天津市文化中心交通樞紐視頻監控方式的分析

天津地鐵建設發展有限公司 田 昊

一、工程概述

天津市文化中心交通樞紐工程西臨友誼路，北臨樂園道，包括地面公交樞紐場站、軌道交通地鐵5號線、6號線、10號線、Z1線車站、區間及其相鄰的地下商業及停車庫等。建成后的文化中心交通樞紐將長期的服務于天津文化中心區域，極大的緩解了文化中心區域的交通壓力，為市民參加各文化場館活動和休閑娛樂提供了便利。

二、系統簡介

視頻監控系統是文化中心交通樞紐弱電系統中一個重要子系統，地下空間商業街中設置全覆蓋的視頻監控系統，是實時監視地下空間通行狀況和強化管理的有力手段，并且在地下空間的安全、防災、救援指揮中發揮重要作用。目前，視頻監控系統的分為兩種方式：1.模擬設備為主模擬監控系統。2.數字化的視頻監控。由于文化中心交通樞紐項目是天津市的重點項目，在滿足功能需要的同時，經濟、實效、先進的構建視頻監控系統就成為了重中之重。

三、方式對比

1.模擬設備為主模擬監控系統

以模擬設備為主的視頻監控系統，圖像信息采用視頻電纜，以模擬方式傳輸，一般傳輸距離不能太遠，主要應用于小范圍內的監控，監控圖像一般只能在控制中心查看。主要由攝像機、視頻矩陣、監視器、錄像機等組成，利用視頻傳輸線將來自攝像機的視頻連接到監視器上，利用視頻矩陣主機，采用鍵盤進行切換和控制，錄像采用使用磁帶的長時間錄像機；遠距離圖像傳輸采用模擬光纖，利用光端機進行視頻的傳輸。

傳統的模擬閉路電視監控系統有很多局限性：有線模擬視頻信號的傳輸對距離十分敏感；有線模擬視頻監控無法聯網，只能以點對點的方式監視現場，并且使得布線工程量極大；有線模擬視頻信號數據的存儲會耗費大量的存儲介質（如錄像帶），查詢取證時十分煩瑣。

2.數字化視頻監控系統

目前，市場上的數字化視頻監控系統大體分為兩種：

(1)半模擬半數字視頻監控系統

以視頻網絡服務器和視頻綜合管理平臺為核心的數字化網絡視頻監控系統。

它是基于嵌入式技術的網絡數字監控系統不需處理模擬視頻信號的計算機，而是把攝像機輸出的模擬視頻信號通過嵌入式視頻編碼器直接轉換成數字信號。嵌入式視頻編碼器具備視頻編碼處理、網絡通信、自動控制等強大功能，直接支持網絡視頻傳輸和網絡管理，這類系統可以直接連入以太網，省掉了各種復雜的電纜，具有方便靈活、即插即看等特點，使得監控范圍達到前所未有的廣度。

除了編碼器外，還有嵌入式解碼器、控制器、錄像服務器等獨立的硬件模塊，它們可單獨安裝，不同廠家設備可實現互連。

這種方式是目前比較主流的監控系統，性能優于模擬監控系統，比全數字化視頻監控有價格優勢，技術也相對成熟，雖然某些時候施工布線會比較復雜，但總體來說瑕不掩瑜。

(2)全數字化的視頻監控

該系統優勢是攝像機內置Web服務器，并直接提供以太網端口，攝像機內集成了各種協議，支持熱插拔和直接訪問。這些攝像機生成JPEG或MPEG-4數據文件，可供任何經授權客戶機從網絡中任何位置訪問、監視、記錄并打印，而不是生成連續模擬視頻信號形式圖像。更具高科技含量的是可以通過移動的3G網絡實現無線傳輸，你可以通過筆記本、手機、PDA等無線終端隨處查看視頻。

