淺析地鐵視頻監控系統構成及其存儲系統設計

易偉強

（廈門興南洋信息技術有限公司）

淺析地鐵視頻監控系統構成及其存儲系統設計

易偉強

（廈門興南洋信息技術有限公司）

本文主要結合作者參與的工程實例，論述了目前國內地鐵視頻監控系統的系統構成，并結合實例，探討了地鐵視頻存儲系統設計流程、選型考慮及容量配置核算的方法。

地鐵；視頻監控系統；構成；存儲；設計

1　概述

隨著社會經濟發展，城市化進程的加快，我國大中城市公共交通堵塞日益嚴重，為克服上述問題，城市軌道交通已經成為城市交通發展重點。作為城市公共交通系統的一個重要組成部分，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，被號稱為“城市交通的主動脈”。就當前國內城市軌道交通的建設情況來看，地鐵交通在其中占據了絕對的份額。隨著智能交通的發展，地鐵修建技術的規范成熟，我國各大城市的地鐵交通車站、車輛段、停車場等都安裝了視頻監控系統，實現了對車站、車輛段、停車場情況的24h安防監控，作為地鐵交通維護和保證運輸安全、公共安全的重要手段，發揮了重要作用。

2　地鐵視頻監控系統構成

目前國內眾多城市地鐵的視頻系統主要由車站級監視系統、控制中心級監控系統兩級構成，兩級均可對系統內的圖像進行監視和控制，監視功能相互獨立，按照預先設置的優先控制權進行控制操作，全網圖像資源統一調度和管理，控制中心視頻管理服務器可以實現對各車站存儲圖像的統一調用。其系統整體結構圖大體如圖1。

圖1　

構成地鐵視頻監控系統主要設備包含網絡攝像頭（目前逐漸采用高清）、高清視頻解碼器、視頻（錄像）服務器、IPSAN存儲、網絡交換機、監控平臺等監控核心設備。

視頻監控系統通常采用二級監控方式。控制中心為一級監控，車站值班員監控及列車司機監視為二級，平時以車站監控及列車司機監視為主，在緊急情況下轉換為控制中心調度員監控。系統可為車站值班員對車站的站廳、站臺、重要設備房等主要區域的進行監視；為列車司機對相應站臺旅客上、下車等情況的監視以及本列車上乘客的情況進行監視；為停車場、車輛段的運轉值班員、安防值班員對該場/段內的重要區域進行監視；為中心調度員提供對各車站、停車場、車輛段及列車相關區域進行監視。

3　視頻存儲系統

3.1存儲網絡

存儲技術的發展經歷了SCSI、FC、IP三代技術過程：

SCSI磁盤陣列為第一代存儲設備，基于SCSI協議，是基于SCSI總線架構的存儲設備，設備的容量一般為幾TB級。目前仍在少量雙機應用系統中采用。

FC磁盤陣列為第二代存儲設備，基于FC令牌環協議，是基于FC環路架構的存儲設備，設備的容量一般為數十TB級。目前仍有廣泛使用。

IP存儲為第三代存儲設備，基于ISCSI協議，主要是基于IP全交換架構的存儲設備，設備的容量可接近無限擴容，達到數千TB級（PB級）。目前在大型數據中心中為主要有廣泛使用。其中，IPSAN是基于高速以太網的SAN架構，通過iSCSI（Internet SCSI，Internet小型計算機系統接口）協議來實現存儲數據在服務器和存儲設備之間高速傳輸。它繼承了IP網絡開放、高性能、高可靠性、易管理、可擴展性強、自適應性強的優點，實現存儲網絡與應用網絡的無縫連接，并提供了優良的遠程數據復制和容災特性。IPSAN可以根據實際具體的監控錄像存儲保存期限和保密級別的要求，完成影像資料在不同的磁盤系統、磁帶庫、光盤等存儲設備之間的實現多級歸檔與數據備份保護。

由于地鐵線路長，沿線車站多，視頻監控覆蓋面大，所需要的視頻監控前端設備眾多，監控點密集，對存儲設備及其存儲網絡要求嚴格，隨著IP存儲技術的成熟，目前地鐵視頻存儲系統基本采用IPSAN系統。

3.2存儲設備

在地鐵視頻存儲系統建設中，必須考慮影像數據的保密性和對網絡帶寬的影像，監控錄像數字化采用分布式存儲集中管理的網絡存儲技術已經成為主流應用模式。目前地鐵視頻存儲系統基本采用基于IP智能監控的存儲系統，采用專業標準的存儲設備，進行分布式存儲集中管理數據存儲模式。

4　工程案例

筆者2014年春節后，作為單位外派學習及技術交流人員參加了南京地鐵機場線的建設，參與地鐵BT總包單位南京元平建設發展有限公司機電部的施工管理，學習地鐵機電工程施工建設，并作為BT建設方代表參與了地鐵視頻監控系統及其它系統的施工及技術管理。2014年7月1日，南京地鐵機場線已通車試運營，地鐵視頻監控系統已投入使用，開始為保障地鐵交通維護、保證運輸安全、公共安全發揮重要作用。

