淺析地鐵視頻監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)成及其存儲(chǔ)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

易偉強(qiáng)

（廈門興南洋信息技術(shù)有限公司）

淺析地鐵視頻監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)成及其存儲(chǔ)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

易偉強(qiáng)

（廈門興南洋信息技術(shù)有限公司）

本文主要結(jié)合作者參與的工程實(shí)例，論述了目前國(guó)內(nèi)地鐵視頻監(jiān)控系統(tǒng)的系統(tǒng)構(gòu)成，并結(jié)合實(shí)例，探討了地鐵視頻存儲(chǔ)系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程、選型考慮及容量配置核算的方法。

地鐵；視頻監(jiān)控系統(tǒng)；構(gòu)成；存儲(chǔ)；設(shè)計(jì)

1　概述

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，城市化進(jìn)程的加快，我國(guó)大中城市公共交通堵塞日益嚴(yán)重，為克服上述問題，城市軌道交通已經(jīng)成為城市交通發(fā)展重點(diǎn)。作為城市公共交通系統(tǒng)的一個(gè)重要組成部分，目前城市軌道交通有地鐵、輕軌、市郊鐵路、有軌電車，以及懸浮列車等多種類型，被號(hào)稱為“城市交通的主動(dòng)脈”。就當(dāng)前國(guó)內(nèi)城市軌道交通的建設(shè)情況來(lái)看，地鐵交通在其中占據(jù)了絕對(duì)的份額。隨著智能交通的發(fā)展，地鐵修建技術(shù)的規(guī)范成熟，我國(guó)各大城市的地鐵交通車站、車輛段、停車場(chǎng)等都安裝了視頻監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)車站、車輛段、停車場(chǎng)情況的24h安防監(jiān)控，作為地鐵交通維護(hù)和保證運(yùn)輸安全、公共安全的重要手段，發(fā)揮了重要作用。

2　地鐵視頻監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)成

目前國(guó)內(nèi)眾多城市地鐵的視頻系統(tǒng)主要由車站級(jí)監(jiān)視系統(tǒng)、控制中心級(jí)監(jiān)控系統(tǒng)兩級(jí)構(gòu)成，兩級(jí)均可對(duì)系統(tǒng)內(nèi)的圖像進(jìn)行監(jiān)視和控制，監(jiān)視功能相互獨(dú)立，按照預(yù)先設(shè)置的優(yōu)先控制權(quán)進(jìn)行控制操作，全網(wǎng)圖像資源統(tǒng)一調(diào)度和管理，控制中心視頻管理服務(wù)器可以實(shí)現(xiàn)對(duì)各車站存儲(chǔ)圖像的統(tǒng)一調(diào)用。其系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)圖大體如圖1。

圖1　

構(gòu)成地鐵視頻監(jiān)控系統(tǒng)主要設(shè)備包含網(wǎng)絡(luò)攝像頭（目前逐漸采用高清）、高清視頻解碼器、視頻（錄像）服務(wù)器、IPSAN存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)、監(jiān)控平臺(tái)等監(jiān)控核心設(shè)備。

視頻監(jiān)控系統(tǒng)通常采用二級(jí)監(jiān)控方式。控制中心為一級(jí)監(jiān)控，車站值班員監(jiān)控及列車司機(jī)監(jiān)視為二級(jí)，平時(shí)以車站監(jiān)控及列車司機(jī)監(jiān)視為主，在緊急情況下轉(zhuǎn)換為控制中心調(diào)度員監(jiān)控。系統(tǒng)可為車站值班員對(duì)車站的站廳、站臺(tái)、重要設(shè)備房等主要區(qū)域的進(jìn)行監(jiān)視；為列車司機(jī)對(duì)相應(yīng)站臺(tái)旅客上、下車等情況的監(jiān)視以及本列車上乘客的情況進(jìn)行監(jiān)視；為停車場(chǎng)、車輛段的運(yùn)轉(zhuǎn)值班員、安防值班員對(duì)該場(chǎng)/段內(nèi)的重要區(qū)域進(jìn)行監(jiān)視；為中心調(diào)度員提供對(duì)各車站、停車場(chǎng)、車輛段及列車相關(guān)區(qū)域進(jìn)行監(jiān)視。

3　視頻存儲(chǔ)系統(tǒng)

3.1存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)