下面我們從構建成本進行比較：

從表1中看出，使用模擬監控方案，每一個監控點必須都有專門的線纜鋪設至中心，包括音頻線、視頻線、控制線，如果有100個監控點，都要報警上傳、開關量下傳、語音對講(雙向)、視頻監看、云臺控制，那么將會有6*100條線纜拉入中心，不論施使用網絡監控方案，每一個監控點只需在現場使用很短的線纜連接(以2米計算)，所有數據傳輸給網絡視頻服務器，網絡視頻服務器接入主干網絡，進入中心后實際只是一根網線。

假設有100個監控點，假設每個監控點到中心的距離為200米，那么傳統方案將使用6*100*200=120000米的線纜；而視頻服務器接入主干網絡將使用5*2(前端設備與視頻服務器的連接線)*100+10(視頻服務器與主干網絡的連接線)*100=2000米的線纜。假設主干網絡不存在，可以給他做個局域網網。網絡與監控是兩個系統。如果重新布線也就增加20000米。由此得出結論，傳統方案與網絡方案線材的成本比約為5∶1。

表1 兩種方案設備構成對比

四、方式確定

通過分析模擬視頻監視和數字視頻監視的優缺點后，結合樞紐的實際情況進行分析如下：

1.定點攝像機需同時向運營監控和公安技防網系統提供圖像信號，采用視頻信號經視頻分配器分配的方式，如定點攝像機采用高清數字產品，則無法給公安技防網提供模擬信號。如果像動點攝像機一樣，采用運營監控和公安技防網分設，勢必帶來大量重復投資。

2.定點攝像機主要對固定目標進行監視，如扶梯、通道、大門，即使在大廳內也是以密集分布設備設置，最遠目標也不超過30米，目前采用模擬的540-600線攝像機已經能滿足需要，換用高清720P 130萬像素高清攝像機對圖像觀感質量改善不大，但成本增大很多。

3.按D1格式存儲，每路攝像機1.5Mb/秒*3600秒/小時=5400Mb/小時；5400Mb/8/1024=0.6592GB/小時；即每路圖像每小時占用硬盤空間約為0.66GB。按存儲30天計算每路圖像占用硬盤空間約為0.66*24*30=475.2GB。樞紐現有設計約456路，總共需要475.2G* 456/1000=217TB。如全部改為全數字高清130萬像素存儲，每路攝像機8Mb/秒，容量需增大到5.3333倍，共計需要1157T。此容量無論從設備安放、系統管理、能耗上都是不經濟的

4.如采用全數字系統實際傳輸碼流為8Mb*456路*2=7296Mb，對核心交換機要求交換能力為7296Mb/0.4=18240mb=18Gb，對網絡架構壓力很大，目前尚無成功先例。

5.全數字高清信號傳輸在數字端需要網絡接口，目前沒有通用協議，各家產品不兼容，甚至自家各產品也不兼容，選用哪家高清攝像機即需要配同廠家的解碼和管理設備。在解碼后也不能使用普通BNC視頻接口，只能用DVI、HDMI等高清接口，在系統擴展、子系統接口互聯時都存在麻煩。以上還只是考慮本次實施的約456路信號情況，將來整個樞紐聯網后對容量接口更有很大壓力。

綜上所述，根據文化中心樞紐實際工程使用要求和目前技術可行性，最終決定采用數字監控系統，以半模擬半數字方式構建。

五、結語

天津市文化中心交通樞紐項目作為大型的、現代化的城市立體交通體系，快速的提升了城市功能。其中，數字化的監控系統是其重要的管理手段。它以其遠距離監控，良好的擴充性和可管理性，易于與其它系統進行集成等模擬視頻監控系統所無法企及的優勢，最終將完全取代模擬視頻監控系統，這種基于視頻交換技術的數字視頻監控系統已經成為監控系統發展方向。它大大地簡化和提高了信息傳遞的方式和速度，為保證人民安全和搶險救災提供了強有力的科技支持。