4.1工程名稱

南京至高淳城際軌道南京南站至祿口機場段（地鐵機場線）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場段（地鐵機場線）南起祿口機場，經祿口新城、東善橋-秣陵片區、東山副城西側，止于南京南站，全長約35.8km，其中高架段長約16.9km，過渡段長約0.7km，地下段長約18.2km。機場段共設置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場站至祿口新城南站區間，長約7922.8m，最短站間距為將軍路站至佛城西路站區間，長約3239.1m。設置車輛段一座，位于祿口新城南附近；設控制中心一座，位于南京南站附近。

4.3視頻監控系統構成

南京地鐵機場線視頻監控系統主要是由車站/車輛段本地監視和中心遠端監視兩部分組成，通過專用通信傳輸系統提供的通道組成一個完整的視頻監控系統。南京地鐵機場線專用視頻監控系統與公安視頻監控系統合設，共享前端攝像機、后端設備（包括以太網交換機、各類服務器、網絡存儲設備等）。

南京地鐵機場線視頻監控系統設置控制中心調度員的行車監視、防災環控監視、電力設備監視、信息調監視和總調監視；采用控制中心遠程監控和車站本地監控方式，組成一個完整的視頻監視兩級監視網絡，控制中心為一級監控，車站值班員監控及列車司機監視為二級，平時以車站監控及列車司機監視為主，在緊急情況下轉換為控制中心調度員監控。各車站視頻信號，由前端高清IPC采集處理后，送至車站的三層以太網交換機，通過三層組播的方式，控制中心交換機接收此信號后在相關調度員工作站進行視頻顯示及控制。

4.4視頻存儲系統設計

4.4.1存儲網絡的選擇

各車站網絡攝像機輸出的編碼壓縮視頻信號傳送至車站設備機房，車站再傳送至控制中心視頻處理設備，在車站部署IPSAN存儲系統，實現存儲網絡與應用網絡的無縫連接，并提供了優良的遠程數據復制和容災特性，完成影像資料在不同的磁盤系統、磁帶庫、光盤等存儲設備之間的實現多級歸檔與數據備份保護。滿足本站全部視頻存儲30d（按24h/d，圖像分辨率為1080P：1920×1080，碼流不低于6M計）。

4.4.2存儲設備的選擇

根據南京地鐵機場線視頻監控子系統的業務需求，監控平臺的存儲系統的設備選型為：采用基于分布式存儲集中管理控制架構的SAN存儲設備（具體設備選型為華三公司H3C VX1600IP SAN存儲設備）。

4.4.3存儲容量計算及配置

南京地鐵機場線監控系統存儲部分按4個車站（祿口機場站、祿口新城北站、秣陵路站、佛城西路站）60路/站配置，3個車站（祿口新城南站、將軍路站、勝太路站）90路/站配置，1個車站（南京南站）120路配置，控制中心20路配置，1080P（1920×1080分辨率）全實時存儲30d，碼流不低于6M，每路圖像碼流暫按6Mbps考慮。

（1）則對于60路車站，存儲30d計算，4個60路車站每站存儲容量為：

69.6G/d/路×30d×60路=125280G=125.280T

選用的單塊硬盤容量為3T，則凈存儲容量所需硬盤數為：

125.280T÷3T=42塊

配置的網絡視頻存儲設備為24盤位設備，考慮每機柜硬盤11+1構成RAID組，并配置一塊熱備盤計算。則60路車站共需1臺網絡視頻存儲主機，1個磁盤擴展柜和48塊3T硬盤。

（2）對于90路車站，存儲30d計算，3個90路車站每站存儲容量為：

69.6G/d/路×30d×90路=187920G=187.920T

選用的單塊硬盤容量為3T，則凈存儲容量所需硬盤數為：

187.920T÷3T=63塊

配置的網絡視頻存儲設備為24盤位設備，考慮每機柜硬盤11+1構成RAID組，并配置一塊熱備盤計算。則90路車站共需1臺網絡視頻存儲主機，2個磁盤擴展柜和72塊3T硬盤。

（3）對于120路車站，存儲30d計算，1個120路車站每站存儲容量為：

69.6G/d/路×30d×120路=250560G=250.560T

選用的單塊硬盤容量為3T，則凈存儲容量所需硬盤數為：

250.560T÷3T=84塊

配置的網絡視頻存儲設備為24盤位設備，考慮每機柜硬盤11+1構成RAID組，并配置一塊熱備盤計算。則120路車站共需1臺網絡視頻存儲主機，3個磁盤擴展柜和96塊3T硬盤。

（4）對于20路控制中心，存儲30d計算，4個60路車站每站存儲容量為：

69.6G/d/路×30d×20路=41760G=41.760T

選用的單塊硬盤容量為3T，則凈存儲容量所需硬盤數為：

41.760T÷3T=14塊

配置的網絡視頻存儲設備為24盤位設備，考慮每機柜硬盤11+1構成RAID組，并配置一塊熱備盤計算。則20路控制中心共需1臺網絡視頻存儲主機，17塊3T硬盤。

5　小結

上文主要結合筆者本人參與的工程實例，淺述了目前國內地鐵視頻監控系統的主要系統構成，并探討了地鐵視頻存儲系統設計流程、選型考慮及容量配置核算的方法。相信隨著地鐵建設的規范化，電子、計算機及網絡技術的發展及新技術的應用，地鐵視頻監控系統將會越來越規范、先進、可靠，為整個地鐵的安全及順利運營提供有力的保障。

TP277

A

1673-0038（2015）13-0187-02

2015-3-16