存儲(chǔ)技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷了SCSI、FC、IP三代技術(shù)過程：

SCSI磁盤陣列為第一代存儲(chǔ)設(shè)備，基于SCSI協(xié)議，是基于SCSI總線架構(gòu)的存儲(chǔ)設(shè)備，設(shè)備的容量一般為幾TB級(jí)。目前仍在少量雙機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中采用。

FC磁盤陣列為第二代存儲(chǔ)設(shè)備，基于FC令牌環(huán)協(xié)議，是基于FC環(huán)路架構(gòu)的存儲(chǔ)設(shè)備，設(shè)備的容量一般為數(shù)十TB級(jí)。目前仍有廣泛使用。

IP存儲(chǔ)為第三代存儲(chǔ)設(shè)備，基于ISCSI協(xié)議，主要是基于IP全交換架構(gòu)的存儲(chǔ)設(shè)備，設(shè)備的容量可接近無(wú)限擴(kuò)容，達(dá)到數(shù)千TB級(jí)（PB級(jí)）。目前在大型數(shù)據(jù)中心中為主要有廣泛使用。其中，IPSAN是基于高速以太網(wǎng)的SAN架構(gòu)，通過iSCSI（Internet SCSI，Internet小型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)接口）協(xié)議來(lái)實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)在服務(wù)器和存儲(chǔ)設(shè)備之間高速傳輸。它繼承了IP網(wǎng)絡(luò)開放、高性能、高可靠性、易管理、可擴(kuò)展性強(qiáng)、自適應(yīng)性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)與應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)的無(wú)縫連接，并提供了優(yōu)良的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)復(fù)制和容災(zāi)特性。IPSAN可以根據(jù)實(shí)際具體的監(jiān)控錄像存儲(chǔ)保存期限和保密級(jí)別的要求，完成影像資料在不同的磁盤系統(tǒng)、磁帶庫(kù)、光盤等存儲(chǔ)設(shè)備之間的實(shí)現(xiàn)多級(jí)歸檔與數(shù)據(jù)備份保護(hù)。

由于地鐵線路長(zhǎng)，沿線車站多，視頻監(jiān)控覆蓋面大，所需要的視頻監(jiān)控前端設(shè)備眾多，監(jiān)控點(diǎn)密集，對(duì)存儲(chǔ)設(shè)備及其存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)要求嚴(yán)格，隨著IP存儲(chǔ)技術(shù)的成熟，目前地鐵視頻存儲(chǔ)系統(tǒng)基本采用IPSAN系統(tǒng)。

3.2存儲(chǔ)設(shè)備

在地鐵視頻存儲(chǔ)系統(tǒng)建設(shè)中，必須考慮影像數(shù)據(jù)的保密性和對(duì)網(wǎng)絡(luò)帶寬的影像，監(jiān)控錄像數(shù)字化采用分布式存儲(chǔ)集中管理的網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)技術(shù)已經(jīng)成為主流應(yīng)用模式。目前地鐵視頻存儲(chǔ)系統(tǒng)基本采用基于IP智能監(jiān)控的存儲(chǔ)系統(tǒng)，采用專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的存儲(chǔ)設(shè)備，進(jìn)行分布式存儲(chǔ)集中管理數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模式。

4　工程案例

筆者2014年春節(jié)后，作為單位外派學(xué)習(xí)及技術(shù)交流人員參加了南京地鐵機(jī)場(chǎng)線的建設(shè)，參與地鐵BT總包單位南京元平建設(shè)發(fā)展有限公司機(jī)電部的施工管理，學(xué)習(xí)地鐵機(jī)電工程施工建設(shè)，并作為BT建設(shè)方代表參與了地鐵視頻監(jiān)控系統(tǒng)及其它系統(tǒng)的施工及技術(shù)管理。2014年7月1日，南京地鐵機(jī)場(chǎng)線已通車試運(yùn)營(yíng)，地鐵視頻監(jiān)控系統(tǒng)已投入使用，開始為保障地鐵交通維護(hù)、保證運(yùn)輸安全、公共安全發(fā)揮重要作用。

