(duì)站內(nèi)全部圖像調(diào)看。綜上所述，北京市軌道交通八通線作為北京市軌道交通不可缺少的一部分，在促進(jìn)國(guó)有經(jīng)濟(jì)繁榮，拉動(dòng)地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、縮短城郊距離、服務(wù)廣大市民等各領(lǐng)域發(fā)揮了極為重要的作用。由于閉路電視系統(tǒng)已經(jīng)無法滿足運(yùn)營(yíng)指揮、防災(zāi)對(duì)視頻監(jiān)視需求不斷提高的要求，本著“運(yùn)營(yíng)影響最小、安全、可靠、實(shí)用、經(jīng)濟(jì)和技術(shù)先進(jìn)”的改造原則，對(duì)八通線閉路電視系統(tǒng)改造采用模擬、數(shù)字結(jié)合視頻監(jiān)視系統(tǒng)解決方案，能夠解決八通線既有閉路電視系統(tǒng)故障頻率上升、車站沒有錄像功能、無法實(shí)現(xiàn)錄像回放及調(diào)看、圖像采集點(diǎn)不足等問題，滿足北京市軌道交通未來發(fā)展需要。

［1］ GB50395-2007.視頻安防監(jiān)控系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)規(guī)范.2007.

［2］ 建標(biāo)104-2008.城市軌道交通工程項(xiàng)目建設(shè)標(biāo)準(zhǔn).2008.

［3］ DB11/646.2-2009北京市地方標(biāo)準(zhǔn).城市軌道交通安全防范技術(shù)要求.2011.

［4］ GB/T26718-2011.城市軌道交通安全防范系統(tǒng)技術(shù)要求.

［5］ 城市軌道交通通信.北京:中國(guó)鐵道出版社，2008-10.