智慧城市建設背景下城市軌道交通視頻監控系統設計

王 濤，李曉陽，劉遠高，周 峰

(中通服咨詢設計研究院有限公司，新疆 烏魯木齊 210019)

0 引言

隨著智慧城市建設的發展，軌道交通模式具有更高的信息化控制水平，為了加快智慧城市軌道交通運營和信息化管理的步伐，通過數據采集，設計城市軌道交通視頻監控系統，提高城市軌道交通視頻監控的自動化水平[1]。首先，研究城市軌道交通體系的信息化建設模型，對城市軌道交通視頻監控系統進行設計，然后進行智慧城市建設下城市軌道交通視頻監控系統的硬件設計，構建智慧城市建設的發展規劃模型，在云平臺結構體系下，進行城市軌道交通行業的云設計構架，實現系統的軟件開發設計。

1 智慧城市建設

智慧化交通規劃設計是城市的智慧化建設的基礎，結合對城市交通運營管理可靠性設計，在信息化發展水平下，建立城市交通網絡體系，有助于提高城市交通運行管理的智慧化水平。在智慧城市建設中，引入信息化管理思想，通過交通軌道等路徑的規劃設計，采用信息化的建設方案，實現城市交通的協調發展，提高城市資源的利用率。結合城市軌道交通數據信息化構造體系，在軌道交通路網相應流量信息采集的基礎上，結合數據分析和移動互聯網技術，建立智慧城市管理系統，結合大數據挖掘的方法，做好智慧城市的信息挖掘和分析工作[2]，構建智慧城市軌道交通運營信息化平臺，提高智慧城市軌道交通運維管理能力，搭建城市軌道交通視頻監控平臺，實現軌道交通運營管理信息化發展。

2 城市軌道交通視頻監控系統硬件設計

2.1 基礎設計構架和組網設計

為實現智慧城市建設下城市軌道交通視頻監控系統設計，首先構建智慧城市建設下城市軌道交通視頻監控系統的總體結構模型，設計的系統主要包括城市軌道交通的信息采集模塊、城市軌道交通運行狀態監測模塊、城市軌道交通視頻傳輸模塊、城市軌道交通視頻云信息處理模塊、遠程通信裝置等[3]，采用AMBA2.0實現智慧城市建設下城市軌道交通視頻監控系統總線接口與外部設備相連，通過度中心下發的命令指令，采用全網數字化處理的方法，結合視頻信號處理，通過局域網、廣域網、PON、無線網實現對智慧城市建設下城市軌道交通視頻監控系統的網絡設計。采用 NVR、IP 高清等技術實現對城市軌道交通視頻監控信息采集，對采集的城市軌道交通視頻監控信息進行處理、傳輸、存儲、控制等處理。

2.2 硬件設計指標參數

設計系統硬件綜合方案，監控系統主要分為信號采集、信號處理、信號傳輸、數據存儲等功能模塊等部分[4]。采用彩色攝像機或成像器件(CCD/CMOS)，進行智慧城市建設下城市軌道交通視頻監控的光學成像處理，使用CCD/CMOS 成像器件，以視頻桿、云臺、編碼器、支架等作為硬件載體，進行智慧城市建設下城市軌道交通視頻監控的原始信息采集，監控信息分為視頻、音頻、控制等數據，對各類型數據采集的指標參數結構如表1所示。

表1 各類型數據采集的指標參數結構

根據表1的指標參數設計，在不同的電磁干擾強度下，建立視頻數據存儲模塊，將磁盤陣列、SAN 交換機等外設設備作為接口，在NVR、RAID、云存儲等數據存儲空間中，實現對城市軌道交通視頻監控系統的云數據存儲[5]。

構建智慧城市建設下城市軌道交通視頻監控系統的底層構架協議，采用嵌入式的協議構架，進行城市軌道交通視頻監控系統的人機交互和組網控制，構建智慧城市建設下城市軌道交通視頻監控系統的接口控制模塊，采用人機交互設計的方法，在MCU控制協議層中，設置城市軌道交通視頻監控系統的網管、接口、數據庫、告警等功能。

在系統的控制接口模塊中，采用一臺 PC 臺式機、筆記本電腦作為輸出終端設備，實現多個視頻集點圖像的顯示、切換、回放等功能，綜上分析，得到系統的硬件設計結構如圖1所示。

圖1 系統的硬件結構設計

3 城市軌道交通視頻監控系統軟件設計

在上述進行了系統硬件設計的基礎上，設計智慧城市建設下城市軌道交通視頻監控系統的軟件模塊，采集視頻監控電視圖像制式包括 PAL，NTSC，SECAM，在共享物理和虛擬資源池中，對智慧城市軌道交通視頻監控系統的數據庫模型進行構建，同時，搭建信息處理平臺。采用視頻壓縮編碼芯片進行視頻壓縮和解密，得到系統的軟件實現流程如圖2所示。

4 實驗分析

實驗中，對視頻信息采集的幀率取 25 幀/秒，碼流為[352×288+2(176×144)〕，對視頻監控的質量根據級別可分為 RAID0，RAID1，RAID2，在訪問存儲設備上的資源時，采用SCSI 協議封裝到 IP 包，實驗測度得到不同視頻幀下的視頻監控圖像輸出質量如表2所示。

分析表2得知，本文方法進行智慧城市建設下城市軌道交通視頻監控，輸出的視頻監控質量較高，系統穩定性較好。

圖2 軟件實現流程

表2 視頻監控圖像輸出質量

5 結語

本文提出智慧城市建設下城市軌道交通視頻監控系統設計方法，結合城市軌道交通數據信息化構造體系，構建系統硬件和軟件模塊。在NVR、RAID、云存儲等數據存儲空間中，實現對城市軌道交通視頻監控系統的云數據存儲，在共享物理和虛擬資源池中，實現對智慧城市軌道交通視頻監控系統的數據庫設計，實現視頻監控系統優化設計。測試得知，設計系統輸出視頻監控質量較高。