4.1工程名稱

南京至高淳城際軌道南京南站至祿口機(jī)場(chǎng)段（地鐵機(jī)場(chǎng)線）工程。

4.2工程概述

南京至高淳城際軌道南京南站至祿口機(jī)場(chǎng)段（地鐵機(jī)場(chǎng)線）南起祿口機(jī)場(chǎng)，經(jīng)祿口新城、東善橋-秣陵片區(qū)、東山副城西側(cè)，止于南京南站，全長(zhǎng)約35.8km，其中高架段長(zhǎng)約16.9km，過渡段長(zhǎng)約0.7km，地下段長(zhǎng)約18.2km。機(jī)場(chǎng)段共設(shè)置8座車站，其中高架車站3座，地下車站5座；最大站間距為祿口機(jī)場(chǎng)站至祿口新城南站區(qū)間，長(zhǎng)約7922.8m，最短站間距為將軍路站至佛城西路站區(qū)間，長(zhǎng)約3239.1m。設(shè)置車輛段一座，位于祿口新城南附近；設(shè)控制中心一座，位于南京南站附近。

4.3視頻監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)成

南京地鐵機(jī)場(chǎng)線視頻監(jiān)控系統(tǒng)主要是由車站/車輛段本地監(jiān)視和中心遠(yuǎn)端監(jiān)視兩部分組成，通過專用通信傳輸系統(tǒng)提供的通道組成一個(gè)完整的視頻監(jiān)控系統(tǒng)。南京地鐵機(jī)場(chǎng)線專用視頻監(jiān)控系統(tǒng)與公安視頻監(jiān)控系統(tǒng)合設(shè)，共享前端攝像機(jī)、后端設(shè)備（包括以太網(wǎng)交換機(jī)、各類服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)設(shè)備等）。

南京地鐵機(jī)場(chǎng)線視頻監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)置控制中心調(diào)度員的行車監(jiān)視、防災(zāi)環(huán)控監(jiān)視、電力設(shè)備監(jiān)視、信息調(diào)監(jiān)視和總調(diào)監(jiān)視；采用控制中心遠(yuǎn)程監(jiān)控和車站本地監(jiān)控方式，組成一個(gè)完整的視頻監(jiān)視兩級(jí)監(jiān)視網(wǎng)絡(luò)，控制中心為一級(jí)監(jiān)控，車站值班員監(jiān)控及列車司機(jī)監(jiān)視為二級(jí)，平時(shí)以車站監(jiān)控及列車司機(jī)監(jiān)視為主，在緊急情況下轉(zhuǎn)換為控制中心調(diào)度員監(jiān)控。各車站視頻信號(hào)，由前端高清IPC采集處理后，送至車站的三層以太網(wǎng)交換機(jī)，通過三層組播的方式，控制中心交換機(jī)接收此信號(hào)后在相關(guān)調(diào)度員工作站進(jìn)行視頻顯示及控制。

4.4視頻存儲(chǔ)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

4.4.1存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)的選擇

各車站網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)輸出的編碼壓縮視頻信號(hào)傳送至車站設(shè)備機(jī)房，車站再傳送至控制中心視頻處理設(shè)備，在車站部署IPSAN存儲(chǔ)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)與應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)的無(wú)縫連接，并提供了優(yōu)良的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)復(fù)制和容災(zāi)特性，完成影像資料在不同的磁盤系統(tǒng)、磁帶庫(kù)、光盤等存儲(chǔ)設(shè)備之間的實(shí)現(xiàn)多級(jí)歸檔與數(shù)據(jù)備份保護(hù)。滿足本站全部視頻存儲(chǔ)30d（按24h/d，圖像分辨率為1080P：1920×1080，碼流不低于6M計(jì)）。

4.4.2存儲(chǔ)設(shè)備的選擇

根據(jù)南京地鐵機(jī)場(chǎng)線視頻監(jiān)控子系統(tǒng)的業(yè)務(wù)需求，監(jiān)控平臺(tái)的存儲(chǔ)系統(tǒng)的設(shè)備選型為：采用基于分布式存儲(chǔ)集中管理控制架構(gòu)的SAN存儲(chǔ)設(shè)備（具體設(shè)備選型為華三公司H3C VX1600IP SAN存儲(chǔ)設(shè)備）。

4.4.3存儲(chǔ)容量計(jì)算及配置

南京地鐵機(jī)場(chǎng)線監(jiān)控系統(tǒng)存儲(chǔ)部分按4個(gè)車站（祿口機(jī)場(chǎng)站、祿口新城北站、秣陵路站、佛城西路站）60路/站配置，3個(gè)車站（祿口新城南站、將軍路站、勝太路站）90路/站配置，1個(gè)車站（南京南站）120路配置，控制中心20路配置，1080P（1920×1080分辨率）全實(shí)時(shí)存儲(chǔ)30d，碼流不低于6M，每路圖像碼流暫按6Mbps考慮。

（1）則對(duì)于60路車站，存儲(chǔ)30d計(jì)算，4個(gè)60路車站每站存儲(chǔ)容量為：

69.6G/d/路×30d×60路=125280G=125.280T

選用的單塊硬盤容量為3T，則凈存儲(chǔ)容量所需硬盤數(shù)為：

125.280T÷3T=42塊

配置的網(wǎng)絡(luò)視頻存儲(chǔ)設(shè)備為24盤位設(shè)備，考慮每機(jī)柜硬盤11+1構(gòu)成RAID組，并配置一塊熱備盤計(jì)算。則60路車站共需1臺(tái)網(wǎng)絡(luò)視頻存儲(chǔ)主機(jī)，1個(gè)磁盤擴(kuò)展柜和48塊3T硬盤。

（2）對(duì)于90路車站，存儲(chǔ)30d計(jì)算，3個(gè)90路車站每站存儲(chǔ)容量為：

69.6G/d/路×30d×90路=187920G=187.920T

選用的單塊硬盤容量為3T，則凈存儲(chǔ)容量所需硬盤數(shù)為：

187.920T÷3T=63塊

配置的網(wǎng)絡(luò)視頻存儲(chǔ)設(shè)備為24盤位設(shè)備，考慮每機(jī)柜硬盤11+1構(gòu)成RAID組，并配置一塊熱備盤計(jì)算。則90路車站共需1臺(tái)網(wǎng)絡(luò)視頻存儲(chǔ)主機(jī)，2個(gè)磁盤擴(kuò)展柜和72塊3T硬盤。

（3）對(duì)于120路車站，存儲(chǔ)30d計(jì)算，1個(gè)120路車站每站存儲(chǔ)容量為：

69.6G/d/路×30d×120路=250560G=250.560T

選用的單塊硬盤容量為3T，則凈存儲(chǔ)容量所需硬盤數(shù)為：

250.560T÷3T=84塊

配置的網(wǎng)絡(luò)視頻存儲(chǔ)設(shè)備為24盤位設(shè)備，考慮每機(jī)柜硬盤11+1構(gòu)成RAID組，并配置一塊熱備盤計(jì)算。則120路車站共需1臺(tái)網(wǎng)絡(luò)視頻存儲(chǔ)主機(jī)，3個(gè)磁盤擴(kuò)展柜和96塊3T硬盤。

（4）對(duì)于20路控制中心，存儲(chǔ)30d計(jì)算，4個(gè)60路車站每站存儲(chǔ)容量為：

69.6G/d/路×30d×20路=41760G=41.760T

選用的單塊硬盤容量為3T，則凈存儲(chǔ)容量所需硬盤數(shù)為：

41.760T÷3T=14塊

配置的網(wǎng)絡(luò)視頻存儲(chǔ)設(shè)備為24盤位設(shè)備，考慮每機(jī)柜硬盤11+1構(gòu)成RAID組，并配置一塊熱備盤計(jì)算。則20路控制中心共需1臺(tái)網(wǎng)絡(luò)視頻存儲(chǔ)主機(jī)，17塊3T硬盤。

5　小結(jié)

上文主要結(jié)合筆者本人參與的工程實(shí)例，淺述了目前國(guó)內(nèi)地鐵視頻監(jiān)控系統(tǒng)的主要系統(tǒng)構(gòu)成，并探討了地鐵視頻存儲(chǔ)系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程、選型考慮及容量配置核算的方法。相信隨著地鐵建設(shè)的規(guī)范化，電子、計(jì)算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展及新技術(shù)的應(yīng)用，地鐵視頻監(jiān)控系統(tǒng)將會(huì)越來(lái)越規(guī)范、先進(jìn)、可靠，為整個(gè)地鐵的安全及順利運(yùn)營(yíng)提供有力的保障。

TP277

A

1673-0038（2015）13-0187-02

2015-3-16